ИСТИНА

Во время космических полетов на организм человека действует комплекс негативных факторов, таких как микрогравитация, ионизирующее излучение, летучие органические соединения, присутствующие в атмосфере космической станции, и др. Оценка комбинированного действия этих факторов на организм и, в частности, на костный мозг является актуальной задачей. Костный мозг является основным органом кроветворения и состоит из гемопоэтического и стромального компонентов. Гемопоэтический дифферон включает в себя гемопоэтические стволовые клетки (ГСК), дающие начало клеткам миелоидного и лимфоидного ростков кроветворения. Стромальный дифферон представлен мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), ретикулярными клетками, адипоцитами, остеобластами, эндотелиальными клетками, макрофагами и др. Изучение влияния факторов космического полета возможно благодаря биологическим экспериментам, проводимых на беспилотных летательных аппаратах (биоспутниках), и моделированию данных факторов в наземных условиях (антиортостатическое вывешивание, облучение, использование камер с затравочными смесями токсических веществ). В качестве экспериментальных животных чаще всего используются мелкие лабораторные грызуны – крысы и мыши. Функционирование и гомеостаз многих физиологических систем как в нормальных, так и экстремальных условиях зависят в том числе и от активности прогениторных клеток костного мозга, дающих начало клеткам кровеносной, лимфатической и костной систем. Именно поэтому так важно изучать морфофункциональное состояние клеток-предшественников костного мозга, которое отражает возможности организма к адаптации и нормальному функционированию. Для исследования гемопоэтического компонента используют культивирование ГСК костного мозга в полужидких средах, содержащих определенный набор факторов, обеспечивающих пролиферацию и дифференцировку ГСК в нужном направлении. Данный подход позволяет анализировать клоногенную (число и площадь гемопоэтических колоний) и дифференцировочную (типы гемопоэтических колоний) способности мультипотентных гемопоэтических прогениторов. Так, после вывешивания, облучения, воздействия токсических агентов и комбинации данных факторов было выявлено уменьшение числа и площади колоний БОЕ-Э и КОЕ-ГМ, что говорит об угнетении миелоидного ростка кроветворения. Характеристика стромального дифферона включает в себя анализ пролиферативного, клоногенного и дифференцировочного потенциалов прогениторных клеток. Также изучается транскриптомная и паракринная активность клеток костного мозга и их иммунофенотип. Пролиферация клеток костного мозга оценивается по числу удвоений клеточных популяций с течением времени. К примеру, вывешивание, моделирующее микрогравитацию, ведет к увеличению клеточности, в то время как комбинированное воздействие вывешивания и облучения характеризуется снижением пролиферативной активности кариоцитов костного мозга. Клоногенная активность стромальных предшественников определяется по числу, площади и морфологии колоний КОЕ-ф. Показано, что вывешивание, облучение и действие токсических агентов приводят к сокращению количества и площади КОЕ-ф, преобладанию мелких и рыхлых колоний над крупными и плотными, что также говорит об уменьшении пролиферативного потенциала. Дифференцировочный потенциал стромальных предшественников оценивается по их способности к индуцированной и спонтанной дифференцировкам в остеогенном и адипогенном направлениях. После культивирования клеток в среде с добавлением индукторов дифференцировки или без них проводится специальное окрашивание – гистохимическое на выявление активности фермента щелочная фосфатаза и ализариновым красным в случае остеогенной дифференцировки; с помощью красителя Oil Red, выявляющего липидные включения, в случае адипогенной дифференцировки. Анализ интенсивности окрашивания на щелочную фосфатазу (как маркера остеогенной дифференцировки) позволяет судить о потенциале к спонтанной и индуцированной остеодифференцировке ранних предшественников остеобластов, а степень минерализации матрикса, выявляемая ализариновым красным, - о поздней остеодифференцировке МСК. Количество и размер выявляемых липидных включений после окраски Oil Red характеризует адиподифференцировку клеток костного мозга. Зачастую негативные факторы космического полета приводят к усилению адипогенной и снижению остеогенной дифференцировки. Исследования транскрипционной активности генов, ассоциированных с состоянием ниши костного мозга, и концентрации цитокинов и регуляторов метаболизма костной ткани после воздействия токсических агентов, облучения и вывешивания свидетельствуют об усилении матрикс-продуцирующей активности остеопрогениторов костного мозга и угнетении активности генов, определяющих процессы ремоделирования костной ткани на фоне провоспалительного паракринного профиля. Данные результаты могут говорить о дисплазии костного мозга и нарушении его функций. Таким образом, используемые нами методические подходы для исследования морфофункционального состояния гемопоэтического и стромального дифферонов костного мозга позволяют достаточно полно оценить влияние комплекса факторов космического полета на нишу прогениторных клеток костного мозга.