кандидат биологических наук;
candidate of sciences in biology;
доктор биологических наук;
doctor of sciences in biology;
кандидат биологических наук;
candidate of sciences in biology;
доктор медицинских наук;
doctor of medical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
Цель: Изучение возможности злокачественной трансформации контрольных и облученных мезенхимальных стромальных стволовых клеток (МСК) из костного (КМ) и головного (ГМ) мозга и из жировой ткани (ЖТ) мыши и секреции ряда цитокинов этими клетками при действии смешанного γ-нейтронного (γ,n) излучения и γ-излучения. Материал и методы: МСК выделяли и культивировали по общепринятым протоколам. γ,n-облучение проводили коллимированным пучком нейтронов и гамма-квантов на специальной станции ядерного реактора ИР-8. МСК облучали на 29 пассаже в дозах 0,05; 0,5 и 2 Гр, культивировали на протяжении 10 пассажей и трансплантировали подкожно по 1×106 клеток сингенным мышам линии C57BL/6. γ-облучение МСК проводили на гамма-установке ГУТ-200М в дозах 0,1–6 Гр. Уровень цитокинов в культуральной среде МСК определяли с помощью иммуноферментного метода. Результаты: Обнаружено уменьшение ОБЭ при увеличении дозы облучения от 0,5 до 2,0 Гр. Максимальное среднее для всех МСК значение ОБЭ, равное 5,5, наблюдали при дозе 0,5 Гр. При увеличении дозы до 2 Гр ОБЭ в среднем снижалась до 2,5, а при увеличении дозы γ-излучения до 4,0 Гр – до 2,0. Действие γ,n-излучения на МСК из костного мозга мыши в дозах 0,05–2 Гр приводит к их злокачественной трансформации, а трансплантация облученных МСК КМ сингенным мышам вызывает развитие фибросарком с активной пролиферацией клеток. При введении контрольных МСК КМ и контрольных и облученных МСК ГМ и МСК ЖТ опухоли обнаружены не были. При подкожном введении МСК ЖТ, как и в случае МСК ГМ, после действия γ-излучения в дозах 0,1, 1 и 6 Гр, в отличие от МСК КМ, опухоли обнаружены не были. Опухоли содержали включения из производных тканей мезенхимного происхождения – мышечной, жировой, хрящевой и костной. В случае опухоли, развившейся после трансплантации подвергнутых γ,n-облучению в дозе 0,05 Гр МСК КМ, был обнаружен метастаз в плечо с проникновением опухолевых клеток между мышечными волокнами. Из опухолей получены линии клеток перевиваемой фибросаркомы мыши. При анализе уровня цитокинов TGFβ, VEGF, HGF и IL6 их наиболее высокий уровень обнаружен в культуральной среде МСК ЖТ. При действии γ,n-излучения и γ-излучения имеет место изменение профиля секреции исследованных цитокинов. Заключение: Показана высокая чувствительность МСК КМ к злокачественной трансформации при действии γ,n-излучения и устойчивость к трансформации МСК ГМ и МСК ЖТ мыши к действию γ- и γ,n-излучения. Наиболее высокий уровень секреции цитокинов TGFβ, VEGF, HGF и IL6 МСК обнаружен в культуральной среде МСК ЖТ. Изменение профиля секреции цитокинов после облучения зависело от дозы и типа облучения.
Purpose: To study the possibility of malignant transformation of control and irradiated mesenchymal stromal stem cells (MSC) from the bone marrow (BM) and brain (BR) and from the adipose tissue (AT) of mice and some cytokines secretion after mixed γ,neutron (γ, n) irradiation and γ-irradiation. Material and methods: MSCs were isolated and cultured according to generally accepted protocols. γ, n-irradiation was carried out by a collimated beam of neutrons and gamma rays at a special station of the nuclear reactor IR-8. MSCs were irradiated at the 29th passage at doses of 0.05; 0.5 and 2 Gy, were cultured for 10 passages and transplanted subcutaneously 1×106 cells to C57BL/6 syngeneic mice. MSCs AT were irradiated at the facility GUT-200M (60Co) at doses 1–6 Gy. The level of cytokines in the culture medium of MSC was measured by an ELISA. Results: A decrease in RBE was observed after radiation dose increasing from 0.5 to 4.0 Gy. The maximum of RBE for all MSCs, equal to 5.5, was observed at a dose of 0.5 Gy. After the dose increasing to 2 Gy an average RBE decreased to 2.5, and at dose 4.0 Gy RBE it was 2.0. Tumors were detected after 5 months after transplantation into syngeneic mice of MSC BM irradiated at doses of 0.05; 0.5 and 2 Gy. After transplantation of control MSCs BM and of control and irradiated MSCs BR and MSC AT, no tumors were detected. After subcutaneous injection of γ-irradiated at doses of 0.1; 1 and 6 Gy MSC AT, unlike MSCs BM, no tumors were detected. Histological examination of tumors revealed signs of a low-grade fibrosarcoma with active proliferation and a high degree of malignancy. Tumors contained inclusions from the derivatives of several tissues of mesenchymal origin – muscular, fatty, cartilaginous and bone. In the case of a tumor that developed after transplantation of MSCs BM exposed to γ,n-radiation at a dose of 0.05 Gy, the contact metastasis was detected in the shoulder with the penetration of tumor cells between the muscle fibers. From the tumors, the mouse fibrosarcoma cell lines were obtained. The highest level of cytokines VEGF, HGF and IL6was found in the culture medium of MSC AT. The level of TGFβ secretion was practically the same in all studied MSCs. After γ,n-irradiation an increase of VEGF secretion in MSC BM, a decrease of IL6 secretion in MSC BM and MSC BR, and an increase in its secretion in MSC AT were detected. Conclusions: The obtained results testify the high sensitivity of MSC BM to malignant transformation after ionizing irradiation and the much higher resistance of mouse MSC BR and MSC AT. The mechanisms of these differences are yet not known. The highest level of cytokines VEGF, HGF and IL6 was found in the culture medium of MSC AT. After the action of γ,n-radiation, as well as after the action of γ-radiation, the secretion profile of the investigated cytokines was changed, depending both on the dose and on the type of radiation.