Interested Article - Предел Хейфлика

Предел Хейфлика. Среднестатистическая клетка делится около 50—70 раз прежде, чем умирает. По мере деления клетки теломеры на конце хромосомы становятся меньше

Предел или лимит Хейфлика ( англ. Hayflick limit) — граница количества делений соматических клеток , названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика . В 1961 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 соматических 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 человека в лимфоцитах периферической крови укорачиваются со скоростью примерно 70 пар нуклеотидов в год, в то время как теломеры мышей укорачиваются со скоростью 7000 пар нуклеотидов в год. При этом люди имеют относительно короткие теломеры длиной от 5 до 15 тысяч пар нуклеотидов, а у мышей длина теломер может составлять около 50 тысяч пар нуклеотидов .

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 счёте 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 . Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза — открытого во второй половине XX века явления планового 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 . На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые бессмертны . 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 — ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных .

См. также

Примечания

Hayflick L., Moorhead P.S. от 18 мая 2012 на Wayback Machine // Exp. Cell Res., 1961, v. 253, p. 585—621.
Whittemore K. et al. (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2019. — Vol. 116 , no. 30 . — P. 15122-15127 . — doi : . 9 ноября 2022 года.
Галицкий В.А. (рус.) // Цитология. — 2009. — Т. 51 . — С. 388—397 . 15 июня 2013 года.
L. Hayflick, P. S. Moorhead. // Experimental Cell Research. — 1961-12-01. — Т. 25 . — С. 585—621 . — ISSN . 20 декабря 2016 года.
J. W. Shay, W. E. Wright. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. — 2000-10-01. — Т. 1 , вып. 1 . — С. 72—76 . — ISSN . — doi : . 20 декабря 2016 года.
Judith Campisi, Fabrizio d'Adda di Fagagna. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. — 2007-09-01. — Т. 8 , вып. 9 . — С. 729—740 . — ISSN . — doi : . 20 декабря 2016 года.
Margaret A. Keyes, Eduardo Ortiz, Deborah Queenan, Ronda Hughes, Francis Chesley. // 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. 11 июня 2018 года.
Marlys Hearst Witte, Moriya Ohkuma, Mauro Andrade, Corradino Campisi, Franccesco Boccardo. // Lymphology. — 2005. — 1 декабря (т. 38 , вып. 4). — С. 157—158 . — ISSN . — . 20 декабря 2016 года.