Expression of cell cycle cyclins in human megakaryoblast cell line exposed to simulated microgravity

Abstract

Актуальность. Исследования, выполненные в невесомости, показали, что космический полет вызывает серьезные физиологические изменения в живом организме. В клетках млекопитающих микрогравитация способна индуцировать и модулировать протекание таких ключевых процессов, как апоптоз, пролиферация, миграция и адгезия. Несмотря на возросший интерес к космической биологии и медицине, исследования клеточного цикла в условиях микрогравитации остаются спорными. Цель исследования – изучение экспрессии циклинов клеточного цикла клеток мегакариобластного лейкоза человека при воздействии моделированной микрогравитации. Методика. Для экспериментов клетки мегакариобластного лейкоза человека (MEG-01) высевали в культуральные флаконы. Условия микрогравитации моделировали с использованием прибора случайного позиционирования (RPM – Random Positioning Machine). Клетки размещали в центре платформы прибора случайного позиционирования (группы RPM) и сравнивали со статической контрольной группой (1g). Анализ экспрессии циклинов клеточного цикла проводили методом вестерн блота и на проточном цитофлоуриметре. Результаты. Результаты исследований показывают, что под воздействием микрогравитации клетки мегакариобластного лейкоза человека MEG-01 демонстрируют сопоставимые уровни экспрессии циклина D и E при сравнении с контрольной группой. Однако, уровни циклинов A и B повышались в течение первых 96 ч. В дальнейшем, количество этих циклинов снижалось к 168 ч в сравнении с предыдущей временной точкой и контрольной группой. Заключение. Таким образом, на основе полученных данных можно сделать заключение, что клетки MEG-01, подверженные RPM-моделированной микрогравитации успешно входят в клеточный цикл и завершают синтетическую фазу, но останавливаются в фазе G2 и не способны завершить митоз. Однако в более поздние сроки (168 ч) клетки MEG-01 успешно адаптируются к условиям невесомости. Результаты согласуются с экспериментальными данными, полученными при исследовании различных типов клеток при различных способах моделирования микрогравитации. Дальнейшие исследования влияния гравитации на клеточные реакции мегакариоцитов помогут понять патогенез заболеваний человека, приобретенных в экстремальных условиях. Background. Studies of weightlessness have shown that space flight causes serious physiological changes in a body. In mammalian cells, microgravity is able to induce and modulate key processes such as apoptosis, proliferation, migration, and adhesion. Despite growing interest to space biology and medicine, reports of cell cycle in microgravity remain controversial. Aim. This paper analyzes the expression of cell cycle cyclins in human megakaryoblastic leukemia cells exposed to simulated microgravity. Methods. Human megakaryoblastic leukemia (MEG-01) cells were seeded in culture flasks. Microgravity conditions were simulated using a Random Positioning Machine (RPM). Cells were placed at the center of the platform of the RPM (RPM group) and compared with a static control group (1 g). Cell cycle cyclin expression was analyzed by Western blotting and with a flow cytometer. Results. In the conditions of microgravity, MEG-01 showed comparable expression levels of cyclins E and D vs. the control group. However, concentrations of cyclins A and B increased during the first 96 h. Subsequently, concentrations of these cyclins decreased by 168 h compared to the previous time point and the control group. Conclusion. This study allowed a conclusion that MEG-01 cells exposed to RPM-modeled microgravity start proliferating and successfully finish the synthetic phase but stop in the G2 phase being unable to complete mitosis. However, at a later time (168 h), MEG-01 cells successfully adapt to the weightlessness conditions. In addition, the results are also consistent with reports of experiments on various cells under different conditions of simulated microgravity. Further studies of the effect of gravity on responses of megakaryocytes will provide insight into pathophysiology of human diseases acquired in extreme conditions.