Везде

ОБНРадиационная биология. Радиоэкология Radiation biology. Radioecology

  • ISSN (Print) 0869-8031
  • ISSN (Online) 3034-5898

КОСТНОМОЗГОВОЙ КОМПАРТМЕНТ ex vivo В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО γ-ОБЛУЧЕНИЯ

Вы можете
Код статьи
S30345898S0869803125010019-1
DOI
10.7868/S3034589825010019
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Маркина Е. А.
  • Аффилиация: Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН
Бобылёва П. И.
  • Аффилиация: Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН
Жидкова О. В.
  • Аффилиация: Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН
Лашуков П. В.
  • Аффилиация: Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН
Буравкова Л. Б.
  • Аффилиация: Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН
Том/ Выпуск
Том 65 / Номер выпуска 1
Страницы
3-14
Аннотация
Длительное воздействие ионизирующего излучения в низких дозах является одним из факторов риска для здоровья космонавтов, при этом нарушения кроветворения, вызванные повреждением клеток костного мозга (КМ), являются наиболее частым результатом облучения. Цель настоящей работы заключалась в оценке эффектов хронического воздействия ионизирующего излучения на гемопоэтические стволовые и прогениторные клетки (ГСПК) и стромальные прогениторные клетки КМ. При моделировании радиационного воздействия крыс подвергали 10-кратному внешнему фракционированному γ-излучению в суммарной дозе 500 сГр в течение 33 дней. Контрольная группа животных содержалась в стандартных условиях вивария. Изучали клеточный состав и функциональные характеристики клеток КМ из бедренных костей крыс. После облучения наблюдалось снижение клеточности КМ и изменение экспрессии поверхностных маркеров. Стромальные прогениторные клетки после облучения характеризовались более высоким уровнем индуцированной и спонтанной адиподифференцировки, сниженным пролиферативным потенциалом. В опытной группе было снижено общее количество гемопоэтических колоний и угнетены различные ростки кроветворения, кроме КОЕ-ГМ. После облучения культура кариоцитов КМ характеризовалась более высокой продукцией цитокинов, которые тормозят пролиферацию ГСПК (IL-18, IFNγ) и активируют их дифференцировку (IL-6). Также наблюдалось возрастание экспрессии генов и продукции цитокинов с прорезорбтивным действием на фоне снижения экспрессии генов, вовлеченных в остеогенез. Таким образом, продемонстрировано, что хроническое фракционированное радиационное воздействие в диапазоне низких доз вызывает негативные изменения со стороны стромального и гемопоэтического дифферонов КМ, что может привести к нарушению кроветворения.
Ключевые слова
ионизирующее излучение гемопоэтические стволовые и прогениторные клетки стромальные клетки-предшественники
Дата публикации
20.02.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
49

Библиография

  1. 1. Domaratskaya E.I., Michurina T.V., Bueverova E.I. et al. Studies on clonogenic hemopoietic cells of vertebrate in space: problems and perspectives. Adv. Space. Res. 2002;30:771-776. https://doi.org/10.1016/S0273-1177 (02)00394-0
  2. 2. Markina E.A., Kokhan V.S., Roe M.P. et al. The Effects of Radiation and Hindlimb Unloading on Rat Bone Marrow Progenitor Cells. Cell. Tissue. Biol. 2018;12:183-196. https://doi.org/10.1134/S1990519X18030069
  3. 3. Vacek A., Michurina T.V., Serova L.V. et al. Decrease in the number of progenitors of erythrocytes (BFUe, CFUe), granulocytes and macrophages (GM-CFC) in bone marrow of rats after a 14 day flight onboard the Cosmos-2044 Biosatellite. Folia. Biol. 1991; 37:35-41
  4. 4. Wronski T.J., Morey E.R. Effect of spaceflight on periosteal bone formation in rats. Am. J. Physiol.-Regul. Integr. Comp. Physiol. 1983;244:R305-R309. https://doi.org/10.1152/ajpregu.1983.244.3.R305
  5. 5. Дурнова Г.Н., Капланский А.С., Морей-Холтон Э.Р. и др. Исследование большеберцовых костей крыс, экспонированных на “Спейслэб-2”: Гистоморфометрический анализ. Авиакосм. экол. мед. 1996;30(1):21-26.
  6. 6. Durnova G.N., Kaplanskij A.S., Morej-Holton E.R. i dr. Issledovanie bol’shebercovyh kostej krys, eksponirovannyh na “Spejsleb-2”: Gistomorfometricheskij analiz. Aviakosm. Ekol. Med. 1996;30(1):21-26. (In Russ.)
  7. 7. Шафиркин А.В., Григорьев Ю.Г., Коломенский А.В. Межпланетные и орбитальные космические полеты. Радиационный риск для космонавтов. Радиобиологическое обоснование. М.: Экономика, 2009. 639 с.
  8. 8. Shafirkin A.V., Grigor’ev Yu.G., Kolomenskij A.V. Mezhplanetnye i orbital’nye kosmicheskie polety. Radiacionnyj risk dlya kosmonavtov. Radiobiologicheskoe obosnovanie. M.: Izd. Ekonomika, 2009. 639 s. (In Russ.)
  9. 9. Green D.E., Rubin C.T. Consequences of irradiation on bone and marrow phenotypes, and its relation to disruption of hematopoietic precursors. Bone. 2014; 63:87-94. https://doi.org/10.1016/j.bone.2014.02.018
  10. 10. Waselenko J.K. Medical Management of the acute radiation syndrome: recommendations of the strategic national stockpile radiation working group. Ann. Int. Med. 2004;140:1037. https://doi.org/10.7326/0003-4819-140-12-200406150-00015
  11. 11. Fliedner T.M., Graessle D.H., Meineke V., Feinendegen L.E. Hemopoietic response to low dose-rates of ionizing radiation shows stem cell tolerance and adaptation. Dose-Response. 2012;10:dose-response.1. https://doi.org/10.2203/dose-response.12-014.Feinendegen
  12. 12. Henry E., Arcangeli M.-L. How hematopoietic stem cells respond to irradiation: similarities and differences between low and high doses of ionizing radiations. Exp. Hematol. 2021;94:11-19. https://doi.org/10.1016/j.exphem.2020.12.001
  13. 13. Richardson R.B. Stem cell niches and other factors that influence the sensitivity of bone marrow to radiation-induced bone cancer and leukaemia in children and adults. Int. J. Radiat. Biol. 2011;87:343-359. https://doi.org/10.3109/09553002.2010.537430
  14. 14. Islam M.S., Stemig M.E., Takahashi Y., Hui S.K. Radiation response of mesenchymal stem cells derived from bone marrow and human pluripotent stem cells. J. Radiat. Res. 2015;56:269-277. https://doi.org/10.1093/jrr/rru098
  15. 15. Wang Y., Zhu G., Wang J., Chen J. Irradiation alters the differentiation potential of bone marrow mesenchymal stem cells. Mol. Med. Rep. 2016;13:213-223. https://doi.org/10.3892/mmr.2015.4539
  16. 16. Yang L., Liu Z., Chen C. et al. Low-dose radiation modulates human mesenchymal stem cell proliferation through regulating CDK and Rb. Am. J. Transl. Res. 2017;9(4):1914-1921.
  17. 17. Mcphee J.C., Charles J.B. Human health and performance risks of space exploration missions. National Aeronautics and Space Administration, 2009. 398 p.
  18. 18. Cao X., Wu X., Frassica D., et al. Irradiation induces bone injury by damaging bone marrow microenvironment for stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. 2011;108:1609-1614. https://doi.org/10.1073/pnas.1015350108
  19. 19. Chalot M., Barroca V., Devanand S. et al. Deleterious effect of bone marrow-resident macrophages on hematopoietic stem cells in response to total body irradiation. Blood. Adv. 2022;6:1766-1779. https://doi.org/10.1182/bloodadvances.2021005983
  20. 20. Rettig M.P., Ansstas G., DiPersio J.F. Mobilization of hematopoietic stem and progenitor cells using inhibitors of CXCR4 and VLA-4. 2012;26:34-53. https://doi.org/10.1038/leu.2011.197
  21. 21. Arbonés M.L., Ord D.C., Ley K. et al. Lymphocyte homing and leukocyte rolling and migration are impaired in L-selectin-deficient mice. Immunity. 1994;1:247-260. https://doi.org/10.1016/1074-7613 (94)90076-0
  22. 22. Alwood J.S., Shahnazari M., Chicana B. et al. Ionizing radiation stimulates expression of pro-osteoclastogenic genes in marrow and skeletal tissue. J. Interferon. Cytokine. Res. 2015;35:480-487. https://doi.org/10.1089/jir.2014.0152
  23. 23. Li Y., Hoffman M.D., Benoit D.S.W. Matrix metalloproteinase (MMP)-degradable tissue engineered periosteum coordinates allograft healing via early stage recruitment and support of host neurovasculature. Biomaterials. 2021;268:120535. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120535
  24. 24. Si J., Wang C., Zhang D. et al. Osteopontin in bone metabolism and bone diseases. Med. Sci. Monit. 2020;26:e919159. https://doi.org/10.12659/MSM.919159
  25. 25. Poncin G., Beaulieu A., Humblet C. Characterization of spontaneous bone marrow recovery after sublethal total body irradiation: importance of the osteoblastic/adipocytic balance. PLoS. ONE. 2012;7:e30818. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0030818
  26. 26. Zou Q., Hong W., Zhou Y. Bone marrow stem cell dysfunction in radiation-induced abscopal bone loss. J. Orthop. Surg. 2016;11:3. https://doi.org/10.1186/s13018-015-0339-9
  27. 27. Zhong L., Yao L., Holdreith N. et al. Transient expansion and myofibroblast conversion of adipogenic lineage precursors mediate bone marrow repair after radiation. JCI. Insight. 2022;7:e150323. https://doi.org/10.1172/jci.insight.150323
  28. 28. Ma J., Shi M., Li J. et al. Senescence-unrelated impediment of osteogenesis from Flk1+ bone marrow mesenchymal stem cells induced by total body irradiation and its contribution to long-term bone and hematopoietic injury. Haematologica. 2007;92:889-896. https://doi.org/10.3324/haematol.11106
  29. 29. Muramoto G.G., Chen B., Cui X. et al. Vascular endothelial cells produce soluble factors that mediate the recovery of human hematopoietic stem cells after radiation injury. Biol. Blood. Marrow. Transplant. 2006;12:530-540. https://doi.org/10.1016/j.bbmt.2005.12.039
  30. 30. Li T., Wu Y. Paracrine molecules of mesenchymal stem cells for hematopoietic stem cell niche. Bone. Marrow. Res. 2011;2011:1-8. https://doi.org/10.1155/2011/353878
  31. 31. Jahandideh B., Derakhshani M., Abbaszadeh H. et al. The pro-Inflammatory cytokines effects on mobilization, self-renewal and differentiation of hematopoietic stem cells. Hum. Immunol. 2020;81:206-217. https://doi.org/10.1016/j.humimm.2020.01.004
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека