Hayflicki piir või piir on teooria, mis selgitab rakkude vananemise taga oleva mehhanismi olemust. Selle teooria kohaselt on normaalne inimese rakk võimeline end taastootama ja jagunema nelikümmend kuni kuuskümmend korda, enne kui ta selle võime kaotab ja programmeeritud surma või apoptoosi tõttu kokku kukub.

Hayflicki piiriks nimetatud teooria ajendas teadlasi uuesti läbi vaatama Alexis Carreli varasemat teooriat, mille kohaselt võivad rakud end lõputult paljundada.

Hayflicki teooria loomise ajalugu

San Francisco California ülikooli anatoomiaprofessor Leonard Hayflick (sündinud 20. mail 1928 Philadelphias) arendas oma teooriat 1965. aastal Pennsylvanias Philadelphias Wistari Instituudis töötades. Frank McFarlane Burnet nimetas seda teooriat Hayflicki omas. 1974. aastal avaldatud raamatus pealkirjaga Intrinsic Mutagenesis. Hayflicki piiri kontseptsioon aitas teadlastel uurida rakkude vananemise mõju inimkehale, raku arengut embrüonaalsest staadiumist kuni surmani, sealhulgas rakkude lühenemise mõju. kromosoomide otste pikkus, mida nimetatakse telomeerideks.

1961. aastal asus Hayflick tööle Wistari Instituudis, kus ta oma vaatluste käigus nägi, et inimese rakud ei jagune lõputult. Hayflick ja Paul Moorhead kirjeldasid seda nähtust monograafias pealkirjaga "Inimese diplomiidsete rakutüvede seeriakasvatus". Hayflicki töö Wistari Instituudis oli mõeldud toitelahuse pakkumiseks instituudis katseid tegevatele teadlastele, kuid Hayflick tegeles ka omaenda uurimustega viiruste mõju kohta rakkudes. 1965. aastal kirjeldas Hayflick Hayflicki piiri kontseptsiooni üksikasjalikumalt monograafias pealkirjaga "Inimese diplomiidirakkude tüvede piiratud eluiga tehiskeskkonnas".

Hayflick jõudis järeldusele, et rakk suudab mitoosi ehk paljunemisprotsessi läbi viia ainult nelikümmend kuni kuuskümmend korda, pärast mida saabub surm. See järeldus kehtis igat tüüpi rakkude kohta, olenemata sellest, kas täiskasvanud või sugurakud. Hayflick esitas hüpoteesi, mille kohaselt on raku minimaalne replikatsioonivõime seotud selle vananemisega ja vastavalt ka inimkeha vananemisprotsessiga.

1974. aastal asutas Hayflick Marylandis Bethesdas riikliku vananemisinstituudi.

See asutus on USA riiklike tervishoiuinstituutide filiaal. 1982. aastal sai Hayflickist ka 1945. aastal New Yorgis asutatud American Society of Gerontology aseesimees. Seejärel töötas Hayflick oma teooria populariseerimise ja Carreli rakulise surematuse teooria ümberlükkamise nimel.

Carreli teooria ümberlükkamine

Kahekümnenda sajandi alguses kana südamekoega töötanud prantsuse kirurg Alexis Carrel uskus, et rakud on võimelised lõpmatult paljunema jagunemise teel. Carrel väitis, et ta suutis saavutada kana südamerakkude jagunemise toitainekeskkonnas – see protsess kestis üle kahekümne aasta. Tema katsed kana südamekoega tugevdasid lõputu rakkude jagunemise teooriat. Teadlased on korduvalt püüdnud Carreli tööd korrata, kuid nende katsed ei kinnitanud kunagi Carreli "avastust".

Hayflicki teooria kriitika

1990. aastatel väitsid mõned teadlased, nagu Harry Rubin California ülikoolist Berkeleys, et Hayflicki piirmäär kehtib ainult kahjustatud rakkude kohta. Rubin oletas, et rakukahjustusi võib põhjustada see, et rakud puutuvad kokku nende algsest kehakeskkonnast erineva keskkonnaga või teadlased puutuvad rakke kokku laboritingimustega.

Vananemise fenomeni edasised uuringud

Vaatamata kriitikale on teised teadlased kasutanud Hayflicki teooriat rakkude vananemise nähtuse, eriti telomeeride, mis on kromosoomide otsad, edasiseks uurimiseks. Telomeerid kaitsevad kromosoome ja vähendavad mutatsioone DNA-s. 1973. aastal rakendas vene teadlane A. Olovnikov Hayflicki rakusurma teooriat oma mitoosi ajal ise mittepaljunevate kromosoomide otste uurimisel. Olovnikovi sõnul lõpeb rakkude jagunemise protsess kohe, kui rakk ei suuda enam oma kromosoomide otste reprodutseerida.

Aasta hiljem, 1974. aastal, nimetas Burnet Hayflicki teooriat Hayflicki piiriks, kasutades seda nime oma artiklis Intrinsic Mutagenesis. Burneti töö keskmes oli eeldus, et vananemine on erinevate eluvormide rakkude sisemine tegur ja nende elutegevus vastab teooriale, mida tuntakse Hayflicki piirina ja mis määrab organismi surmaaja.

Elizabeth Blackburn San Francisco ülikoolist ja tema kolleeg, Massachusettsi osariigis Bostonis asuva Harvardi meditsiinikooli kaaslane Jack Szostak pöördusid telomeeride struktuuri uurimisel Hayflicki piiriteooria poole 1982. aastal, kui neil õnnestus telomeeride kloonimine ja isoleerimine.

1989. aastal astusid Greider ja Blackburn järgmise sammu rakkude vananemise nähtuse uurimisel, avastades ensüümi nimega telomeraas (transferaasirühma ensüüm, mis kontrollib kromosoomi telomeeride suurust, arvu ja nukleotiidide koostist). Greider ja Blackburn leidsid, et telomeraasi olemasolu aitab keharakkudel vältida programmeeritud surma.

2009. aastal pälvisid Blackburn, D. Szostak ja K. Greider Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna sõnastusega "telomeeride ja ensüümi telomeraasi poolt kromosoomide kaitsemehhanismide avastamise eest". Nende uurimistöö põhines Hayflicki piiril.

Idee, et vananemist saab kindlaks teha sünnihetkest, väljendas saksa darvinistlik teadlane August Weismann (Friedrich Leopold August Weismann, 1834-1914). Oma kuulsas loengus 1891. aastal väitis Weismann, et surm vanadusest tekkis evolutsiooni käigus:<Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто приобретенное вторично в процессе адаптации:>.

Vananemisteooriate klassifitseerimise lähenemisviisid

Organismide vananemist selgitavaid teooriaid võib liigitada mitmeti.
Näiteks jaguneb kolme rühma: geneetilised teooriad, milles geneetiliselt kontrollitud programmeeritud<биологические часы>, nagu telomeerid reguleerivad kasvu, küpsust ja vananemist, neuroendokriinseid teooriaid ja kahjustuste akumuleerumise teooriaid. Üldiselt on see jaotus üsna meelevaldne, sest kõik need mehhanismid on olulised ja omavahel seotud.

Samuti on 2 suurt rühma: stohhastilised (tõenäosuslikud) teooriad ja programmeeritud vananemise teooriad.
Teooriaid saab liigitada elusaine organiseerituse taseme järgi.
Vastavalt V.N. Venemaa Gerontoloogia Seltsi juhi Anisimovi sõnul on kõige silmatorkavamad teooriad D. Harmani 1956. aastal esitatud vabade radikaalide teooria (Harman, 1956, 1998) ja L. Hayflicki (Hayflick, Moorhead) rakulise (replikatiivse) vananemise teooria. , 1961; Hayflick, 1998), A. M. Olovnikovi telomeerne teooria (Olovnikov, 1971; Olovnikov, 1996), vananemise kõrgusteooria V.M. Dilman (Dilman, 1987; Dilman, 1971, 1994) ja T. Kirkwoodi kulutava soma teooria (Kirkwood, 1997, 2002). 1956. aastal D. Harmani poolt välja pakutud vabade radikaalide teooria, L. Hayflicki rakkude (replikatiivse) vananemise teooria ja A. M. Olovnikovi telomeeriteooria, V. M. Dilmani vananemise kõrgusteooria.

Stohhastilise vananemise teooriate klassifikatsioon

(Schulz-Aellen, 1997)

• Somaatiliste mutatsioonide teooria – somaatilised mutatsioonid rikuvad geneetilist informatsiooni ja vähendavad rakkude funktsiooni
• Vea katastroof – vead transkriptsiooni- ja/või translatsiooniprotsessides vähendavad raku efektiivsust
• DNA kahjustus, DNA parandamine – DNA kahjustusi parandatakse pidevalt erinevate mehhanismide abil. Remondi efektiivsus on positiivses korrelatsioonis oodatava elueaga ja väheneb koos vanusega
• Valkude kahjustus – valkude ja ensüümide konformatsioonihäired (ristsidumine) kahjustavad raku funktsiooni
• Ristsidumine – oluliste makromolekulide (nagu kollageen) keemiline ristsidumine põhjustab rakkude ja kudede talitlushäireid
• Kulumine – kahjustuste kuhjumine igapäevaelus vähendab organismi töövõimet

Programmeeritud vananemise teooriate klassifikatsioon

(Schulz-Aellen, 1997)

• Geneetilised teooriad – vananemist põhjustavad programmeeritud muutused geeniekspressioonis ehk spetsiifiliste valkude ekspressioonis
• Surmageenid – on rakusurma geenid
• Selektiivne surm – rakusurma põhjustab spetsiifiliste membraaniretseptorite olemasolu
• Telomeeride lühenemine – telomeeride lühenemine vanusega in vitro ja in vivo põhjustab kromosoomide ebastabiilsust ja rakusurma
• Diferentseerumishäired – vead geenide aktiveerimise-repressiooni mehhanismides, mis põhjustavad üleliigsete, mittevajalike või mittevajalike valkude sünteesi
• Kogunemine<загрязнений>- Ainevahetusjäätmete kogunemine vähendab rakkude elujõulisust
• Neuroendokriinsed teooriad – puudulikkus närvi- ja endokriinsüsteemid homöostaasi säilitamisel. Homöostaasi kaotus viib vananemiseni ja surmani
• Immunoloogiline teooria – teatud alleelid võivad pikendada või lühendada eluiga.
• Ainevahetuse teooriad – pikaealisus on pöördvõrdeline ainevahetuse kiirusega
• Vabade radikaalide teooria – pikaealisus on pöördvõrdeline vabade radikaalide kahjustuse astmega ja otseselt võrdeline antioksüdantide süsteemide tõhususega
• Vananemise kell – vananemine ja surm on etteantud bioloogilise plaani tulemus
• Evolutsiooniteooriad - Looduslik valik kõrvaldab isendid pärast järglaste saamist

Vananemise olulisemate teooriate klassifikatsioon integratsioonitaseme järgi

(Yin, Chen, 2005)

Organismi integratsiooni tase
Kulumise teooria – Sacher, 1966
Vea katastroofi teooria – Orgel, 1963
Stressikahjustuste teooria – Stlye, 1970
Automürgistuse teooria – Metchnikoff, 1904
Evolutsiooniteooria(programmeeritud vananemise teooria) – Williams, 1957
Info säilitamise teooria (programmeeritud vananemise teooria)

Organite tase
Endokriinsüsteemi teooria - Korenchevsky, 1961
Immunoloogiline teooria – Walford, 1969
Aju pärssimine

Raku tase
Rakumembraani teooria – Zg-Nagy, 1978
Somaatiliste mutatsioonide teooria – Szillard, 1959
Mitokondriaalne teooria – Miquel et al., 1980
Mitokondriaalne-lüsosomaalne teooria – Brunk, Terman, 2002
Rakkude proliferatsioonipiiranguteooria (programmeeritud vananemise teooria) – Hayflick, Moorhead, 1961

Molekulaarne tase
DNA kahjustuste akumulatsiooni teooria – Vilenchik, 1970
Mikroelementide teooria – Eichhorn, 1979
Vabade radikaalide teooria – Harman, 1956
Pipraga ristsidemete teooria - Bjorksten, 1968
Oksüdatiivse stressi teooria – Sohal, Allen, 1990; Yu, Yang, 1996
Mitteensümaatilise glükosüülimise teooria – Cerami, 1985
Karbonüülmürgistuse teooria – Yin, Brunk, 1995
Saastekatastroofi teooria – Terman, 2001
Geenimutatsiooni teooria
Telomeeride lühenemise teooria (programmeeritud vananemise teooria) - Olovnikov, 1971

Muud lähenemised
Vananemine kui entroopia – Sacher, 1967; Bortz, 1986
Matemaatilised teooriad ja erinevad ühtsed teooriad - Sohal, Alle, 1990;
Zg-Nagy, 1991; Kowald, Kirkwood, 1994

Denham Harmani vabade radikaalide vananemise teooria

Leonard Hayflicki rakkude vananemise teooria

Vananemise kõrguse teooria

Eelmise sajandi 50. aastate alguses pakkus ja põhjendas Leningradi teadlane Vladimir Dilman. Selle teooria kohaselt alustab vananemismehhanism oma tööd hüpotalamuse tundlikkuse läve pideva tõusuga hormoonide taseme suhtes veres. Selle tulemusena suureneb tsirkuleerivate hormoonide kontsentratsioon. Selle tulemusena tekivad mitmesugused patoloogiliste seisundite vormid, sealhulgas vanadusele iseloomulikud: rasvumine, diabeet, ateroskleroos, kankrüofiilia, depressioon, metaboolne immunosupressioon, hüpertensioon, hüperadaptoosid, autoimmuunhaigused ja menopaus. Need haigused põhjustavad vananemist ja lõpuks surma.
Teisisõnu, kehas on suur bioloogiline kell, mis loendab talle määratud eluaega sünnist surmani. Teatud hetkel käivitavad need kellad kehas hävitavad protsessid, mida tavaliselt nimetatakse vananemiseks.
Dilmani sõnul on vananemine ja sellega seotud haigused ontogeneesi – organismi arengu – geneetilise programmi elluviimise kõrvalsaadus.
Ontogeneetilisest mudelist järeldub, et kui homöostaasi seisund stabiliseerub organismi arengu lõpuks saavutatud tasemel, siis on võimalik pidurdada haiguste arengut ja loomulikke seniilseid muutusi ning suurendada inimese liigipiire. elu.
Lae alla V. Dilmani raamat "Suur bioloogiline kell".

Kulutatava (ühekordse) soma teooria

Ristsidumise teooria

See vananemismehhanism on natuke nagu vabade radikaalide kahjustus. Ainult agressiivsete ainete rolli mängivad siin suhkrud, eeskätt glükoos, mis on organismis alati olemas. Suhkrud võivad reageerida keemiliselt erinevate valkudega. Sel juhul võivad nende valkude funktsioonid loomulikult häirida. Kuid palju hullem on see, et suhkrumolekulidel on valkudega kombineerituna võime<сшивать>valgumolekulid omavahel. Seetõttu hakkavad rakud halvemini töötama. Neisse koguneb rakujäätmed.
Sellise valkude ristsidumise üheks ilminguks on kudede elastsuse vähenemine. Väliselt on kõige märgatavam kortsude ilmumine nahale. Kuid palju rohkem kahju põhjustab veresoonte ja kopsude elastsuse kadu. Põhimõtteliselt on rakkudel mehhanismid selliste ristsidemete purustamiseks. Kuid see protsess nõuab kehalt palju energiat.
Tänapäeval on need juba olemas ravimid, mis lagundavad sisemisi ristsidemeid ja muudavad need raku jaoks toitaineteks.

Veateooria

Hüpotees<старения по ошибке>esitas 1954. aastal Ameerika füüsik M. Szilard. Uurides kiirguse mõju elusorganismidele, näitas ta, et ioniseeriva kiirguse mõju lühendab oluliselt inimeste ja loomade eluiga. Kiirguse mõjul tekivad DNA molekulis arvukad mutatsioonid ja põhjustavad mõningaid vananemissümptomeid, nagu hallid juuksed või vähkkasvajad. Oma tähelepanekutest järeldas Szilard, et mutatsioonid on elusorganismide vananemise otsene põhjus. Küll aga ei selgitanud ta kiirgusega mitte kokku puutunud inimeste ja loomade vananemise fakti.
Tema järgija L. Orgel uskus, et mutatsioonid raku geneetilises aparaadis võivad olla kas spontaansed või tekkida vastusena kokkupuutele agressiivsete teguritega – ioniseeriv kiirgus, ultraviolettkiirgus, kokkupuude viiruste ja toksiliste (mutageensete) ainetega jne. Aja jooksul DNA parandamise süsteem kulub, põhjustades keha vananemist.

Apoptoosi teooria (raku enesetapp)

Akadeemik V.P. Skulatšov nimetab oma teooriat raku apoptoosi teooriaks. Apoptoos (kreeka keeles)<листопад>) – programmeeritud rakusurma protsess. Nii nagu puud vabanevad osadest, et tervikut säilitada, nii peab iga üksik rakk, olles oma elutsükli läbinud, välja surema ja asemele tuleb uus. Kui rakk nakatub viirusega või selles tekib pahaloomuliseks kasvajaks viiv mutatsioon või tema eluiga lihtsalt saab läbi, siis selleks, et mitte ohustada kogu organismi, peab ta surema. Erinevalt nekroosist - vägivaldne rakusurm vigastuse, põletuse, mürgistuse, hapnikupuuduse tõttu veresoonte ummistumise tõttu jne, apoptoosiga lammutab rakk end ettevaatlikult osadeks ja naaberrakud kasutavad selle fragmente ehitusmaterjalina.
Mitokondrid läbivad ka enesehävitamise – seda protsessi uurides nimetas Skulatšov seda mitoptoosiks. Mitoptoos tekib siis, kui mitokondrites toodetakse liiga palju vabu radikaale. Kui surnud mitokondrite arv on liiga suur, mürgitavad nende lagunemissaadused rakku ja põhjustavad selle apoptoosi. Skulatševi arvates on vananemine tingitud asjaolust, et kehas sureb rohkem rakke kui sünnib ja surevad funktsionaalsed rakud asendatakse. sidekoe. Tema töö olemus seisneb meetodite otsimises, mis takistaksid rakustruktuuride hävitamist vabade radikaalide poolt. Teadlase sõnul on vanadus haigus, mida saab ja tuleb ravida, keha vananemisprogrammi saab välja lülitada ja seeläbi meie elu lühendava mehhanismi välja lülitada.
Skulatševi sõnul on peamine aktiivne hapnikuvorm, mis viib mitokondrite ja rakkude surmani, vesinikperoksiid. Praegu testitakse tema juhtimisel vananemisilmingute ennetamiseks mõeldud ravimit SKQ.
Intervjuu Novaja Gazetaga

Kohanemise-regulatsiooni teooria

Silmapaistva Ukraina füsioloogi ja gerontoloogi V.V. välja töötatud vananemismudel. Frolkis 1960ndatel ja 70ndatel põhineb laialt levinud ideel, et vanadus ja surm on geneetiliselt programmeeritud.<Изюминка>Frolkise teooria on selline vanuseline areng ja oodatava eluea määrab kahe protsessi tasakaal: koos hävitava vananemisprotsessiga areneb see protsess.<антистарения>, millele Frolkis termini välja pakkus<витаукт>(Ladina keeles vita – elu, auctum – suurenemine). Selle protsessi eesmärk on säilitada keha elujõudu, kohaneda ja pikendada eluiga. Vananemisvastase (vitauct) mõiste on laialt levinud. Nii toimus 1995. aastal USA-s esimene selle probleemi käsitlev rahvusvaheline kongress.
Frolkise teooria oluliseks komponendiks on tema väljatöötatud geeniregulatsiooni hüpotees, mille kohaselt vananemise esmased mehhanismid on struktuurigeenide aktiivsust kontrollivate regulatoorsete geenide talitlushäired ja sellest tulenevalt ka geenide sünteesi intensiivsus. neis kodeeritud valgud. Vanusega seotud geeniregulatsiooni häired võivad põhjustada mitte ainult sünteesitud valkude vahekorra muutusi, vaid ka varem mitteaktiivsete geenide ekspressiooni, varem sünteesimata valkude ilmumist ning selle tulemusena vananemist ja rakusurma.
V.V. Frolkis uskus, et vananemist reguleerivad geeniregulatsiooni mehhanismid on aluseks tavaliste vanusega seotud patoloogiate – ateroskleroosi, vähi, diabeedi, Parkinsoni ja Alzheimeri tõve – tekkele. Olenevalt teatud geenide funktsioonide aktiveerumisest või mahasurumisest kujuneb välja üks või teine ​​vananemissündroom, üks või teine ​​patoloogia. Nende ideede põhjal esitati geeniregulatsiooni teraapia idee, mille eesmärk on ennetada muutusi, mis on vanusega seotud patoloogia arengu aluseks.

Olovnikovi redusomaalse teooria

Valguga kaetud lineaarne redusomaalne DNA molekul on kromosomaalse DNA segmendi koopia. pesa. Nagu telomeerne DNA, lüheneb ka lineaarne redusomaalne DNA aja jooksul. Seetõttu vähenevad väikesed redusoomid järk-järgult; sellest ka nende nimi. Koos DNA kadumisega redusoomis väheneb ka selles sisalduvate erinevate geenide arv. Redusomaalsete DNA molekulide lühenemine (ja sellest tulenev muutus redusoomide geenide komplektis) muudab erinevate kromosomaalsete geenide ekspressioonitaset vanusega ja on sellest tulenevalt peamine vahend isendi arengu bioloogilise aja mõõtmisel.

Lühidalt ja lihtsalt kõlab see nii: isegi kui inimene pääseb haigustest ja õnnetustest, lõpetavad tema rakud lõpuks jagunemise, halvenevad ja lõpuks surevad. Seda nähtust tuntakse Hayflicki piirina. Uuringud näitavad, et praegune maksimaalne eluiga on umbes 125 aastat.

Siin on sellel teemal rohkem...

Leonard Hayflick avastas somaatiliste rakkude jagunemiste arvu piirangu, mis on ligikaudu 50-52 jaotus.

«Inimese rakke on kahte tüüpi: sugurakud, mis on meeste naise munarakk ja seemnerakk, ja somaatilised rakud, mis hõlmavad umbes sada triljonit muud rakku, mis moodustavad ülejäänud keha. Kõik rakud paljunevad jagunemise teel.

1961. aastal Leonard Hayflick avastas, et somaatilistel rakkudel on jagunemiste koguarvu ülempiir ja võimalike jagunemiste arv väheneb rakkude vananedes. On rohkem kui üks teooria, mis selgitab, miks see niinimetatud Hayflicki piir on olemas.

Põhimõtteliselt oli Leonard Hayflicki koostöös Paul Moorheadiga läbi viidud eksperiment üsna lihtne: segati võrdsetes osades normaalseid isas- ja naisfibroblastid, mis erinesid lõpetatud rakkude jagunemiste arvu poolest (meessoost - 40 jagunemist, emane - 10 jagunemist), nii et fibroblaste saab tulevikus üksteisest eristada. Paralleelselt paigutati kontroll meessoost 40-päevaste fibroblastidega. Kui meesrakkude segamata kontrollpopulatsioon pooldumise lõpetas, sisaldas segakatsekultuur ainult emasrakke, sest kõik isasrakud olid juba surnud. Selle põhjal järeldas Hayflick, et normaalsetel rakkudel on erinevalt vähirakkudest, mis on surematud, piiratud võime jaguneda. Seega püstitati hüpotees, et nn mitootiline kell asub iga raku sees, tuginedes järgmistele tähelepanekutele:

1. Kultuuris olevad normaalsed inimese loote fibroblastid on võimelised populatsiooni kahekordistama vaid piiratud arv kordi;
2. Rakud, mida on krüogeenselt töödeldud, "mäletavad", mitu korda nad enne külmutamist jagunesid.

Peamine neist on juhuslike geenikahjustuste kuhjumine raku replikatsiooni ajal. Iga raku jagunemine hõlmab keskkonnategureid, nagu suits, kiirgus, kemikaalid, mida nimetatakse hüdroksüülvabadeks radikaalideks, ja rakkude lagunemissaadused, mis häirivad DNA täpset reprodutseerimist järgmise põlvkonna rakkudes. Kehas on palju DNA parandamise ensüüme, mis jälgivad kopeerimisprotsessi ja parandavad transkriptsiooniprobleeme nende ilmnemisel, kuid nad ei suuda kõiki vigu tabada. Kui rakud paljunevad korduvalt, kuhjuvad DNA kahjustused, mis põhjustab valkude ebaõiget sünteesi ja ebaõiget funktsioneerimist. Need funktsionaalsed vead on omakorda vananemisele iseloomulike haiguste, nagu arterioskleroos, südamehaigused ja pahaloomulised kasvajad, põhjuseks.

Teine teooria väidab, et Hayflicki barjäär on seotud telomeeridega, st DNA mittekodeerivate osadega, mis on kinnitatud iga kromosoomi otsa külge. Telomeerid toimivad filmijuhtidena, et tagada täpne DNA replikatsioon. Rakkude jagunemise käigus rulluvad lahti kaks DNA ahelat ja tütarrakkudes tekivad selle molekuli uued täielikud koopiad. Kuid iga raku jagunemisega muutuvad telomeerid veidi lühemaks ja lõpuks ei suuda nad enam kaitsta DNA ahelate otsi; siis rakk, pidades lühikesi telomeere kahjustatud DNA-ks, lõpetab kasvu. Täiskasvanud looma somaatilisest rakust kloonitud lammas Dolly oli pigem lühendanud täiskasvanud telomeere kui vastsündinud talle telomeere ja ei pruugi elada nii kaua kui tema normaalselt sündinud õed-vennad.

On kolm peamist tüüpi rakke, mille jaoks Hayflicki piirang puudub: sugurakud, vähirakud ja teatud tüüpi tüvirakud.

Põhjus, miks need rakud suudavad lõputult paljuneda, on 1989. aastal esmakordselt eraldatud ensüümi telomeraasi olemasolu, mis takistab telomeeride lühenemist. See võimaldab sugurakkudel põlvkondade kaupa jätkuda ja see on vähikasvajate plahvatusliku kasvu aluseks.

allikatest
Francis Fukuyama, Meie posthumanne tulevik: biotehnoloogilise revolutsiooni tagajärjed, M., “Ast”, 2004, lk. 89-90.

Leonard Hayflick avastas somaatiliste rakkude jagunemiste arvu piirangu, mis on ligikaudu 50-52 jaotus.

«Inimese rakke on kahte tüüpi: sugurakud, mis on meeste naise munarakk ja seemnerakk, ja somaatilised rakud, mis hõlmavad umbes sada triljonit muud rakku, mis moodustavad ülejäänud keha. Kõik rakud paljunevad jagunemise teel.

1961. aastal Leonard Hayflick avastas, et somaatilistel rakkudel on jagunemiste koguarvu ülempiir ja võimalike jagunemiste arv väheneb rakkude vananedes. On rohkem kui üks teooria, mis selgitab, miks see niinimetatud Hayflicki piir on olemas.

Peamine neist on juhuslike geenikahjustuste kuhjumine raku replikatsiooni ajal. Iga raku jagunemine hõlmab keskkonnategureid, nagu suits, kiirgus, kemikaalid, mida nimetatakse hüdroksüülvabadeks radikaalideks, ja rakkude lagunemissaadused, mis häirivad DNA täpset reprodutseerimist järgmise põlvkonna rakkudes. Kehas on palju DNA parandamise ensüüme, mis jälgivad kopeerimisprotsessi ja parandavad transkriptsiooniprobleeme nende ilmnemisel, kuid nad ei suuda kõiki vigu tabada. Kui rakud paljunevad korduvalt, kuhjuvad DNA kahjustused, mis põhjustab valkude ebaõiget sünteesi ja ebaõiget funktsioneerimist. Need funktsionaalsed vead on omakorda vananemisele iseloomulike haiguste, nagu arterioskleroos, südamehaigused ja pahaloomulised kasvajad, põhjuseks.

Teine teooria väidab, et Hayflicki barjäär on seotud telomeeridega, st DNA mittekodeerivate osadega, mis on kinnitatud iga kromosoomi otsa külge. Telomeerid toimivad filmijuhtidena, et tagada täpne DNA replikatsioon. Rakkude jagunemise käigus rulluvad lahti kaks DNA ahelat ja tütarrakkudes tekivad selle molekuli uued täielikud koopiad. Kuid iga raku jagunemisega muutuvad telomeerid veidi lühemaks ja lõpuks ei suuda nad enam kaitsta DNA ahelate otsi; siis rakk, pidades lühikesi telomeere kahjustatud DNA-ks, lõpetab kasvu. Täiskasvanud looma somaatilisest rakust kloonitud lammas Dolly oli pigem lühendanud täiskasvanud telomeere kui vastsündinud talle telomeere ja ei pruugi elada nii kaua kui tema normaalselt sündinud õed-vennad.

On kolm peamist tüüpi rakke, mille jaoks Hayflicki piirang puudub: sugurakud, vähirakud ja teatud tüüpi tüvirakud.

Põhjus, miks need rakud suudavad lõputult paljuneda, on 1989. aastal esmakordselt eraldatud ensüümi telomeraasi olemasolu, mis takistab telomeeride lühenemist. See võimaldab sugurakkudel põlvkondade kaupa jätkuda ja see on vähikasvajate plahvatusliku kasvu aluseks.

Francis Fukuyama, Meie posthumanne tulevik: biotehnoloogilise revolutsiooni tagajärjed, M., “Ast”, 2004, lk. 89-90.

Sissejuhatus

Keha vananemise ja inimeste eluea pikenemise probleem on üks olulisemaid teemasid, mis huvitab peaaegu iga inimtsivilisatsiooni. Inimkeha vananemise mehhanismide uurimine on endiselt äärmiselt oluline tegelik probleem ja praegu. Toome välja vaid ühe demograafilise näitaja: 21. sajandi alguseks oli arenenud riikides 65-aastaseks saanud ja vanemaks saanud rahvastiku osakaal 10-14%. Olemasolevate prognooside kohaselt kahekordistub see arv 20 aasta pärast. Rahvastiku vananemine tekitab tänapäeva meditsiinile palju seni lahendamata probleeme, sealhulgas ülesandeks pikendada aktiivse vananemise seisundis eluiga märkimisväärse aja jooksul. Seda tohutut ülesannet on võimatu lahendada ilma keha vananemise mehhanismidest ettekujutuseta. Keskendume vaid rakkude vananemise mehhanismide käsitlemisele ja nendele, mis on määratud geneetiliselt ehk inimkehale sünnist surmani omased.

Hayflicki limiit

1961. aastal viis Ameerika tsütoloog Leonard Hayflick koos teise teadlase P. Moorheadiga läbi katseid inimese embrüote fibroblastide kasvatamiseks. Need teadlased asetasid üksikud rakud toitainekeskkonda (enne inkubeerimist töödeldi kude trüpsiiniga, mille tõttu kude dissotsieerus üksikuteks rakkudeks). Lisaks kasutasid L. Hayflick ja P. Moorhead toitainekeskkonnana aminohapete, soolade ja mõne muu madalmolekulaarse komponendi lahust.

Koekultuuris hakkasid fibroblastid jagunema ja kui rakukiht saavutas teatud suuruse, jagati see pooleks, töödeldi uuesti trüpsiiniga ja viidi üle uude anumasse. Sellised lõigud jätkusid kuni rakkude jagunemise peatumiseni. See nähtus ilmnes regulaarselt pärast 50 jagunemist. Jagunemise lõpetanud rakud surid mõne aja pärast. L. Hayflicki ja P. Moorheadi katseid korrati mitmel korral erinevates laborites paljudes maailma riikides. Kõigil juhtudel oli tulemus sama: jagunevad rakud (mitte ainult fibroblastid, vaid ka muud somaatilised rakud) lõpetasid jagunemise pärast 50-60 subkultuuri. Somaatiliste rakkude jagunemiste kriitilist arvu nimetatakse "Hayflicki piiriks". Huvitav on see, et erinevate selgroogsete liikide somaatiliste rakkude puhul osutus Hayflicki piirmäär erinevaks ja korreleerus nende organismide elueaga.