Охлаждение, криоконсервирование и экспрессия генов в клетках млекопитающих

Abstract

У многих прокариотических организмов, растений и таких простых беспозвоночных, как насекомые, отмечено изменение экспрессии генов в ответ на охлаждение, однако его влияние на клетки млекопитающих менее понятно. Цель данного обзора – описание реакций клеток млекопитающих на низкие температуры, которые необходимо учитывать при проведении терапевтических процедур с понижением температуры тела, при консервировании клеток и органов и при криоконсервировании. В общем холод указывает границу стрессорных реакций через определенные сигнальные пути, которые могут детерминировать выживаемость или гибель клеток. Очевидно, в условиях мягкой гипотермии существуют реакции, отражающие планомерную адаптацию к новому окружению, в то время как охлаждение вызывает более общую реакцию на стресс. Концепции, о которых идет речь, являются частью доклада на конференции Общества низкотемпературной биологии (2002, Лондон) “Хромосомы, гены и криобиология”.

У багатьох прокаріотичних організмах, рослинах и таких простих безхребетних, як комахи, відмічено зміни експресії генів у відповідь на охолодження, але його вплив на клітини ссавців менш зрозумілий. Мета цього огляду – опис реакцій клітин ссавців на низькі температури, що необхідно враховувати при проведенні терапевтичних процедур з пониженням температури тіла, при холодовому зберіганні клітин та органів і при кріоконсервуванні. Взагалі холод вказує межу стресорних реакцій через визначені сигнальні шляхи, що можуть детермінувати виживаність або загибель клітин. Очевидно, в умовах м’якої гіпотермії існують реакції, що відбивають планомірну адаптацію до нового оточення, у той час як охолодження викликає більш загальну реакцію на стрес. Концепції, про які йде мова, є частиною доповіді на конференції Товариства низькотемпературної біології (2002, Лондон) “Хромосоми, гени і кріобіологія”.

Altered gene expression in response to cooling has been identified in many prokaryotic organisms, plants and lower invertebrates such as insects, but the effects in mammalian cells are less clearly understood. This review was undertaken to identify responses of mammalian cells to cold temperatures, such as might be encountered in therapeutic procedures where body temperatures are lowered, in preservation of cells and organs, and in cryopreservation. In general, cold elicits a range of stress responses through identified signaling pathways, which may determine the survival or otherwise of the cells. Under conditions of mild hypothermia, there is evidence for responses which reflect an ordered acclimation to the new environment, whilst deep cooling invokes a more general stress response. The concepts reported here form part of a presentation to the Society for Low Temperature Biology (2002, London) Meeting Chromosomes, Genes and Cryobiology .