Судьба журналиста 
Погиб при исполнении 
Событие и картина дня, 13 апреля 1904 года 
Flowers and kites 
«Хлебный бунт» 1650 года в Пскове
12.10.2017 —
Терапия вирусами как альтернатива антибиотикам
Предел Хейфлика и продолжительность жизни человека
glagolas — 20.10.2017
— Медицина
С тех пор как в 2009 году Нобелевскую премию вручили за открытие механизма защиты хромосом
теломерами, лаборатории по всему миру стали предлагать услугу
исследования длины теломер с целью определения "биологического
возраста". Например, в одном из учреждений Москвы данный анализ обойдется клиенту в 18 000
рублей. В чем суть этого открытия, влияет ли длина теломер на
продолжительность жизни человека и стоит ли тратиться на данное
обследование - об этом моя сегодняшняя статья.
Предел Хейфлика
В 1961 году Леонард Хейфлик, наблюдая за культивированием фибробластов человека, обнаружил гибель культуры после 50 делений. Клетки можно было переносить из среды в среду, замораживать на любой срок, но и после размораживания они каким-то образом "помнили" сколько уже произошло делений и делились столько раз сколько осталась до 50. Названное в честь ученого явление - предел Хейфлика - годами оставалось необъяснимым, но уже тогда заговорили про запрограммированную в генах продолжительность жизни человека.
Лишь в 1971 году Алексей Оловников обратил внимание, что предел Хейфлика характерен для клеток с незамкнутой в кольцо ДНК, в то время как бактерии с кольцевой ДНК размножаются без ограничений. Ученый выдвинул гипотезу маргинотомии, которая предполагала, что лимит деления клеток с линейной ДНК обусловлен неполным копированием концевых участков хромосомы в момент деления клетки. Идея Оловникова гениальна и одновременно проста, ее легко объяснить даже школьнику. Попробую рассказать об этом в контексте эволюционной теории.
Когда клетка готовится к делению, фермент ДНК-полимераза проходит вдоль хромосомы с целью создания ее копии. Если хромосома имеет кольцевое строение, фермент благополучно завершает полный круг, а концы копии слипаются с образованием хромосомы для новой клетки.
В эпоху одноклеточных организмов хромосомы имели кольцевое строение. Но иногда в результате мутаций случалось так, что концы новой хромосомы не слипались с образованием кольца, и нить ДНК оставалась незамкнутой. Примерно так появились бактерии с линейными хромосомами. Получившая такую хромосому бактерия сталкивалась с проблемой копирования, когда приходил черед ее собственного деления. Полимераза, добежав до конца линейной хромосомы, останавливается и не может скопировать концевой участок, примерно равный собственной длине фермента.
Данная идея озарила Оловникова, когда он спустился в метро после лекции об экспериментах Хейфлика в МГУ. Он рассуждал: "происходящее с полимеразой на линейных хромосомах аналогично тому, как второй вагон поезда никогда не доедет до тупика и остановится на расстоянии равное длине локомотива". Но вернемся к эволюционной теории, чтобы понять, как природа решила проблему бактерий с линейными хромосомами.
Склонность к образованию линейных хромосом могла передаваться по наследству дочерним клеткам, и с каждым поколением геном дочерних бактерий укорачивался. Как только недокопированным оказывался жизненно важный для бактерии ген - колония прекращала рост и погибала. Поэтому первое время бактерии с линейными хромосомами быстро отсеивались в результате естественного отбора.
Однако некоторые из таких бактерий в результате случайных вирусных вставок получили дополнительные концы на хромосомах, которые служили своеобразным резервом - данные концевые участки хромосомы могли укорачиваться с каждым делением без угрозы для важных генов. Оловников, предполагая наличие данных участков на концах линейных хромосом человека, назвал их телогенами (совр. назв. - теломеры).
Ок, но ведь и теломеры рано или поздно через 50-100-200 делений израсходуются, и гибель колонии бактерий с линейными хромосомами кажется неизбежной. Более того, линейные хромосомы - единственный вариант организации ДНК и для всех существующих многоклеточных включая человека. Почему на первый взгляд дефектные линейные хромосомы достались высокоразвитым организмам? Предположительно, для первых многоклеточных способность к неограниченному делению оказалось вредна. Только представьте, что ваши клетки беспрепятственно удваиваются, превращая ваше красивое тело в эмбриональную биомассу. А ведь у первых многоклеточных не было иммунной и гормональной систем и других механизмов регулирующих деление клеток. Возможно, поэтому естественный отбор благоприятствовал многоклеточным, которые возникли из одноклеточных с линейными хромосомами.
Итак, теломеры конечны, а природа требует продолжения рода. Как объяснить образование организма человека в триллионы клеток из одной зиготы без укорочения теломер? Для разрешения данного противоречия гениальный Оловников предсказал, что теломеры способны наращиваться специальным ферментом, которому дал название тандем-полимераза (совр. назв. - теломераза). Спустя много лет американские ученые экспериментально подтвердили догадки Оловникова и доказали, что теломераза способна прикрепляться к концу хромосомы и, выступая в роли матрицы, наращивать теломеры, за что в 2009 году получили Нобелевскую премию.
Предел Хейфлика в организме человека
В современных организмах животных и человека проблема предела Хейфлика не так актуальна - до сих пор не удалось установить связь длинны теломер с продолжительностью жизни. Поэтому не стоит спешить платить деньги за исследование длинны теломер. Кроме того данный механизм ограничения деления клеток вряд ли способен остановить рак. Как стволовые, так и раковые клетки легко наращивают теломеры своих хромосом повышая активность теломеразы. Наглядным примером может служить культура клеток, полученная 60 лет назад из опухоли шейки матки американки Генриетты Лакс. Ее клетки до сих пор используют в лабораториях всего мира, они летали в космос и их взрывали атомной бомбой, с их помощью разработаны вакцины и лекарства от рака, а в этом году про них даже сняли художественный фильм. Знаменитые клетки HeLa (от Henrietta Lacks) пережили саму женщину и ее детей, а по своей биомассе многократно переросли массу всех их вместе взятых. Таким образом теломераза легко решает проблему предела Хейфлика.
Кроме того способность стволовых клеток к ассиметричному делению не только решает проблему предела Хейфлика без участия теломеразы, но и проблему накопления мутаций, частота которых увеличивается с каждым делением клетки. Новые данные о делении стволовых клеток создают предпосылки к потенциальному бессмертию не только отдельных клеток, но и всего организма.
Ассиметричное деление - потенциал к бессмертию
Логично, что деление одной клетки заканчивается образованием двух дочерних, одна из которых содержит исходную хромосому, а второй достается ее копия. Даже если речь идет о делении клетки с кольцевой хромосомой, то дочерние клетки не эквивалентны друг другу, так как в процессе копирования ДНК неизбежно происходят ошибки, которые достаются дочерней клетке, получившей копию хромосомы. Если же говорить о делении клеток с линейной хромосомой, то дочерняя клетка получившая копию не только содержит больше мутаций, но и получит укороченные теломеры. Таким образом можно предположить, что через много циклов делений стволовой клетки в организме будет существовать одна клетка с исходной хромосомой, а все остальные будут содержать укороченые копии с мутациями.
Учитывая, что через несколько циклов делений происходит постепенное созревание (дифференцировка) клеток, то рано или поздно клетка с исходной хромосомой, как и все клетки ее поколения, выполнив свою функцию, погибнет, как ежедневно гибнут миллиарды клеток крови, кожи или эпителия кишечника. При таком раскладе мы вынуждены признать, что все исходные стволовые клетки, запасенные в нашем теле еще в утробе матери, расходуются и с возрастом неизбежно накапливаются мутации, а теломеры неизбежно укорачиваются. Именно так долгое время объяснялось неизбежное дряхление и смертность нашего тела.
Однако в 1975 году была выдвинута гипотеза ассиметричного деления, предполагающая, что деление стволовой клетки заканчивается образованием не двух дочерних клеток, а одной, вторая клетка при этом остается стволовой. В 2010 году экспериментально было подтверждено, что процесс распределения исходной хромосомы и ее копии ассиметричен. Оказалось, что исходные хромосомы остаются в стволовой клетке, которая сохраняет свою стволовость, а копии оказываются в дочерней клетке, которая образует колонию постепенно дифференцирующихся клеток с ограниченным сроком службы.
При таком раскладе стволовые клетки обладают буквально неисчерпаемым потенциалом к самоподдержанию:
1. Сохраняют исходное ДНК не накапливая мутации и не рискуя остаться без теломер;
2. Редко делятся, мало синтезируют белков и метаболически слабоактивны, а значит легче других клеток переживают недостаток кислорода и питания, интоксикацию и радиацию;
3. Не дифференцируются в зрелые клетки и не расходуются в течении жизни.
Заключение
В своей лаборатории я выращиваю вот такие гигантские колонии клеток крови всего за 10 дней. Каждое красное пятно - это тысячи молодых эритроцитов, образованных из одной-единственной стволовой клетки. Не исключено, что родоначальница колонии где-то среди них и готова образовать еще не одну такую колонию - достаточно изменить концентрацию гормоноподобных стимуляторов деления.
Примерно так это происходит и в костном мозге у каждого из нас в течении жизни. Большинство зрелых клеток крови живут от нескольких минут до нескольких месяцев, поэтому ежедневно требуется возобновление миллиардов клеток крови.
Но почему с возрастом процессы возобновления крови и других тканей организма замедляются? Я придерживаюсь версии, что стволовые клетки остаются жизнеспособными всю нашу жизнь. А замедление процессов регенерации обусловлено "замуровыванием" стволовых клеток соединительными тканями, в результате чего они перестают получать сигналы от макроорганизма о необходимости в обновлении.
О том почему так происходит - расскажу как-нибудь в следующий раз. Чтобы не пропустить обновления - подписывайтесь на самый популярный блог о медицине! А если у вас нет аккаунта в ЖЖ, подписывайтесь на обновления в Фэйсбук, Вконтакте, Телеграм и Твиттер.
Поделитесь интересной информацией с друзьями в соцсетях:
Сохранено
|
|
</> |
Предел Хейфлика и продолжительность жизни человека
Оставить комментарий
Популярные посты:
Предыдущие записи блогера :
10.10.2017 —
Биохимия бабьего лета
28.09.2017 —
Лучшие посты о простуде
26.09.2017 —
Лайфхак: Как купить новый iphone на 20% дешевле
25.09.2017 —
Почему у Homo sapiens воняют ноги
Посты по теме:
This RSS feed URL is deprecated, please update. New URLs can be found in the footers at https://news.google.com/news
This RSS feed URL is deprecated, please update. New URLs can be found in the footers at https://news.google.com/news
RT на русском | Калькулятор жизни: учёные разработали новый метод расчёта биологического возраста человека RT на русском Американские учёные из Йельского университета разработали тест, благодаря которому по анализу крови можно определить биологический возраст человека. В основе метода — девять биомаркеров, по которым врачи определяют вероятность преждевременной смерти. Российские ... Новый тест точно определит биологический возраст и продолжительность жизни человека Новый тест должен точнее предсказывать продолжительность жизни Новый тест точно определит биологический возраст и ... |
Эксперт Online | Новый тест определит, сколько осталось жить человеку Эксперт Online Диагностика будет проводиться с помощью анализа крови. Тест основывается на 9 биомаркерах, которые позволят определить так называемый биологический возраст человека. Ученые утверждают, что этот тест будет более точно определять вероятную продолжительность жизни, ... Врачи научились определять, сколько человеку осталось жить |
RT на русском | Калькулятор жизни: учёные разработали новый метод расчёта биологического возраста человека RT на русском Американские учёные из Йельского университета разработали тест, благодаря которому по анализу крови можно определить биологический возраст человека. В основе метода — девять биомаркеров, по которым врачи определяют вероятность преждевременной смерти. Российские ... Новый тест точно определит биологический возраст и продолжительность жизни человека Новый тест должен точнее предсказывать продолжительность жизни Новый тест точно определит биологический возраст и ... |
Эксперт Online | Новый тест определит, сколько осталось жить человеку Эксперт Online Диагностика будет проводиться с помощью анализа крови. Тест основывается на 9 биомаркерах, которые позволят определить так называемый биологический возраст человека. Ученые утверждают, что этот тест будет более точно определять вероятную продолжительность жизни, ... Врачи научились определять, сколько человеку осталось жить |
Архив записей в блогах:
О счастье – и французском языке С ведома вездесущей ООН сегодня отмечается Международный день счастья… (International Day of Happiness). Не далее, чем в 2012 году международные чиновники учредили мероприятие, походя совершив неожиданное открытие: оказывается, базовая ...
Всем очередной пятничный привет!!! Долго говорить не буду, а сразу передам брозды правления в руки нашего постоянного редактора ...
В маршрутке сейчас сфоткал. ВЫ посмотрите на эту школьницу, православные. Ей лет 14 от силы, а на руках уже килограмм металлопроката. И вы еще не видели ее декольте: три пуговицы сверху расстегнуты, сиськи вывалились наружу. Титькит фоткать не стал во избежании воплей: ПЕДОФИЛ! И в тако ...
Совершенно феерическое видео на тему науки принесла мне френдлента: Вся проблема российской науки (и её развития) в настоящий момент заключается в том, что чиновники от правительства полагают, что ВСЁ можно купить за бабки. Эдакий ...
девочки, подскажите, что можно подарить на рождение девочки очень близкой подруге, в пределах 5000, наверное, но негромоздкое (т.к. везти далеко)? проблема ещё в том, что у нее там есть подруга, у которой девочке скоро 2 года, и, я уверена, многое "перепадет" им. кроме того есть и ...
