Адаптация человека к периодической гипоксии: влияние на гемопоэтические стволовые клетки и иммунную систему

Автор: Серебровская Т.В., Никольский И.С., Ищук В.А., Никольская В.В.

Журнал: Вестник Международной академии наук (Русская секция) @vestnik-rsias

Рубрика: Медико-биологические науки, безопасность жизнедеятельности

Статья в выпуске: 2, 2010 года.

Бесплатный доступ

Периодические нормобарические гипоксические тренировки (ПГТ) активируют защитные свойства организма. Участие стволовых клеток в этом процессе практически не исследовано. В данной работе изучено воздействие ПГТ на гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) человека, различные факторы естественной резистентности и основные гуморальные и клеточные компоненты адаптивного иммунитета в периферической крови у 10 практически здоровых испытуемых (25-35 лет). Показано, что в результате ПГТ происходит усиление естественных защитных систем, в том числе активация комплемента, увеличение числа тромбоцитов, повышение фагоцитарной активности нейтрофилов с уменьшением их спонтанной и увеличением резервной бактерицидности, повышение содержания комплемента и иммуноглобулинов. В проведенном режиме ПГТ не влияют на состояние клеток красной крови, а также концентрацию эритропоэтина. ПГТ приводит к снижению количества циркулирующих ГСК в течение недели по завершению курса тренировок, что, вероятно, связано с изменением их миграционной способности. Однако остается неясным, является ли это результатом угнетения миграции ГСК в кровеносное русло или же активацией удаления ГСК из него. В обоих случаях в тканях будет накапливаться большее количество ГСК, что может увеличивать общий регенеративный потенциал, который обеспечивается способностью ГСК к трансдифференцировке, пластичности и межклеточному взаимодействию.

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/14315202

IDR: 14315202

Список литературы Адаптация человека к периодической гипоксии: влияние на гемопоэтические стволовые клетки и иммунную систему

  • Abellan R., Ventura R., Remacha A. F. et al. Intermittent hypoxia exposure in a hypobaric chamber and erythropoietin abuse interpretation. J Sports Sci. 2007; 25 (11): 1241-1250.
  • Berardi A., Geraci L., Quaglietta A. M. et al. Pharmacological mobilization of haemopoietic progenitor cells in human peripheral blood. Haematologica. 1990; 75 Suppl 1: 15-17.
  • Bezin G. I., Khaitov R. M., Moroz B. B. et al. The factors controlling stem cell recirculation. II. ACTH7induced inhibition of migration of hemopoietic stem cells. Blood. 1975; 46 (1): 79-84.
  • Bossolasco P., Corti S., Strazzer S. et al. Skeletal muscle differentiation potential of human adult bone marrow cells. Exp Cell Res. 2004, 15; 295 (1): 66-78.
  • Cavaleri F., Schöler H. Molecular bases of pluripotency/Essentials of stem cell biology//R. Lanza, J. Gearhart, B. Hogan [et al.] (eds.). Elsevier Academic Press, 2006. 29-42.
  • Cipolleschi M. G., Dello Sbarba P., Olivotto M. The role of hypoxia in the main7 tenance of hematopoietic stem cells. Blood. 1993; 82 (7): 2031-2037.
  • Ciulla M. M., Giorgetti A., Lazzari L. et al. High7altitude trekking in the Himalayas increases the activity of circulating endothelial cells. Am J Hematol. 2005; 79 (1): 76-78.
  • Covello K. L., Kehler J., Yu H. et al. HIF72 regulates Oct74: effect of hypoxia on stem cell function, embryonic development, and tumor growth. Genes & Development, 2006; 20: 557-570.
  • Danet G. H., Pan Y., Luongo J. L. et al. Expansion of human SCID7repopulating cells under hypoxic conditions. J Clin Invest. 2003; 112 (1): 126-135.
  • Desplat V., Faucher J. L., Mahon F. X. et al. Hypoxia modifies proliferation and differentiation of CD34 (+) CML cells. Stem Cells. 2002; 20 (4): 347-354.
  • Eliasson P., Jönsson J. I. The hematopoietic stem cell niche: Low in oxygen but a nice place to be. J Cell Physiol. 2010 Jan; 222 (1): 17-22.
  • Essentials of stem cell biology. Glossary//R. Lanza, J. Gearhart, B. Hogan [et al.] (eds.). -Elsevier Academic Press, 2006. 521-530.
  • Fan J., Cai H., Tan W. S. Role of the plasma membrane ROS7generating NADPH oxidase in CD34+ progenitor cells preservation by hypoxia. J Biotechnol. 2007; 130 (4): 455-462.
  • Geiger H., Szilvassy S. J., Ragland P., Van Zant G. Genetic analysis of progenitor cell mobilization by granulocyte colony-stimulating factor: verification and mechanisms for loci on murine chromosomes 2 and 11. Exp Hematol. 2004; 32 (1): 60-67.
  • Gore C. J., Rodríguez F. A., Truijens M. J. et al. Increased serum erythropoietin but not red cell production after 4 wk of intermittent hypobaric hypoxia (4,00075,500 m). J Appl Physiol. 2006; 101 (5): 1386-1393.
  • Gratama J. W., Sutherland D. R., Keeney M., Papa S. Flow cytometric enumerzation and immunophenotyping of hemetopoetic stem and progenitor cells//Journal of Biological Regulators and Homeostatic Agents. 2001; 15 (1): 14-22.
  • Haskova V., Kaslík J., Matl I., Matejckova M. New technique of circulating immunocomplex estimation in human sera (author's transl). Cas Lek Cesk. 1977; 116 (14): 436-437 [In Czech].
  • Ivanovic Z. Hypoxia or in situ normoxia: The stem cell paradigm. J Cell Physiol. 2009; 219 (2): 271-275.
  • Iyer N. V., Kotch L. E., Agani F. et al. Cellular and developmental control of O2 homeostasis by hypoxia7inducible factor 1 alpha. Genes Dev. 1998; 15: 149-162.
  • Jackson K. A., Majka S. M., Wang H. et al. Regeneration of ischemic cardiac muscle and vascular endothelium by adult stem cells. J Clin Invest. 2001; 107 (11): 1395-1402.
  • Krstic A., Vlaski M., Hammoud M. et al. Low O2 concentrations enhance the positive effect of IL717 on the maintenance of erythroid progenitors during co-culture of CD34+ and mesenchymal stem cells. Eur Cytokine Netw. 2009; 20 (1): 10-16.
  • Lagasse E., Connors H., Al Dhalimy M. et al. Purified hematopoietic stem cells can differentiate into hepatocytes in vivo. Nat Med. 2000; 6 (11): 1229-1234.
  • Manchini G., Vaerman J. P., Carbonera A. O., Heremans J. F. A simple radial diffusion method for the immunological quantitation of protein. In Peeters N. (Ed.) Proceedings of the biological fluids, Amsterdam, L., N.Y.: Elsevier, 1964: 370-379.
  • Mancuso P., Peccatori F., Rocca A. et al. Circulating endothelial cell number and viability are reduced by exposure to high altitude. Endothelium. 2008; 15 (1): 53-58.
  • Mayansky A. N., Mayansky D. N. Review about the neutrophile and macrophage Novosibirsk: Science, 1989. 343.
  • Mezey E., Chandross K. J. Bone marrow: a possible alternative source of cells in the adult nervous system. Eur J Pharmacol. 2000; 405 (1-3): 297-302.
  • Muench M. O., Humeau L., Paek B. et al. Differential effects of interleukin73, interleukin7, interleukin 15, and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor in the generation of natural killer and B cells from primitive human fetal liver progenitors. Exp Hematol. 2000; 28 (8): 961-973.
  • Murphy M. J. Jr., Lord B. I. Hematopoietic Stem Cell Regulation. I. Acute Effects of Hypoxic Hypoxia on CFU Kinetics. Blood. 1973; 42 (1): 81-87.
  • Nanduri J., Prabhakar N. R. Cellular mechanisms associated with intermittent hypoxia. Essays Biochem. 2007; 43: 91-104.
  • Nikolsky I. S., Serebrovskaya T.V. Hypoxia and Stem Cells. In: Intermittent Hypoxia: From Molecular Mechanisms to Clinical Applications/. Editors: Lei Xi & Tatiana V. Serebrovskaya/Nova Science Publishers, 2009, Chapter 22: 469-487.
  • Olive P. L., Luo C. M., Banath J. P. Local hypoxia is produced at sites of intratumour injection. Br J Cancer. 2002; 86: 429-435.
  • Panchision D. M. The role of oxygen in regulating neural stem cells in development and disease. J Cell Physiol. 2009; 220 (3): 562-568.
  • Petrov R. V., Kchaitov R. M., Manko V. M., Michailova A. A. Control and reguletion of the immune response. Leningrad: Medcine, 1981. 311.
  • Potocnik A. J., Brakebusch C., Fassler R. Fetal and adult hematopoietic stem cells require (beta) I integrin function for colonizing fetal liver, spleen and bone marrow. Immunology. 2000; 12 (6): 653-663.
  • Serebrovska T. V. Method for nonspecific body resistance increasing by means of intermittent hypoxic influences «Hypotron». Author's Certificate PA #32, 06 Dec 1995.
  • Sun B., Bai C. X., Feng K. et al. Effects of hypoxia on the proliferation and dif ferentiation of CD 34+ hematopoietic stem/progenitor cells and their response to cytokines. Sheng Li Xue Bao. 2000; 52 (2): 143-146.
  • Tang Y. L., Zhu W., Cheng M. et al. Hypoxic preconditioning enhances the ben efit of cardiac progenitor cell therapy for treatment of myocardial infarction by inducing CXCR4 expression. Circ Res. 2009; 104 (10): 1209-1216.
  • Theiss H. D., Adam M., Greie S. et al. Increased levels of circulating progenitor cells after 17week sojourn at moderate altitude (Austrian Moderate Altitude Study II, AMAS II). Respir Physiol Neurobiol. 2008; 160 (2): 232-238.
  • Villa J. G., Lucía A., Marroyo J. A. et al. Does intermittent hypoxia increase ery7 thropoiesis in professional cyclists during a 37week race? Can J Appl Physiol. 2005; 30 (1): 61-73.
  • Wang J. S., Lin H. Y., Cheng M. L., Wong M. K. Chronic intermittent hypoxia modulates eosinophil7 and neutrophil7platelet aggregation and inflammatory cytokine secretion caused by strenuous exercise in men. J Appl Physiol. 2007; 103 (1): 305-314.
  • Weissman I. L., Anderson D. J., Gage F. Stem and progenitor cells: origins, phe7 notypes, lineage commitments, and transdifferentiations. Annu Rev Cell Dev Biol. 2001; 17: 387-403.
  • Zhao T., Zhang C. P., Liu Z. H. et al. Hypoxia7driven proliferation of embryon7 ic neural stem/progenitor cells7role of hypoxia7inducible transcription fac7 tor71alpha. FEBS J. 2008; 275 (8): 1824-1834.
  • Zhu L. L., Zhao T., Li H. S. et al. Neurogenesis in the adult rat brain after inter7 mittent hypoxia. Brain Res. 2005; 1055 (1-2): 1-6.
Еще
Статья научная