Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.
Предел или лимит Хейфлика — граница количества делений соматических клеток,
названа в честь своего 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.
Эксперимент Леонарда Хейфлика
Доктор Хейфлик заметил, что клетки, выращенные в культурах, размножаются путем деления. Они производят копии самих себя (с помощью процесса, известного как митоз) конечное число раз, прежде чем процесс окончательно останавливается, и клетка умирает.
Кроме того, клетки, замороженные при жизни и позднее вернувшиеся в активное состояние, обладали своего рода клеточной памятью: они продолжали работу с того момента, на котором остановились. Другими словами, прерывание жизнедеятельности клеток не привело к продлению их жизни.
Хейфлик обнаружил, что клетки проходят три фазы.
- Во-первых, это быстрое и здоровое их деление.
- Во второй фазе митоз замедляется.
- На третьей стадии — старении — клетки полностью перестают делиться.
Они остаются живыми еще какое-то время, а затем подвергается апоптозу.
Когда новая клетка рождается из более старой в результате клеточного деления,
она начинает свой собственный жизненный цикл.
Этот диапазон, по-видимому, регулируется ДНК, расположенной в ядре клетки. Позже ученик Хейфлика обнаружил, что, когда он удалил ядро старой клетки и заменил его ядром молодой, старая клетка обрела "второе дыхание". Ее продолжительность жизни стала аналогичной продолжительности жизни молодой клетки.
В 1965 году Леонард Хейфлик опубликовал в журнале Experimental Cell Research свою статью «Ограниченное время жизни диплоидных клеточных штаммов человека in vitro». В ней были представлены результаты исследования, направленного на оценку количества максимальных делений, которым подвергаются клетки человека в контролируемых условиях до достижения апоптоза или запрограммированной смерти.
Хейфлик обнаружил, что культивируемые клетки находятся в оптимальном состоянии до 50-го деления, но к этому времени ошибки, накопленные после нескольких поколений исходной клетки, проявляются снижением ее качества жизни, что в итоге приводит к её апоптозу.
Суть открытия доктора Хейфлика в том, что у организмов есть молекулярные часы, которые неумолимо истощаются с момента рождения.
Если все клетки, созданные в организме человека до рождения (и все клетки, которые их производят), умножить на среднее время, необходимое клеткам для достижения конца своей жизни, мы получим примерно 120 лет.
Это окончательный предел Хейфлика — максимальное количество лет, которое может прожить человек.
Итак, как же устроены наши внутренние часы?
Последние исследования указывают на то, что внутренние задатчики ритма в нашем организме организованы по законам иерархии: здесь есть самые главные часы и подчиненные часики.
Главным центром циркадианных часов является супрахиазматическое ядро в головном мозге — это плотное скопление из примерно 20 тысяч нейронов, и расположено оно как раз рядом с центром, регулирующем продукцию гормонов в организме.
Что касается подчиненных часиков, то, как показал анализ экспрессии генов в клетках внутренних органов, гены, отвечающие за суточные ритмы, экспрессируются в каждой клетке организма, включая даже соединительную ткань.
Это навело ученых на мысль, что каждый орган имеет свои внутренние часы. Собственную часовую систему внутренних органов назвали периферическими часами, а управляющее ими супрахиазматическое ядро — центральными часами . Свой собственный хронометр есть у печени, у кровеносных сосудов, у сердца, у почек.
Но для эффективной работы организма чрезвычайно важно, чтобы все часовые механизмы были настроены на слаженную работу в одном ритме — синхронизированы.
Теломераза и возможность клеточного бессмертия
Открытие предела Хейфлика радикально изменило взгляд науки на клеточное размножение. До открытия доктора считалось, что клетки могут быть бессмертными. Хотя феномен лимита Хейфлика изучался только in vitro, в конечном итоге научное сообщество его приняло как факт.
На протяжении десятилетий казалось, что предел непреодолим.
Однако открытие в клетках сегмент нереплицирующейся ДНК, называемого теломерами, что пролило свет на возможность клеточного бессмертия.
Теломеры — это повторяющиеся цепочки ДНК, состоящие из шести нуклеотидов TTAGGG, находящиеся на концах пар хромосом в диплоидных клетках. Их обычно сравнивают с пластиковыми концами шнурков, которые предохраняют их от изнашивания. Теломеры обеспечивают защиту хромосом, однако они укорачиваются при каждом клеточном делении. В конце концов теломеры истощаются и начинается апоптоз.
Открытие теломер подтвердило предел Хейфлика; в конце концов, это был физический механизм, посредством которого клетки вступали в старение.
Однако чуть менее десяти лет спустя в 1984 году учеными Элизабет Блекберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак был сделан еще один прорыв в области клеточного старения. В 2009 году они были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Теломераза — это фермент, который добавляет TTAGGG повторы на 3-конец цепи ДНК на участках теломер на концах хромосом в стареющих клетках. Данный фермент присутствует во всех клетках, но в нормальных он обычно "отключен" и бездействует. Однако в аномальных клетках, таких как клетки опухоли, теломераза весьма активна.
Теломераза волнует исследовательское сообщество по двум причинам.
Во-первых, поскольку теломераза естественным образом активна в опухолях и может быть обнаружена в образцах мочи, тестирование на наличие теломеразы может привести к более эффективному обследованию больных раком.
Во-вторых, исследователи придумали, как извлечь теломеразу и синтезировать ее. Потенциально, если активная теломераза будет добавлена к нормальным взрослым клеткам, они будут продолжать реплицироваться намного дольше, чем предел Хейфлика.
Авторы одного исследования сообщили, что клетки, в которые они ввели теломеразу, реплицировались в 20 раз больше, чем можно было бы ожидать при их нормальной продолжительности жизни.
Науке еще предстоит окончательно доказать, что теломераза может обеспечить клеточное бессмертие. Ведь, вероятнее всего, в запрограммированную клеточную смерть вовлечено множество факторов, помимо разрушения теломер.
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.
Существует мнение, что апоптоз и переход клеток в стадию покоя являются альтернативной защитной реакцией на действие повреждающих агентов
и необходимы для профилактики онкогенной трансформации клеток.
Если повреждённая клетка по той или иной причине не переходит к апоптозу или клеточному старению, она может стать злокачественной.
Биологический процесс может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от возраста.
Большинство животных развивается в условиях, изобилующих смертельной внешней опасностью (хищники, инфекции, голод и т. д.).
В этих условиях пожилая особь представляет собой редкость и поэтому отбор против процессов, которые на поздних этапах жизни способствуют возникновению болезни, является слабым.
То есть, они избегают влияния процесса естественного отбора. Таким образом, биологический процесс, который был нужен для развития выносливости у молодого организма (например, подавление опухолеообразования) может нести вред для зрелого организма, (вызывая болезни позднего возраста, включая рак.
В заключение ..
Главный посыл написанного — не вечная молодость, а необходимость оставаться функциональными, энергичными и бодрыми в любом возрасте.
Что для этого надо делать?
Любите любой свой возраст и себя в нём.
И, если это надо - изменяйтесь.., ведь любое изменение, это - движение, которое характеризуется направлением, интенсивностью, скоростью и длительностью.