Предел Хейфлика: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
→Преамбула: орфография |
мНет описания правки Метки: через визуальный редактор с мобильного устройства из мобильной версии |
||
| (не показано 37 промежуточных версий 23 участников) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
[[Файл:Hayflick Limit (1).svg|thumb|right|Предел Хейфлика. Среднестатистическая клетка делится около 50—70 раз прежде, чем умирает. По мере деления клетки теломеры на конце хромосомы становятся меньше]] |
|||
'''Предел''' '''Хейфлика''' — |
'''Предел''' или '''лимит [[Хейфлик, Леонард|Хейфлика]]''' ({{lang-en|Hayflick limit}}) — граница количества делений [[Соматическая клетка|соматических клеток]], названа в честь её открывателя [[Хейфлик, Леонард|Леонарда Хейфлика]]. В 1961<ref>Hayflick L., Moorhead P.S. [http://www.cogforlife.org/Hayflick1961ExpCell.pdf The serial cultivation of human diploid cell strains] {{Wayback|url=http://www.cogforlife.org/Hayflick1961ExpCell.pdf |date=20120518072356 }} // Exp. Cell Res., 1961, v. 253, p. 585—621.</ref> году Хейфлик наблюдал, как [[клетка (биология)|клетки]] человека, делящиеся в [[клеточная культура|клеточной культуре]], умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки [[Клеточное старение|старения]] при приближении к этой границе. |
||
Данная граница была найдена в культурах соматических клеток как [[человек]]а, так и других [[многоклеточные организмы|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 [[теломера|теломер]], участков [[ДНК]] на концах [[хромосома|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<ref>{{статья |автор=Whittemore K. et al. |заглавие=Telomere shortening rate predicts species life span |ссылка=https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1902452116 |язык=en |издание=Proceedings of the National Academy of Sciences |тип= |год=2019 |месяц= |число= |том=116 |номер=30 |страницы=15122-15127 |doi=10.1073/pnas.1902452116 |issn= |archivedate=2022-11-09 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20221109104028/https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1902452116 }}</ref>. |
|||
| ⚫ | |||
В клетке существует фермент [[теломераза]], активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза ([[Гамета|половые]], [[Злокачественная опухоль|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<ref>{{статья |ссылка=http://www.tsitologiya.cytspb.rssi.ru/51_5/halitskiy.pdf |заглавие=Эпигенетическая природа старения |издание=Цитология |том=51 |страницы=388—397 |язык=русский |автор=Галицкий В.А. |год=2009 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130615060927/http://www.tsitologiya.cytspb.rssi.ru/51_5/halitskiy.pdf |archivedate=2013-06-15 }}</ref>. Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу [[апоптоз]]а — 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<ref>{{Статья|автор=L. Hayflick, P. S. Moorhead|заглавие=The serial cultivation of human diploid cell strains|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13905658|издание=Experimental Cell Research|год=1961-12-01|том=25|страницы=585—621|issn=0014-4827|archivedate=2016-12-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161220054809/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13905658}}</ref>. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые бессмертны<ref>{{Статья|автор=J. W. Shay, W. E. Wright|заглавие=Hayflick, his limit, and cellular ageing|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11413492|издание=Nature Reviews. Molecular Cell Biology|год=2000-10-01|том=1|выпуск=1|страницы=72—76|issn=1471-0072|doi=10.1038/35036093|archivedate=2016-12-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161220053854/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11413492}}</ref>. 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<ref>{{Статья|автор=Judith Campisi, Fabrizio d'Adda di Fagagna|заглавие=Cellular senescence: when bad things happen to good cells|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Campisi,+d%E2%80%99Adda+di+Fagagna,+2007|издание=Nature Reviews. Molecular Cell Biology|год=2007-09-01|том=8|выпуск=9|страницы=729—740|issn=1471-0080|doi=10.1038/nrm2233|archivedate=2016-12-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161220055458/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Campisi,+d%E2%80%99Adda+di+Fagagna,+2007}}</ref><ref>{{Статья|автор=Margaret A. Keyes, Eduardo Ortiz, Deborah Queenan, Ronda Hughes, Francis Chesley|заглавие=A Strategic Approach for Funding Research: The Agency for Healthcare Research and Quality's Patient Safety Initiative 2000-2004|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20611/|ответственный=Kerm Henriksen, James B. Battles, Eric S. Marks, David I. Lewin|издание=Advances in Patient Safety: From Research to Implementation (Volume 4: Programs, Tools, and Products)|место=Rockville (MD)|издательство=Agency for Healthcare Research and Quality (US)|год=2005-01-01|archivedate=2018-06-11|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180611212144/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK20611/}}</ref> — ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных<ref>{{Статья|автор=Marlys Hearst Witte, Moriya Ohkuma, Mauro Andrade, Corradino Campisi, Franccesco Boccardo|заглавие=Nature's historic gap: the 20th century of lymphology|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16515223|издание=Lymphology|год=2005|месяц=12|число=1|том=38|выпуск=4|страницы=157—158|issn=0024-7766|pmid=16515223|archivedate=2016-12-20|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161220055451/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16515223}}</ref>. |
|||
== См. также == |
== См. также == |
||
* [[HeLa]] |
* [[HeLa]] |
||
* [[Старение]] |
|||
* [[Теломераза]] |
|||
* [[Соматическая клетка]] |
|||
* [[Физиология старения млекопитающих]] |
* [[Физиология старения млекопитающих]] |
||
| Строка 15: | Строка 25: | ||
{{примечания}} |
{{примечания}} |
||
== Литература == |
|||
* {{книга |автор=Хейфлик Л. |заглавие=Как и почему мы стареем? : Советы специалиста |оригинал= |ссылка=https://search.rsl.ru/ru/record/01000602737 |ответственный=Леонард Хейфлик |издание= |место=М. |издательство=[[Вече (издательство)|Вече]]; [[АСТ (издательство)|АСТ]] |год=1999 |страниц=432 |серия=Ваше здоровье |isbn=5-7838-0435-5 |тираж= |ref= }} |
|||
== Ссылки == |
|||
{{mol_bio-stub}} |
|||
* [http://www.nature.com/news/medical-research-cell-division-1.13273 Medical research: Cell division] {{Wayback|url=http://www.nature.com/news/medical-research-cell-division-1.13273 |date=20170620114701 }} / Nature 498, 422—426 (27 June 2013) doi:10.1038/498422a{{ref-en}} |
|||
[[Категория:Хромосомы]] |
[[Категория:Хромосомы]] |
||
[[Категория:Биогеронтология]] |
|||
[[Категория:Старение]] |
[[Категория:Старение]] |
||
Текущая версия от 18:44, 5 августа 2024
.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 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[2].
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[3]. 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
[править | править код]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[4]. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые бессмертны[5]. 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
[править | править код]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[6][7] — ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных[8].
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Hayflick L., Moorhead P.S. The serial cultivation of human diploid cell strains Архивная копия от 18 мая 2012 на Wayback Machine // Exp. Cell Res., 1961, v. 253, p. 585—621.
- ↑ Whittemore K. et al. Telomere shortening rate predicts species life span (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2019. — Vol. 116, no. 30. — P. 15122-15127. — doi:10.1073/pnas.1902452116. Архивировано 9 ноября 2022 года.
- ↑ Галицкий В.А. Эпигенетическая природа старения (рус.) // Цитология. — 2009. — Т. 51. — С. 388—397. Архивировано 15 июня 2013 года.
- ↑ 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. Архивировано 20 декабря 2016 года.
- ↑ 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. Архивировано 20 декабря 2016 года.
- ↑ 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. Архивировано 20 декабря 2016 года.
- ↑ 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. Архивировано 11 июня 2018 года.
- ↑ 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. Архивировано 20 декабря 2016 года.
Литература
[править | править код]- Хейфлик Л. Как и почему мы стареем? : Советы специалиста / Леонард Хейфлик. — М.: Вече; АСТ, 1999. — 432 с. — (Ваше здоровье). — ISBN 5-7838-0435-5.
Ссылки
[править | править код]- Medical research: Cell division Архивная копия от 20 июня 2017 на Wayback Machine / Nature 498, 422—426 (27 June 2013) doi:10.1038/498422a (англ.)