2) наступающим сразу после повреждающего воздействия
3) не зависящим от репарации повреждений ДНК
4) характерным для покоящихся стволовых клеток
Митотическая катастрофа связана с клеточным циклом, поскольку развивается у пролиферирующей клетки, которая вступает в митоз с неустранёнными повреждениями ДНК или нарушениями веретена деления. При дефекте контрольных точек G2/M и митоза клетка не блокирует деление, что приводит к неправильной сегрегации хромосом, образованию микроядер, многоядерности и нарушению цитокинеза. В радиотерапии такой механизм особенно значим после повреждения ДНК ионизирующим излучением.
Митотическая катастрофа не возникает непосредственно в момент повреждающего воздействия: обычно ей предшествуют репарационные процессы, прохождение клеточного цикла и попытка деления. Поэтому её вероятность определяется сочетанием тяжести повреждения, эффективности репарации ДНК и работоспособности контрольных точек. Покойные клетки, находящиеся в фазе G0, как правило, не подвергаются митотической катастрофе, поскольку не вступают в митоз; риск появляется после их возвращения в пролиферативный цикл.
В современной онкобиологии митотическую катастрофу рассматривают как патологический процесс, ведущий к гибели клетки, а не как полностью самостоятельный биохимический тип смерти. Её конечным исходом могут быть апоптоз, некротическая гибель или необратимое состояние клеточной сенесценции. Морфологически выявляют атипичные митозы, гигантские клетки, несколько ядер, микроядра, конденсацию и неправильное распределение хроматина; важным функциональным признаком является утрата репродуктивной способности клетки.
| Критерий | Митотическая катастрофа | Дифференциальное значение |
|---|---|---|
| Основной пусковой фактор | Неустранённые разрывы ДНК, репликационный стресс, повреждение веретена деления | Отличается от первичного апоптоза, который может запускаться без прохождения митоза |
| Связь с клеточным циклом | Возникает при вступлении повреждённой клетки в митоз, чаще на переходе G2/M или во время митоза | Не характерна для длительно покоящихся клеток в фазе G0 |
| Временные особенности | Развивается отсроченно после повреждения, нередко после попытки одного или нескольких делений | Не соответствует немедленной гибели непосредственно сразу после облучения |
| Морфологические признаки | Многоядерность, гигантские клетки, микроядра, атипичные митозы, дефекты цитокинеза | Позволяют отличить процесс от типичной клеточной морфологии при обратимой остановке цикла |
| Роль репарации и контрольных точек | Зависит от соотношения между тяжестью повреждения, репарацией ДНК и способностью остановить цикл | Сохранная остановка цикла может предотвратить катастрофу, а дефект контроля повышает её вероятность |
| Конечный исход | Апоптоз, некротическая гибель или необратимая сенесценция после неудачного митоза | Митотическая катастрофа является механизмом или процессом, предшествующим терминальной гибели |
| Радиобиологическое значение | Приводит к потере клоногенной способности опухолевых клеток после облучения | Объясняет отсроченную гибель быстро делящихся клеток и часть противоопухолевого эффекта радиотерапии |
Для оценки митотической катастрофы используют сочетание морфологического исследования, выявления повреждений ДНК и анализа пролиферативной или клоногенной способности клеток. В опухолях с дефектами контрольных точек вероятность прохождения повреждённой клетки через митоз выше. При сохранной репарации клетка может остановить цикл и восстановить геном, избежав катастрофы. Поэтому её развитие отражает взаимодействие повреждения, репарации и регуляции клеточного цикла.