Эксперимент Леонарда Хейфлика
Доктор Хейфлик заметил, что клетки, выращенные в культурах, размножаются путем деления. Они производят копии самих себя (с помощью процесса, известного как митоз) конечное число раз, прежде чем процесс окончательно останавливается, и клетка умирает. Кроме того, клетки, замороженные при жизни и позднее вернувшиеся в активное состояние, обладали своего рода клеточной памятью: они продолжали работу с того момента, на котором остановились. Другими словами, прерывание жизнедеятельности клеток не привело к продлению их жизни.
Хейфлик обнаружил, что клетки проходят три фазы. Во-первых, это быстрое и здоровое их деление. Во второй фазе митоз замедляется. На третьей стадии — старении — клетки полностью перестают делиться. Они остаются живыми еще какое-то время, а затем подвергается апоптозу.
Когда новая клетка рождается из более старой в результате клеточного деления, она начинает свой собственный жизненный цикл. Этот диапазон, по-видимому, регулируется ДНК, расположенной в ядре клетки. Позже ученик Хейфлика обнаружил, что, когда он удалил ядро старой клетки и заменил его ядром молодой, старая клетка обрела “второе дыхание”. Ее продолжительность жизни стала аналогичной продолжительности жизни молодой клетки.
В 1965 году Леонард Хейфлик опубликовал в журнале Experimental Cell Research свою статью «Ограниченное время жизни диплоидных клеточных штаммов человека in vitro». В ней были представлены результаты исследования, направленного на оценку количества максимальных делений, которым подвергаются клетки человека в контролируемых условиях до достижения апоптоза или запрограммированной смерти.
Хейфлик обнаружил, что культивируемые клетки находятся в оптимальном состоянии до 50-го деления, но к этому времени ошибки, накопленные после нескольких поколений исходной клетки, проявляются снижением ее качества жизни, что в итоге приводит к её апоптозу.
Суть открытия доктора Хейфлика в том, что у организмов есть молекулярные часы, которые неумолимо истощаются с момента рождения.
Если все клетки, созданные в организме человека до рождения (и все клетки, которые их производят), умножить на среднее время, необходимое клеткам для достижения конца своей жизни, мы получим примерно 120 лет. Это окончательный предел Хейфлика — максимальное количество лет, которое может прожить человек.
Теломераза и возможность клеточного бессмертия
Открытие предела Хейфлика радикально изменило взгляд науки на клеточное размножение. До открытия доктора считалось, что клетки могут быть бессмертными. Хотя феномен лимита Хейфлика изучался только in vitro, в конечном итоге научное сообщество его приняло как факт. На протяжении десятилетий казалось, что предел непреодолим.
Однако открытие в клетках сегмент нереплицирующейся ДНК, называемого теломерами, что пролило свет на возможность клеточного бессмертия.
Теломеры — это повторяющиеся цепочки ДНК, состоящие из шести нуклеотидов TTAGGG, находящиеся на концах пар хромосом в диплоидных клетках. Их обычно сравнивают с пластиковыми концами шнурков, которые предохраняют их от изнашивания. Теломеры обеспечивают защиту хромосом, однако они укорачиваются при каждом клеточном делении. В конце концов теломеры истощаются и начинается апоптоз.
Открытие теломер подтвердило предел Хейфлика; в конце концов, это был физический механизм, посредством которого клетки вступали в старение.
Однако чуть менее десяти лет спустя в 1984 году учеными Элизабет Блекберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак был сделан еще один прорыв в области клеточного старения. В 2009 году они были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Теломераза — это фермент, который добавляет TTAGGG повторы на 3-конец цепи ДНК на участках теломер на концах хромосом в стареющих клетках. Данный фермент присутствует во всех клетках, но в нормальных он обычно “отключен” и бездействует. Однако в аномальных клетках, таких как клетки опухоли, теломераза весьма активна.
Теломераза волнует исследовательское сообщество по двум причинам. Во-первых, поскольку теломераза естественным образом активна в опухолях и может быть обнаружена в образцах мочи, тестирование на наличие теломеразы может привести к более эффективному обследованию больных раком.
Во-вторых, исследователи придумали, как извлечь теломеразу и синтезировать ее. Потенциально, если активная теломераза будет добавлена к нормальным взрослым клеткам, они будут продолжать реплицироваться намного дольше, чем предел Хейфлика. Авторы одного исследования сообщили, что клетки, в которые они ввели теломеразу, реплицировались в 20 раз больше, чем можно было бы ожидать при их нормальной продолжительности жизни.
Науке еще предстоит окончательно доказать, что теломераза может обеспечить клеточное бессмертие. Ведь, вероятнее всего, в запрограммированную клеточную смерть вовлечено множество факторов, помимо разрушения теломер.
Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей
Узнать подробнееКраткие выводы
Американский биолог Леонард Хейфлик в результате экспериментов ввел понятие “лимит (предел) Хейфлика”, которым обозначается оптимальное количество делений клеток, после чего наступает их запрограммированная смерть - апоптоз.
Более поздние исследования показали, что клетки могут делиться большее количество раз, если в них ввести теломеразу. Однако может ли она обеспечить клеточное бессмертие, наука до конца не знает - необходимо дальнейшее изучение вопроса.
Список использованной литературы
-
Hayflick, L. & Moorhead, P. S. The serial cultivation of human diploid cell strains. Exp. Cell Res. 25, 585–621 (1961).
-
Hayflick, L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains. Exp. Cell Res. 37, 614–636 (1965).
-
Witkowski, J. A. Dr. Carrel's immortal cells. Med. Hist. 24, 129–142 (1980).
-
Witkowski, J. A. The myth of cell immortality. Trends Biochem. Sci. 10, 258–260 (1985).
-
Rubin, H. Telomerase and cellular lifespan: ending the debate? Nature Biotechnol. 16, 396–397 (1998).
Каждый человек хочет улыбаться, не сомневаясь в привлекательности своей улыбки. Чтобы достичь этого, необходимо соблюдать простые правила, которые помогут сберечь здоровье и эстетическое состояние зубов.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 3,5 миллиарда человек во всем мире страдают заболеваниями полости рта. Это чуть меньше половины населения Земли.
В списке наиболее распространенных - кариес, болезни десен, инфекционные заболевания и рак полости рта.
К счастью, многие из них можно предотвратить или успешно вылечить, особенно если выявить заболевание на ранней стадии.