.svg)
Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) — граница количества делений соматических клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1961[1] году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.
Данная граница была найдена в культурах всех полностью дифференцированных клеток как человека, так и других многоклеточных организмов. Максимальное число делений клетки различно в зависимости от её типа и ещё сильнее различается в зависимости от организма, которому эта клетка принадлежит. Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.
Граница Хейфлика связана с сокращением размера теломер, участков ДНК на концах хромосом. Как известно, молекула ДНК способна к репликации перед каждым делением клетки. При этом имеющиеся у неё на концах теломеры после каждого деления клетки укорачиваются. Теломеры укорачиваются весьма медленно — по несколько (3—6) нуклеотидов за клеточный цикл, то есть за количество делений, соответствующее лимиту Хейфлика, они укоротятся всего на 150—300 нуклеотидов. Таким образом, чем короче у ДНК «теломерный хвост», тем больше делений у неё прошло, а значит — тем старше клетка.
В клетке существует фермент теломераза, активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза «не работает», поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к её гибели в пределах лимита Хейфлика, потому что другой фермент — ДНК-полимераза — не способен реплицировать концы молекулы ДНК.
В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения, которая объясняет эрозию теломер прежде всего активностью клеточных рекомбиназ, активизирующихся в ответ на повреждения ДНК, вызванные, главным образом, возрастной депрессией мобильных элементов генома[2]. Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза — открытого во второй половине 20 века явления плавного разрушения клетки, проявляющегося в уменьшении размера клетки и минимизации количества вещества, попадающего в межклеточное пространство после её разрушения.
Принцип эксперимента
Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в сотрудничестве с Полом Мурхедом, был довольно простым: смешивали равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские — 40 делений, женские — 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли[3]. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые бессмертны[4]. Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:
- Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз;
- Клетки, которые подверглись криогенной обработке, «помнят», сколько раз они делились до заморозки.
Биологический смысл явления
В настоящее время главенствует точка зрения, связывающая лимит Хейфлика с проявлением механизма подавления опухолеобразования, возникшего у многоклеточных организмов. Другими словами, опухолесупрессорные механизмы, такие как репликативное старение и апоптоз, бесспорно полезны в раннем онтогенезе и зрелости, но побочно являются причиной старения[5][6] — ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных[7].
См. также
Примечания
- ↑ Hayflick L., Moorhead P.S. The serial cultivation of human diploid cell strains // Exp. Cell Res., 1961, v. 253, p. 585—621.
- ↑ Галицкий В.А. (2009). “Эпигенетическая природа старения” (PDF). Цитология. 51: 388—397.
- ↑ L. Hayflick, P. S. Moorhead. The serial cultivation of human diploid cell strains // Experimental Cell Research. — 1961-12-01. — Т. 25. — С. 585–621. — ISSN 0014-4827.
- ↑ J. W. Shay, W. E. Wright. Hayflick, his limit, and cellular ageing // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. — 2000-10-01. — Т. 1, вып. 1. — С. 72–76. — ISSN 1471-0072. — DOI:10.1038/35036093.
- ↑ Judith Campisi, Fabrizio d'Adda di Fagagna. Cellular senescence: when bad things happen to good cells // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. — 2007-09-01. — Т. 8, вып. 9. — С. 729–740. — ISSN 1471-0080. — DOI:10.1038/nrm2233.
- ↑ Margaret A. Keyes, Eduardo Ortiz, Deborah Queenan, Ronda Hughes, Francis Chesley. A Strategic Approach for Funding Research: The Agency for Healthcare Research and Quality's Patient Safety Initiative 2000-2004 // Advances in Patient Safety: From Research to Implementation (Volume 4: Programs, Tools, and Products) / Kerm Henriksen, James B. Battles, Eric S. Marks, David I. Lewin. — Rockville (MD): Agency for Healthcare Research and Quality (US), 2005-01-01.
- ↑ Marlys Hearst Witte, Moriya Ohkuma, Mauro Andrade, Corradino Campisi, Franccesco Boccardo. Nature's historic gap: the 20th century of lymphology // Lymphology. — 2005. — 1 декабря (т. 38, вып. 4). — С. 157–158. — ISSN 0024-7766. — PMID 16515223.
Ссылки
- Medical research: Cell division / Nature 498, 422–426 (27 June 2013) doi:10.1038/498422a (англ.)
 |
Это заготовка статьи по молекулярной биологии. Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .