Что такое предел хейфлика
Предел Хейфлика
Из Википедии — свободной энциклопедии
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 счёте приводит к её гибели в пределах лимита Хейфлика, потому что другой фермент — ДНК-полимераза — не способен реплицировать концы молекулы ДНК.
Большая физическая активность прибавляет человеку 9 лет жизни на клеточном уровне
Предел Хейфлика. Среднестатистическая клетка делится около 50—70 раз прежде, чем умирает
Теломеры — концевые участки хромосом, они состоят из определённого количества повторных фрагментов, которые сокращаются на 1 единицу при каждом делении клетки, таким образом эффективно ограничивая максимальное количество делений (предел Хейфлика). Это одна из важнейших причин биологического старения живых существ. Но есть некоторые способы «накрутить счётчик» и продлить клеткам жизнь (см. Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2009 года). У всех позвоночных «счётчики» делений в теломере состоят из нуклеотидов TTAGGG, у насекомых — TTAGG, у большинства растений — TTTAGGG.
Профессор Ларри Такер из Университета Бригама Янга (США) обнаружил, что большая физическая нагрузка коррелирует с длиной теломер в хромосомах человека, то есть коррелирует с продолжительностью его жизни.
Такер провёл анализ данных от 5283 совершеннолетних американцев, которые участвовали в Национальном обследовании состояния здоровья и питания (National Health and Nutrition Examination Survey) в США. Это один из немногих проектов, в котором кроме прочих параметров у испытуемых замеряется также длина теломер в лейкоцитах (LTL). В то же время каждый участник исследования заполняет опросник о разнообразных видах деятельности, которыми он занимался в последние 30 дней. Люди сообщают о частоте, интенсивности и продолжительности каждой из 62 физических активностей по списку.
В среднем по всей выборке длина теломер с каждым годом возраста уменьшается на 15,6 базовых пар.
Выяснилось, что самые короткие теломеры были у людей, ведущих сидячий образ жизни. После нормализации по возрасту на концах их хромосом было на 140 базовых пар ДНК меньше, чем в теломерах людей, подвергающих себя большим физическим нагрузкам (для женщин — минимум 30 минут бега пять дней в неделю, для мужчин — 40 минут пять дней в неделю или 28,5 минут ежедневно).
140 базовых пар соответствует примерно девяти годам жизни (
).
«Просто потому что вам 40 лет не означает, что ваш биологический возраст 40 лет, — говорит профессор Ларри Такер (Larry Tucker), один из авторов научной работы. — Мы все знаем людей, которые выглядят моложе своего настоящего возраста. Чем более мы физически активны, тем медленнее идут процессы биологического старения в наших телах».
Удивительно, но исследование не выявило особо большой разницы в длине теломер у людей сидячего образа жизни, с низкой физической нагрузкой или со средней нагрузкой, хотя некоторая разница всё-таки есть: от людей, подвергающих себя большим и регулярным нагрузкам, разница составляет 140, 137 и 111 базовых пар, соответственно, то есть 9 лет, 8,8 лет и 7,1 года, соответственно.
Несмотря на выявленные корреляции, учёные совершенно ничего не знают о конкретном механизме, каким образом высокая физическая нагрузка помогает сохранить теломеры и увеличить количество делений клетки. Ларри Такер предполагает, что это может быть связано со стрессом от окислительных процессов во время аэробной нагрузки в организме.
В таблице указаны характеристики участников эксперимента (5823 человека).
В следующей таблице указана физическая активность у людей, которых классифицировали как ведущих разный образ жизни. Под сидячим образом подразумевается отсутствие регулярной физической активности в последние 30 дней. Классификация на низкий, средний или высокий уровень физической активности определяется по количеству минут физической активности в неделю — по относительным MET-минутам.
MET означает метаболический эквивалент и соответствует уровню метаболизма человека. Этот уровень возрастает от минимального 0,9 MET во время сна или 1,0 MET в состоянии покоя во время просмотра телевизора, до максимальных 5,8 MET (секс), 7,0 MET (бег трусцой), 8,0 MET (интервальный бег и физподготовка: отжимания, приседания, подтягивания, штанга и т. д.), 10,0 MET (прыжки с верёвкой — роупджампинг), в соответствии с таблицей из этого журнала (по крайней мере, на него ссылается автор научной работы).
Таким образом, чтобы продлить жизнь на 9 лет, мужчине нужно ежедневно 28,5 минут бегать трусцой или 34,5 минут активно заниматься сексом, на выбор. Или сочетать разные активности с высоким метаболическим эквивалентом. Женщине, соответственно, бегать трусцой 21,3 минуты в день или заниматься сексом 25,9 минуты в день. Главное, чтобы занятия были ежедневными, без выходных. «Чтобы действительно замедлить биологическое старение, недостаточно просто немножко позаниматься. Придётся делать это на регулярной основе», — говорит профессор Такер.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Кратко и по простому это звучит так: Даже если человека минуют болезни и несчастные случаи, его клетки со временем перестанут делиться, будут разрушаться и в конце концов умрут. Это явление известно как предел Хейфлика. Исследования показывают, что в настоящее время максимальная продолжительность жизни составляет около 125 лет.
А вот более подробно на эту тему…
Леонард Хейфлик обнаружил границу числа делений соматических клеток, которая составляет примерно 50-52 деления.
«Есть два типа человеческих клеток: половые, то есть женская яйцеклетка и сперма мужчин, и соматические, включающие порядка сотни триллионов других клеток, составляющих остальное тело. Все клетки размножаются делением.
В 1961 году Леонард Хейфлик открыл, что у соматических клеток есть верхний предел общего числа делений, и число возможных делений уменьшается с возрастом клетки. Существует не одна теория, объясняющая, почему существует этот так называемый предел Хейфлика.
Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в коллаборации 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 иммортальны[4]. Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:
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 из них лежит накопление случайных повреждений гена при репликации клетки. При каждом клеточном делении действуют факторы среды, например, дым, радиация, химикаты, известные под названием свободных гидроксильных радикалов, и продукты распада клеток, которые мешают точному воспроизведению ДНК в следующем поколении клетки. В организме существует много ферментов восстановления ДНК, которые следят за процессом копирования и устраняют неполадки транскрипции по мере их возникновения, но все ошибки они отловить не в состоянии. При неоднократной репликации клетки повреждения ДНК накапливаются, приводя к неверному синтезу белков и неправильному функционированию. Эти ошибки функционирования являются, в свою очередь, причиной болезней, характерных для старения, например, артериосклероза, заболеваний сердца и злокачественных опухолей.
Ещё одна теория утверждает, что барьер Хейфлика связан с теломерами, то есть некодирующими участками ДНК, присоединенными к концу каждой хромосомы. Теломеры действуют как лидеры кинопленки, обеспечивая точную репликацию ДНК. В процессе деления клетки происходит расплетание двух нитей ДНК и создание новых полных копий этой молекулы в дочерних клетках. Но при каждом делении клетки теломеры становятся чуть короче, и в итоге они уже не в состоянии защитить концы нитей ДНК; тогда клетка, сочтя короткие теломеры за поврежденные ДНК, прекращает рост. У овечки Долли, клонированной из соматической клетки взрослого животного, оказались укороченные теломеры взрослого организма, а не теломеры новорождённого ягнёнка, и, возможно, она не проживёт столь же долго, сколь её нормально рожденные братья и сестры.
Есть три основных типа клеток, для которых не существует лимита Хейфлика: половые клетки, раковые клетки и некоторые типы стволовых клеток.
Причина, из-за которой эти клетки способны к бесконечному размножению, связана с наличием фермента теломеразы, впервые выделенного в 1989 году — этот фермент препятствует укорочению теломер. Вот что позволяет клеткам зародышевого пути продолжаться через поколения, и вот что лежит в основе взрывного роста раковых опухолей».
[ источники ]
источники
Фрэнсис Фукуяма, Наше постчеловеческое будущее: последствия биотехнологической революции, М., «Аст», 2004 г., с. 89-90.
Что такое лимит Хейфлика?
Лимит Хейфлика (или предел Хейфлика) — это ограничение числа делений клеток живого организма. В 1961 американский микробиолог Леонард Хейфлик обнаружил, что клетки могут делиться в клеточной системе человека 50-52 раза, после чего умирают.
Предел числа деления клеток связан с размером теломера — участком на концах ДНК. С каждым новым делением этот участок становится все меньше. В какой-то момент теломер уменьшается настолько, что клетка больше не может делиться, стареет и умирает. Именно с этим, согласно этой теломерной теории, связан процесс старения организма.
Открытие Хейфлика сыграло роль в предположениях о продлении жизни. В 1984 году молекулярный биолог Кэрол Грейдер обнаружила теломеразу — фермент, который, очень грубо говоря, способен увеличивать тот самый участок ДНК, из-за уменьшения которого происходит старение. В связи с этим в 2009 году трем ученым, включая Кэрол Грейдер, была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине.
Для научного сообщества открытие Грейдер означало, что с помощью этого механизма можно продлить жизнь, пересечь лимит Хейфлика и даже достичь бессмертия. Пока опыты по искусственному введению теломеразы были успешно проведены на мышах в 2012 году: согласно журналу EMBO Molecular Medicine, в результате эксперимента продолжительность жизни годовалых мышей увеличилась на 24%, а двухгодовалых — на 13%.
В преодолении лимита Хейфлика и проведении подобного эксперимента на людях есть проблема: фермент неактивен в большинстве клеток. А те клетки, на которых теломераза активна, размножать в своем организме очень не хочется — это раковые клетки. Но, во многом благодаря открытию лимита Хейфлика, ученые двигаются в сторону борьбы с раковыми клетками. Согласно последним исследованиям от 2018 года, калифорнийские ученые раскрыли механизм работы фермента. По их словам, знание структуры теломеразы способно как увеличить количество делений клеток и преодолеть лимит Хейфлика, так и препятствовать развитию раковых опухолей.
masterok
Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Кратко и по простому это звучит так: Даже если человека минуют болезни и несчастные случаи, его клетки со временем перестанут делиться, будут разрушаться и в конце концов умрут. Это явление известно как предел Хейфлика. Исследования показывают, что в настоящее время максимальная продолжительность жизни составляет около 125 лет.
А вот более подробно на эту тему…
Леонард Хейфлик обнаружил границу числа делений соматических клеток, которая составляет примерно 50-52 деления.
«Есть два типа человеческих клеток: половые, то есть женская яйцеклетка и сперма мужчин, и соматические, включающие порядка сотни триллионов других клеток, составляющих остальное тело. Все клетки размножаются делением.
В 1961 году Леонард Хейфлик открыл, что у соматических клеток есть верхний предел общего числа делений, и число возможных делений уменьшается с возрастом клетки. Существует не одна теория, объясняющая, почему существует этот так называемый предел Хейфлика.
Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в коллаборации 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 иммортальны.
Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:
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 из них лежит накопление случайных повреждений гена при репликации клетки. При каждом клеточном делении действуют факторы среды, например, дым, радиация, химикаты, известные под названием свободных гидроксильных радикалов, и продукты распада клеток, которые мешают точному воспроизведению ДНК в следующем поколении клетки. В организме существует много ферментов восстановления ДНК, которые следят за процессом копирования и устраняют неполадки транскрипции по мере их возникновения, но все ошибки они отловить не в состоянии. При неоднократной репликации клетки повреждения ДНК накапливаются, приводя к неверному синтезу белков и неправильному функционированию. Эти ошибки функционирования являются, в свою очередь, причиной болезней, характерных для старения, например, артериосклероза, заболеваний сердца и злокачественных опухолей.
Ещё одна теория утверждает, что барьер Хейфлика связан с теломерами, то есть некодирующими участками ДНК, присоединенными к концу каждой хромосомы. Теломеры действуют как лидеры кинопленки, обеспечивая точную репликацию ДНК. В процессе деления клетки происходит расплетание двух нитей ДНК и создание новых полных копий этой молекулы в дочерних клетках. Но при каждом делении клетки теломеры становятся чуть короче, и в итоге они уже не в состоянии защитить концы нитей ДНК; тогда клетка, сочтя короткие теломеры за поврежденные ДНК, прекращает рост. У овечки Долли, клонированной из соматической клетки взрослого животного, оказались укороченные теломеры взрослого организма, а не теломеры новорождённого ягнёнка, и, возможно, она не проживёт столь же долго, сколь её нормально рожденные братья и сестры.
Есть три основных типа клеток, для которых не существует лимита Хейфлика: половые клетки, раковые клетки и некоторые типы стволовых клеток.
Причина, из-за которой эти клетки способны к бесконечному размножению, связана с наличием фермента теломеразы, впервые выделенного в 1989 году — этот фермент препятствует укорочению теломер. Вот что позволяет клеткам зародышевого пути продолжаться через поколения, и вот что лежит в основе взрывного роста раковых опухолей».
[ источники ] источники
Фрэнсис Фукуяма, Наше постчеловеческое будущее: последствия биотехнологической революции, М., «Аст», 2004 г., с. 89-90.