Лидия Чабала - СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХРОМОСОМ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКА КЛЕТОК КРОВИ. STRUCTURAL ORGANIZATION OF CHROMOSOMES AND BLOOD CELL DIFFERENTIATION

Представления о кариотипе до наших исследований

и наши приоритетные работы

До наших исследований были опубликованы многочисленные данные о структурной вариабельности метафазных хромосом при анализе клеток костного мозга у разных видов (Орлов В. Н., 1974; Бекасова Т. С., Межова О. Н., 1975; Орлов В. Н., Булатова Н. Ш., 1983; Ахвердян М. Р., 1989; Hungerford D.A., Nowell Т. C., 1963; Yosida Т. H., Amano K., 1965), что объясняли их внутривидовой или надвидовой изменчивостью и эволюцией. При этом сложилась точка зрения об одинаковом кариотипе у всех представителей одного вида по числу хромосом и их морфологии (Орлов В. Н., 1974; Дыбан А. П., Баранов B.C., 1978; Орлов В. Н., Булатова Н. Ш., 1983; Дубинин Н. П. , 1976, 1985), и с учетом этого составляли карты хромосом.

У крыс Rattus norvegicus Berkenhout, объекта наших исследований, полиморфизм хромосом рассматривали также с этих же позиций. При этом все авторы у этого вида отмечали в диплоидных клетках на стадии метафазы 42 хромосомы и отдельные особенности в их морфологии. Классификацию хромосом с распределением их на группы с учетом морфологии, в которой хромосомы у лабораторной крысы распределили на четыре группы, предложили в 1963 году (Hungerford D. A., Nowell Т. C., 1963). В первую из них были объединены три пары самых крупных хромосом: субтелоцентрическая, акроцентрическая и субтелоцентрическая. Вторая группа включала 4—10 пары акроцентрических аутосом и половые хромосомы. В третьей группе расположили 11—13 субтелоцентрические пары, а к четвертой отнесли 14—20 пары метацентрических аутосом. Всего в кариотипе выявили 7 пар хромосом метацентрических, 5 пар – субтелоцентрических и 9 – акроцентрических.

Спустя десятилетие, в 1973 году, усовершенствована классификация хромосом у этого вида на основе дифференциальной окраски, аутосомы расположили в ранее принятом порядке, но провели идентификацию хромосомных пар, половые хромосомы поместили в конце кариограммы (Standard Karuotype, 1973). При этом 12 и 13 пары отнесли по морфологии уже к субметацентрическим. В результате в кариотипе выделили 7 пар хромосом метацентрических, 2 пары субметацентрических, 3 пары субтелоцентрических и 9 пар акроцентрических.

Но были опубликованы и другие данные. Так, для одних популяций крыс отмечали 2 пары субтелоцентриков и 11 акроцентриков (Yosida Т. H., Amano K., 1965; Yosida Т. H., 1973), для других – 3 пары субтелоцентриков и 10 акроцентриков (Бекасова Т. С., Межова О. Н., 1975; Yosida T. H., Sagai T., 1973), в третьих – 4 пары субтелоцентриков и 9 акроцентриков (Kral В., 1972), в четвертых – 5 пар субтелоцентриков и 8 пар акроцентриков (Дыбан А. П., Баранов B. C., 1978). И это явление объясняли надвидовыми различиями.

Кроме того, у этого вида описан полиморфизм для трех пар хромосом: 3, 12 и 13 на межпопуляционном и внутрипопуляционном уровнях. Вследствие изменения длины плеч гомологи у этих пар относили к телоцентрическим или субтелоцентрическим, а иногда их находили в гетероморфном состоянии (Дыбан А. П., Удалова А. Д.,1967; Бекасова Т. С., Межова О. Н.,1975; Бекасова Т. С., 1980; Yosida Т. H., Amano K. 1965; Yosida Т. H., 1973, 1979). Таким образом, в литературе явление структурного полиморфизма метафазных хромосом в клетках костного мозга крыс было известно много десятилетий до наших исследований, но объясняли его с позиции внутри- и межпопуляционной изменчивости вида.

Информация об изменениях метафазных хромосом на уровне популяции клеток костного мозга особи до наших исследований отсутствовала. Нами впервые экспериментально обнаружено неизвестное ранее явление структурно-функциональных преобразований метафазных хромосом в популяции клеток костного мозга у каждой особи Rattus norvegicus, представителя класса млекопитающих. При пролиферации стволовых клеток в костном мозге наблюдали у двух пар морфоструктуру хромосом в виде акроцентрической или метацентрической. В результате выделены три типа хромосомных наборов, три их разновидности, что обусловлено специфической упаковкой ДНК для реализации генетической информации в разных по физиологии и функциям кроветворных клетках. Вследствие этого формируются неоднородные метафазные хромосомные наборы по своей морфологической структуре в разных клетках одной популяции костного мозга, и проявляется взаимосвязь организации хромосом с процессами работы генов и физиологией организма. Это совершенно новое объяснение возникновения полиморфизма хромосом в популяции клеток костного мозга организма.

Явление структурно – функциональных преобразований метафазных хромосом в популяции клеток костного мозга млекопитающих при пролиферации стволовых клеток и закономерности образования трех типов хромосомных наборов вносят существенные дополнения и изменения в представления о полиморфизме хромосом и кариотипе, что немаловажно для дальнейшего развития цитогенетики, биологической науки и медицины. В гематологии считали, что родоначальные пролиферирующие клетки по морфологии не различаются (Абрамов М. Г., 1979; Моничев А. Я., 1984; Чертков И. Л., 1985; Груздев Г. П., 1988). Следовательно, хромосомные маркеры дифференцировки кроветворных ростков позволяют изучать гемопоэз на более ранней стадии по сравнению с морфологически распознаваемыми клетками.

Эти факты меняют существующее представление о кариотипе вида, дают информацию о новом способе реализации генетической информации в онтогенезе организма, что важно для генетики и биологии, для гематологии и медицины. На базе открытия разработан способ определения состояния костномозгового кроветворения на хромосомном уровне (Чабала Л. И., 1991).

Научное значение открытия заключается в том, что оно расширяет сложившиеся представления о полиморфизме метафазных хромосом и дает новые знания о реализации генетической программы стволовых кроветворных клеток костного мозга при их дифференцировке в специализированные, которые образуются с учетом потребности организма для обеспечения жизнедеятельности. Кроме того, подобные закономерности могут быть обнаружены и у других млекопитающих, включая человека.

Практическое значение исследований состоит в том, что этот объект Rattus norvegicus и способ определения состояния костномозгового кроветворения на хромосомном уровне можно использовать для изучения и оценки гемопоэза при конкретном состоянии физиологии организма и исследовать его адаптацию к биологическим, химическим и физическим факторам воздействия разной природы и силы. Такие исследования особенно важны в разных областях медицины.

Сведения о приоритете

Первая приоритетная работа: Чабала Л. И. – тезисы «Природа полиморфизма хромосом клеток костного мозга белой крысы» в сборнике тезисов II Всероссийского съезда гематологов и трансфузиологов, 1986. Затем более подробно сущность открытия о структурно-функциональных преобразованиях метафазных хромосом в популяции клеток костного мозга млекопитающего и закономерностях образования типов хромосомных наборов была опубликована также в 1986 году: Чабала Л. И. Функционально-структурные преобразования хромосом в различных пролиферирующих кроветворных клетках костного мозга белой крысы //Космическая биология и авиакосмическая медицина. – 1986. – №3. С. 78—80.