Вы здесь: Главная > СТАТТІ > Что такое предел Хейфлика или почему мы стареем

Что такое предел Хейфлика или почему мы стареем

Леонард Хейфлик

Наблюдая за культивированием фибробластов человека, Леонард Хейфлик, профессор анатомии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, обнаружил гибель культуры после 50 делений (1961 год). Совершая разнообразные манипуляции с клетками, замораживая, меняя среду культивирования, но они все равно «не забыли» сколько уже произошло делений и делились ровно столько раз сколько осталась до 50. Это явление — предел Хейфлика — дало основание считать, что в генах запрограммирована продолжительность жизни человека. 

Оловников А.

С целью объяснить результаты экспериментальных данных Леонарда Хейфлика, биолог-теоретик, cпециалист в области биологии старения Алексей Оловников, выдвинул теорию маргинотомии — отсчёта клеточных делений и старения вследствие недорепликации последовательностей ДНК на концах линейных хромосом (теломерных участков). Теория предполагала, что «нестарение» бактерий обусловлено кольцевой формой ДНК, а теломерные последовательности в стволовых и раковых клетках защищены благодаря постоянному — при каждом делении клетки — удлинению особым ферментом — тандем-ДНК-полимеразой (современное название — теломераза). Через 11 лет учёные из Калифорнийского университета в Беркли выделили теломеразу из клеток.

1. Репликация кольцевой хромосомы

2. репликация линейной хромосомы

Существует не одна теория, объясняющая, почему существует этот так называемый предел Хейфлика.

Эксперимент Леонард Хейфлик проводил совместно с Полом Мурхедом, после которого был сделан вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны (бессмертны):

1. Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз;
2. Клетки, которые подверглись криогенной обработке, «помнят», сколько раз они делились до заморозки.

В основе главной теории лежит накопление случайных повреждений гена при репликации клетки. На деление клетки оказывают влияния разные факторы: внешние и внутренние. Влияние радиации, химикатов, а также продуктов распада клеток, все это препятствует точному воспроизведению ДНК в дочерних клетках. Существуют механизмы репарации ДНК, они устраняют неполадки транскрипции, в случае их возникновения, но все ошибки устранить невозможно. Во время многократных делений клеток повреждения ДНК накапливаются, это приводит к неправильному белковому синтезу и нарушению функций клеток. Возникают болезни, характерные для старения организма: сердечнососудистые, опухоли.

Ещё одна теория утверждает, что барьер Хейфлика связан с теломерами, то есть некодирующими тандемными участками ДНК, присоединенными к концу каждой хромосомы. Функция теломер-защита генетической информации. Теломераза наращивает теломеры на концах хромосом, чтобы ДНК-полимераза могла синтезировать полную копию хромосомы, включая и ее концы. В процессе деления клетки происходит раскручивание нитей ДНК и создания ее копий в новом поколении клеток. Но при каждом цикле деления клетки теломеры немного укорачиваются, то есть у дочерних клеток длина теломер чуть меньше, чем у родительской клетки. Этот феномен принято называть концевой недорепликацией. По достижении критической длины теломер дальнейшее деление клетки становится невозможным, и она погибает. Таким образом, концевая недорепликация является одним из ключевых факторов старения, а длина теломер может служить индикатором биологического возраста организма.

У овечки Долли, клонированной из соматической клетки взрослого животного, оказались укороченные теломеры взрослого организма, а не теломеры новорождённого ягнёнка, и по этому она не прожила долго.

Уменьшение теломер в процессе деления клеток

Стоит отметить, что существуют три типа клеток, для которых лимит Хейфлика не работает. Это половые клетки, раковые клетки и некоторые типы стволовых клеток. Раковые клетки производят фермент теломеразу, который достраивает теломеры на концах ДНК хромосом, это лежит в основе бесконечного роста раковых клеток.

Джек Шостак, Кэрол Грейдер, Элизабет Элен Блэкберн

 

Вспомним, то, что теломеры способны наращиваться специальным ферментом, предсказал еще Оловников; где теломераза выступает в роли матрицы. Это продемонстрируют через годы американские ученые, за что в 2009 году получили Нобелевскую премию (Элизабет Элен Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак).

ЭКСПЕРИМЕНТ С ТЕЛОМЕРАЗОЙ. Элизабет Периш

В сентябре 2015 года 44 летняя Элизабет Пэрриш, директор фармацевтической компании BioViva, первой в мире решилась изменить свои гены, чтобы отсрочить старость. С помощью специального вируса она активировала в организме фермент теломеразу. Есть гипотеза, что таким способом можно продлить молодость, и Элизабет надеется подтвердить это на собственном опыте.

Эксперимент прошел в два этапа:

  • решение возрастной проблемы мышечной дистрофии или саркопении. Как известно, к восьмидесяти годам теряется половина мышечной ткани; ученые использовали в эксперименте миостатин.
  • приостановление клеточного старения организма. Этот процесс напрямую связан с длиной теломер, которые с каждым годом становятся короче.

Результаты исследований впечатлили ученых. Длина теломер за срок эксперимента с 2013 по 2015 выросла на двадцать процентов и продолжает удлиняться. И, если в 2015 их длина была 6.71 kb, то в 2018 — 8.12 (длина соответствующая тридцатилетнему возрасту). Получается, 48-летняя женщина омолодилась на пятнадцать лет. Также, согласно исследованию организма Элизабет, мышцы тоже в полном порядке.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить отзыв