Hayflickova granica ili granica je teorija koja objašnjava prirodu mehanizma iza starenja stanica. Prema ovoj teoriji, normalna ljudska stanica sposobna je sama sebe reproducirati i dijeliti između četrdeset i šezdeset puta prije nego što izgubi tu sposobnost i kolabira kroz programiranu smrt ili apoptozu.

Teorija, nazvana Hayflickova granica, potaknula je znanstvenike da revidiraju prethodnu teoriju Alexisa Carrela da se stanice mogu beskonačno razmnožavati.

Povijest nastanka Hayflickove teorije

Leonard Hayflick (rođen 20. svibnja 1928. u Philadelphiji), profesor anatomije na Kalifornijskom sveučilištu u San Franciscu, razvio je svoju teoriju dok je radio na Institutu Wistar u Philadelphiji, Pennsylvania, 1965. godine. Frank McFarlane Burnet nazvao je ovu teoriju u Hayflickovom u svojoj knjizi pod naslovom Intrinzična mutageneza, objavljenoj 1974. Koncept Hayflickove granice pomogao je znanstvenicima u proučavanju učinaka starenja stanica u ljudskom tijelu, razvoja stanice od embrionalne faze do smrti, uključujući učinak skraćivanja duljina krajeva kromosoma koji se nazivaju telomeri.

Godine 1961. Hayflick je počeo raditi na institutu Wistar, gdje je tijekom svojih promatranja vidio da se ljudske stanice ne dijele beskonačno. Hayflick i Paul Moorhead opisali su ovaj fenomen u monografiji pod naslovom “Serijski uzgoj sojeva ljudskih diploidnih stanica”. Hayflickov rad na institutu Wistar imao je za cilj osigurati hranjivu otopinu za znanstvenike koji provode eksperimente na institutu, ali Hayflick je također bio angažiran u vlastitom istraživanju učinaka virusa na stanice. Godine 1965. Hayflick je detaljnije ocrtao koncept Hayflickove granice u monografiji pod naslovom “Ograničeni životni vijek ljudskih sojeva diploidnih stanica u umjetnom okruženju”.

Hayflick je došao do zaključka da stanica može završiti mitozu, odnosno proces razmnožavanja diobom samo četrdeset do šezdeset puta, nakon čega nastupa smrt. Ovaj se zaključak odnosio na sve vrste stanica, bilo odrasle ili zametne stanice. Hayflick je iznio hipotezu prema kojoj je minimalni replikativni kapacitet stanice povezan s njezinim starenjem, a time i s procesom starenja ljudskog tijela.

Godine 1974. Hayflick je suosnivač Nacionalnog instituta za starenje u Bethesdi, Maryland.

Ova ustanova je ogranak američkog Nacionalnog instituta za zdravlje. Godine 1982. Hayflick je također postao potpredsjednik Američkog društva za gerontologiju, osnovanog 1945. u New Yorku. Nakon toga, Hayflick je radio na popularizaciji svoje teorije i pobijanju Carrelove teorije o staničnoj besmrtnosti.

Pobijanje Carrelove teorije

Alexis Carrel, francuski kirurg koji je početkom dvadesetog stoljeća radio s tkivom kokošjeg srca, vjerovao je da su stanice sposobne beskonačno se razmnožavati dijeljenjem. Carrel je tvrdio da je uspio postići diobu stanica pilećeg srca u hranjivom mediju - taj se proces nastavio više od dvadeset godina. Njegovi eksperimenti s tkivom kokošjeg srca osnažili su teoriju o beskrajnoj diobi stanica. Znanstvenici su opetovano pokušavali ponoviti Carrelov rad, ali njihovi eksperimenti nikada nisu potvrdili Carrelovo "otkriće".

Kritika Hayflickove teorije

Devedesetih godina prošlog stoljeća neki su znanstvenici, poput Harryja Rubina s kalifornijskog sveučilišta Berkeley, tvrdili da se Hayflickova granica odnosi isključivo na oštećene stanice. Rubin je spekulirao da bi oštećenje stanica moglo biti uzrokovano izlaganjem stanica drugačijem okruženju od njihovog izvornog okruženja u tijelu ili znanstvenicima koji stanice izlažu uvjetima u laboratoriju.

Daljnja istraživanja fenomena starenja

Unatoč kritikama, drugi su znanstvenici iskoristili Hayflickovu teoriju kao temelj za daljnja istraživanja fenomena staničnog starenja, posebice telomera, koji su krajevi kromosoma. Telomeri štite kromosome i smanjuju mutacije u DNK. Godine 1973. ruski znanstvenik A. Olovnikov primijenio je Hayflickovu teoriju stanične smrti u svojim proučavanjima krajeva kromosoma koji se ne razmnožavaju tijekom mitoze. Prema Olovnikovu, proces stanične diobe završava čim stanica više ne može reproducirati krajeve svojih kromosoma.

Godinu dana kasnije, 1974., Burnet je nazvao Hayflickovu teoriju Hayflickovom granicom, koristeći naziv u svom radu, Intrinzična mutageneza. U središtu Burnetovog rada bila je pretpostavka da je starenje intrinzični čimbenik u stanicama raznih oblika života i da njihova životna aktivnost odgovara teoriji poznatoj kao Hayflickova granica, koja određuje vrijeme smrti organizma.

Elizabeth Blackburn sa Sveučilišta u San Franciscu i njezin kolega Jack Szostak, suradnik na Harvard Medical School u Bostonu, Massachusetts, okrenuli su se Hayflickovoj teoriji ograničenja u svojim studijama strukture telomera 1982. godine, kada su uspjeli klonirati i izolirati telomere.

Godine 1989. Greider i Blackburn poduzeli su sljedeći korak u proučavanju fenomena starenja stanica otkrivši enzim nazvan telomeraza (enzim iz skupine transferaza koji kontrolira veličinu, broj i sastav nukleotida kromosomskih telomera). Greider i Blackburn otkrili su da prisutnost telomeraze pomaže tjelesnim stanicama da izbjegnu programiranu smrt.

Godine 2009. Blackburn, D. Szostak i K. Greider dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu s formulacijom “za otkriće mehanizama zaštite kromosoma pomoću telomera i enzima telomeraze”. Njihovo se istraživanje temeljilo na Hayflickovoj granici.

Ideju da se starenje može ustanoviti od trenutka rođenja izrazio je njemački darvinistički znanstvenik August Weismann (Friedrich Leopold August Weismann, 1834.-1914.). U svom poznatom predavanju iz 1891., Weismann je sugerirao da je smrt od starosti nastala tijekom evolucije:<Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто приобретенное вторично в процессе адаптации:>.

Pristupi klasifikaciji teorija starenja

Teorije koje objašnjavaju starenje organizama mogu se klasificirati na različite načine.
Na primjer, postoji podjela u tri skupine: genetske teorije, u kojima su genetski kontrolirani programirani<биологические часы>, kao što su telomeri reguliraju rast, zrelost i starenje, neuroendokrine teorije i teorije nakupljanja oštećenja. Općenito govoreći, ova je podjela prilično proizvoljna, jer su svi ti mehanizmi važni i međusobno povezani.

Tu su i 2 velike skupine: stohastičke (probabilističke) teorije i teorije programiranog starenja.
Teorije se mogu klasificirati prema razini organizacije žive tvari.
Prema V.N. Anisimov, voditelj Ruskog gerontološkog društva, najupečatljivije teorije ostaju teorija slobodnih radikala koju je 1956. iznio D. Harman (Harman, 1956, 1998), teorija staničnog (replikativnog) starenja L. Hayflicka (Hayflick, Moorhead). , 1961; Hayflick, 1998), telomerna teorija A.M.Olovnikova (Olovnikov, 1971; Olovnikov, 1996), elevacijska teorija starenja V.M. Dilmana (Dilman, 1987; Dilman, 1971, 1994) i teorije o potrošnoj somi T. Kirkwooda (Kirkwood, 1997, 2002). teoriju slobodnih radikala koju je 1956. iznio D. Harman, teoriju staničnog (replikativnog) starenja L. Hayflicka i teoriju telomera A. M. Olovnikova, teoriju elevacije starenja V. M. Dilmana.

Klasifikacija teorija stohastičkog starenja

(Schulz-Aellen, 1997.)

• Teorija somatskih mutacija - Somatske mutacije ometaju genetske informacije i smanjuju funkciju stanica
• Katastrofa pogreške - Pogreške u procesima transkripcije i/ili prevođenja smanjuju učinkovitost stanice
• Oštećenje DNK, popravak DNK – oštećenje DNK neprestano se popravlja raznim mehanizmima. Učinkovitost popravka u pozitivnoj je korelaciji s očekivanim životnim vijekom i smanjuje se s godinama
• Oštećenje proteina - konformacijski poremećaji proteina i enzima (unakrsno povezivanje) oštećuju staničnu funkciju
• Unakrsno povezivanje - kemijsko unakrsno povezivanje važnih makromolekula (kao što je kolagen) dovodi do disfunkcije stanica i tkiva
• Trošenje - Nagomilavanje oštećenja u svakodnevnom životu smanjuje učinkovitost tijela

Klasifikacija teorija programiranog starenja

(Schulz-Aellen, 1997.)

• Genetske teorije - Starenje je uzrokovano programiranim promjenama u ekspresiji gena, odnosno ekspresiji specifičnih proteina
• Geni smrti - Postoje geni smrti stanica
• Selektivna smrt – smrt stanice uzrokovana je prisutnošću specifičnih membranskih receptora
• Skraćivanje telomera - skraćivanje telomera s godinama in vitro i in vivo dovodi do nestabilnosti kromosoma i stanične smrti
• Poremećaji diferencijacije - Pogreške u mehanizmima aktivacije-represije gena, što dovodi do sinteze suvišnih, neesencijalnih ili nepotrebnih proteina
• Akumulacija<загрязнений>- Nakupljanje metaboličkog otpada smanjuje vitalnost stanica
• Neuroendokrine teorije – Insuficijencija živčanog i endokrini sustavi u održavanju homeostaze. Gubitak homeostaze dovodi do starenja i smrti
• Imunološka teorija - Određeni aleli mogu povećati ili smanjiti životni vijek.
• Metaboličke teorije - Dugovječnost je obrnuto proporcionalna brzini metabolizma
• Teorija slobodnih radikala - Dugovječnost je obrnuto proporcionalna stupnju oštećenja slobodnih radikala i izravno proporcionalna učinkovitosti antioksidativnih sustava
• Sat starenja - Starenje i smrt rezultat su unaprijed određenog biološkog plana
• Evolucijske teorije - Prirodni odabir eliminira jedinke nakon što su proizvele potomstvo

Klasifikacija najvažnijih teorija starenja prema stupnju integracije

(Yin, Chen, 2005.)

Organski stupanj integracije
Teorija trošenja - Sacher, 1966
Teorija katastrofe greške - Orgel, 1963
Teorija oštećenja od stresa - Stlye, 1970
Teorija autointoksikacije - Metchnikoff, 1904
Evolucijska teorija(teorija programiranog starenja) - Williams, 1957
Teorija zadržavanja informacija (teorija programiranog starenja)

Razina organa
Endokrina teorija - Korenchevsky, 1961
Imunološka teorija - Walford, 1969
Inhibicija mozga

Stanična razina
Teorija stanične membrane - Zg-Nagy, 1978
Teorija somatskih mutacija - Szillard, 1959
Mitohondrijska teorija - Miquel i sur., 1980
Mitohondrijsko-lizosomska teorija - Brunk, Terman, 2002
Teorija ograničenja stanične proliferacije (teorija programiranog starenja) - Hayflick, Moorhead, 1961.

Molekularna razina
Teorija nakupljanja oštećenja DNA - Vilenchik, 1970
Teorija elemenata u tragovima - Eichhorn, 1979
Teorija slobodnih radikala - Harman, 1956
Teorija paprenih poprečnih veza - Bjorksten, 1968
Teorija oksidativnog stresa - Sohal, Allen, 1990.; Yu, Yang, 1996
Teorija neenzimske glikozilacije - Cerami, 1985
Teorija karbonilne intoksikacije - Yin, Brunk, 1995
Teorija katastrofe zagađenja - Terman, 2001
Teorija mutacije gena
Teorija skraćivanja telomera (teorija programiranog starenja) - Olovnikov, 1971.

Drugi pristupi
Starenje kao entropija - Sacher, 1967.; Bortz, 1986. (monografija).
Matematičke teorije i razne unificirane teorije - Sohal, Alle, 1990.;
Zg-Nagy, 1991.; Kowald, Kirkwood, 1994

Teorija starenja slobodnih radikala Denhama Harmana

Teorija staničnog starenja Leonarda Hayflicka

Elevacijska teorija starenja

Predložio i potkrijepio ranih 50-ih godina prošlog stoljeća lenjingradski znanstvenik Vladimir Dilman. Prema ovoj teoriji, mehanizam starenja počinje svoj rad stalnim povećanjem praga osjetljivosti hipotalamusa na razinu hormona u krvi. Zbog toga se povećava koncentracija cirkulirajućih hormona. Posljedično nastaju različiti oblici patoloških stanja, uključujući i ona karakteristična za stariju dob: pretilost, dijabetes, ateroskleroza, kancriofilija, depresija, metabolička imunosupresija, hipertenzija, hiperadaptoza, autoimune bolesti i menopauza. Ove bolesti dovode do starenja i konačno smrti.
Drugim riječima, u tijelu postoji veliki biološki sat koji odbrojava svoj životni vijek od rođenja do smrti. U određenom trenutku ti satovi pokreću destruktivne procese u tijelu, koji se obično nazivaju starenjem.
Prema Dilmanu, starenje i povezane bolesti nusproizvod su provedbe genetskog programa ontogeneze – razvoja tijela.
Iz ontogenetskog modela proizlazi da ako se stanje homeostaze stabilizira na razini postignutoj do kraja razvoja organizma, tada je moguće usporiti razvoj bolesti i prirodnih senilnih promjena te povećati granice vrste kod čovjeka. život.
Preuzmite knjigu "Veliki biološki sat" V. Dilmana

Teorija potrošne (jednokratne) some

Teorija unakrsnog povezivanja

Ovaj mehanizam starenja pomalo je poput oštećenja uzrokovanog slobodnim radikalima. Samo ulogu agresivnih tvari ovdje imaju šećeri, prvenstveno glukoza, koja je uvijek prisutna u tijelu. Šećeri mogu kemijski reagirati s različitim proteinima. U tom slučaju, naravno, funkcije ovih proteina mogu biti poremećene. Ali ono što je mnogo gore je da molekule šećera, kada se kombiniraju s proteinima, imaju sposobnost<сшивать>proteinske molekule međusobno. Zbog toga stanice počinju raditi lošije. U njima se nakupljaju stanični ostaci.
Jedna od manifestacija takvog umrežavanja proteina je gubitak elastičnosti tkiva. Izvana je najuočljivija pojava bora na koži. Ali mnogo više štete dolazi od gubitka elastičnosti krvnih žila i pluća. U načelu, stanice imaju mehanizme za razbijanje takvih poprečnih veza. Ali ovaj proces zahtijeva puno energije od tijela.
Danas već postoje lijekovi, koji razgrađuju unutarnje poprečne veze i pretvaraju ih u hranjive tvari za stanicu.

Teorija pogreške

Hipoteza<старения по ошибке>iznio je 1954. američki fizičar M. Szilard. Proučavajući djelovanje zračenja na žive organizme, pokazao je da djelovanje ionizirajućeg zračenja značajno skraćuje životni vijek ljudi i životinja. Pod utjecajem zračenja dolazi do brojnih mutacija u molekuli DNK i pokreću neke simptome starenja, poput sijede kose ili kancerogenih tumora. Iz svojih zapažanja Szilard je zaključio da su mutacije izravan uzrok starenja živih organizama. Međutim, nije objasnio činjenicu starenja ljudi i životinja koje nisu bile izložene zračenju.
Njegov sljedbenik L. Orgel vjerovao je da mutacije u genetskom aparatu stanice mogu biti spontane ili se pojaviti kao odgovor na izloženost agresivnim čimbenicima - ionizirajućem zračenju, ultraljubičastom zračenju, izloženosti virusima i toksičnim (mutagenim) tvarima itd. S vremenom se sustav za popravak DNK istroši, zbog čega tijelo stari.

Teorija apoptoze (staničnog samoubojstva)

Akademik V.P. Skulachev svoju teoriju naziva teorijom stanične apoptoze. Apoptoza (grčki)<листопад>) - proces programirane stanične smrti. Kao što se drveće rješava dijelova kako bi sačuvalo cjelinu, tako svaka pojedinačna stanica, prošavši svoj životni ciklus, mora odumrijeti i na njeno mjesto mora doći nova. Ako se stanica zarazi virusom, ili se u njoj dogodi mutacija koja dovodi do malignosti, ili joj jednostavno istekne životni vijek, onda da ne bi ugrozila cijeli organizam, ona mora umrijeti. Za razliku od nekroze - nasilne stanične smrti uslijed ozljede, opekline, trovanja, nedostatka kisika kao posljedice začepljenja krvnih žila i sl., tijekom apoptoze stanica se pažljivo rastavlja na dijelove, a susjedne stanice koriste njezine fragmente kao građevni materijal.
Mitohondriji također prolaze kroz samouništenje - proučavajući ovaj proces, Skulachev ga je nazvao mitoptozom. Mitoptoza nastaje kada se u mitohondrijima stvara previše slobodnih radikala. Kada je broj mrtvih mitohondrija prevelik, njihovi raspadni produkti truju stanicu i dovode do njezine apoptoze. Starenje je, sa Skulacheva gledišta, rezultat činjenice da više stanica umire u tijelu nego što se rađa, a umiruće funkcionalne stanice se zamjenjuju vezivno tkivo. Bit njegova rada je potraga za metodama za suzbijanje razaranja staničnih struktura slobodnim radikalima. Prema znanstvenici, starost je bolest koja se može i treba liječiti, može se onemogućiti program starenja tijela i time isključiti mehanizam koji nam skraćuje život.
Prema Skulachovu, glavni aktivni oblik kisika koji dovodi do smrti mitohondrija i stanica je vodikov peroksid. Trenutno se pod njegovim vodstvom testira lijek SKQ, dizajniran za sprječavanje znakova starenja.
Intervju za Novaya Gazeta

Adaptacijsko-regulatorna teorija

Model starenja koji je razvio izvanredni ukrajinski fiziolog i gerontolog V.V. Frolkis 1960-ih i 70-ih, temelji se na raširenoj ideji da su starost i smrt genetski programirani.<Изюминка>Frolkisova teorija je takva dobni razvoj i očekivani životni vijek određeni su ravnotežom dvaju procesa: zajedno s destruktivnim procesom starenja odvija se proces<антистарения>, za koji je Frolkis predložio izraz<витаукт>(latinski vita - život, auctum - povećanje). Ovaj proces je usmjeren na održavanje vitalnosti tijela, njegovu prilagodbu i produljenje životnog vijeka. Koncept anti-ageinga (vitauct) postao je raširen. Tako je 1995. godine u SAD-u održan prvi međunarodni kongres o ovoj problematici.
Bitna komponenta Frolkisove teorije je hipoteza o genskoj regulaciji koju je razvio, prema kojoj su primarni mehanizmi starenja poremećaji u funkcioniranju regulatornih gena koji kontroliraju aktivnost strukturnih gena i, kao rezultat toga, intenzitet sinteze proteina. kodirani u njima. Poremećaji regulacije gena povezani sa starenjem mogu dovesti ne samo do promjena u omjeru sintetiziranih proteina, već i do ekspresije prethodno neaktivnih gena, pojave prethodno nesintetiziranih proteina i, kao rezultat, do starenja i smrti stanica.
V. V. Frolkis je vjerovao da su genski regulatorni mehanizmi starenja osnova za razvoj uobičajenih vrsta patologija povezanih sa starenjem - ateroskleroze, raka, dijabetesa, Parkinsonove i Alzheimerove bolesti. Ovisno o aktivaciji ili potiskivanju funkcija pojedinih gena, razvit će se jedan ili drugi sindrom starenja, jedna ili druga patologija. Na temelju ovih ideja, iznesena je ideja o genskoj regulatornoj terapiji, osmišljenoj za sprječavanje promjena koje su u osnovi razvoja patologije povezane sa starenjem.

Olovnikovljeva redusomalna teorija

Proteinima obložena linearna redusomalna molekula DNA kopija je segmenta kromosomske DNA. gnijezdo. Poput telomerne DNK, linearna redusomalna DNK skraćuje se tijekom vremena. Stoga se sićušni redusomi postupno smanjuju u veličini; otuda im i ime. Zajedno s gubitkom DNA u redusomu, smanjuje se i broj različitih gena koje sadrži. Skraćivanje molekula redusomske DNA (i rezultirajuća promjena u skupu gena u redusomima) mijenja razinu ekspresije različitih kromosomskih gena s godinama i zbog toga služi kao ključno sredstvo za mjerenje biološkog vremena u individualnom razvoju.

Ukratko i jednostavno, to zvuči ovako: Čak i ako čovjek pobjegne od bolesti i nesreća, njegove će se stanice na kraju prestati dijeliti, propadat će i na kraju umrijeti. Ovaj fenomen je poznat kao Hayflickova granica. Istraživanja pokazuju da je trenutni maksimalni životni vijek oko 125 godina.

Evo još o ovoj temi...

Leonard Hayflick otkrio granicu broja dioba somatskih stanica, koja je otprilike 50-52 podjela.

“Postoje dvije vrste ljudskih stanica: reproduktivne stanice, koje su žensko jajašce i muški spermij, i somatske stanice, koje uključuju oko sto trilijuna drugih stanica koje čine ostatak tijela. Sve se stanice razmnožavaju diobom.

Godine 1961 Leonard Hayflick otkrio da somatske stanice imaju gornju granicu ukupnog broja dioba, a broj mogućih dioba opada kako stanica stari. Postoji više od jedne teorije koja objašnjava zašto postoji ta takozvana Hayflickova granica.

U osnovi, eksperiment koji je proveo Leonard Hayflick u suradnji s Paulom Moorheadom bio je vrlo jednostavan: pomiješani su jednaki dijelovi normalnih muških i ženskih fibroblasta, koji su se razlikovali u broju dioba stanica koje su prošle (muški - 40 dioba, ženski - 10 dioba) kako bi se fibroblasti u budućnosti mogli međusobno razlikovati. Paralelno je postavljena kontrola s muškim 40-dnevnim fibroblastima. Kad se kontrolna nepomiješana populacija muških stanica prestala dijeliti, mješovita eksperimentalna kultura sadržavala je samo ženske stanice, jer su sve muške stanice već umrle. Na temelju toga Hayflick je zaključio da normalne stanice imaju ograničenu sposobnost diobe, za razliku od stanica raka koje su besmrtne. Stoga je postavljena hipoteza da se takozvani "mitotski sat" nalazi unutar svake stanice, na temelju sljedećih opažanja:

1. Normalni ljudski fetalni fibroblasti u kulturi sposobni su udvostručiti populaciju samo ograničen broj puta;
2. Stanice koje su bile kriogeno tretirane "pamte" koliko su se puta podijelile prije zamrzavanja.

Glavni je akumulacija nasumičnog oštećenja gena tijekom replikacije stanica. Svaka stanična dioba uključuje čimbenike iz okoliša, kao što su dim, zračenje, kemikalije poznate kao slobodni hidroksilni radikali i produkti razgradnje stanica, koji ometaju točnu reprodukciju DNK u sljedećoj generaciji stanica. Postoje mnogi enzimi za popravak DNK u tijelu koji nadziru proces kopiranja i ispravljaju probleme s transkripcijom čim se pojave, ali nisu u stanju uhvatiti sve pogreške. Kako se stanice opetovano repliciraju, oštećenja DNK se nakupljaju, što dovodi do nepravilne sinteze proteina i nepravilnog funkcioniranja. Te funkcionalne pogreške uzrok su pak bolesti karakterističnih za starenje, poput arterioskleroze, bolesti srca i malignih tumora.

Druga teorija kaže da je Hayflickova barijera povezana s telomerima, odnosno nekodirajućim dijelovima DNK koji su pričvršćeni za kraj svakog kromosoma. Telomere djeluju kao filmske vođe kako bi osigurale točnu replikaciju DNK. Tijekom stanične diobe dva lanca DNK se odmotaju i nove potpune kopije ove molekule stvaraju se u stanicama kćerima. Ali sa svakom staničnom diobom, telomeri postaju nešto kraći i na kraju više nisu u stanju zaštititi krajeve DNK lanaca; tada stanica, pogrešno misleći na kratke telomere za oštećenu DNK, prestaje rasti. Ovca Dolly, klonirana iz somatske stanice odrasle životinje, imala je skraćene telomere odrasle osobe, a ne telomere novorođenog janjeta, i možda neće živjeti dugo kao njezina normalno rođena braća i sestre.

Postoje tri glavne vrste stanica za koje ne postoji Hayflickova granica: zametne stanice, stanice raka i neke vrste matičnih stanica.

Razlog zašto se te stanice mogu beskrajno razmnožavati je prisutnost enzima telomeraze, prvi put izoliranog 1989., koji sprječava skraćivanje telomera. To je ono što omogućuje stanicama zametne linije da se nastave kroz generacije, i to je ono što je u osnovi eksplozivnog rasta tumora raka.”

izvori
Francis Fukuyama, Naša posthumana budućnost: posljedice biotehnološke revolucije, M., “Ast”, 2004, str. 89-90 (prikaz, ostalo).

Leonard Hayflick otkrio granicu broja dioba somatskih stanica, koja je otprilike 50-52 podjela.

“Postoje dvije vrste ljudskih stanica: reproduktivne stanice, koje su žensko jajašce i muški spermij, i somatske stanice, koje uključuju oko sto trilijuna drugih stanica koje čine ostatak tijela. Sve se stanice razmnožavaju diobom.

Godine 1961 Leonard Hayflick otkrio da somatske stanice imaju gornju granicu ukupnog broja dioba, a broj mogućih dioba opada kako stanica stari. Postoji više od jedne teorije koja objašnjava zašto postoji ta takozvana Hayflickova granica.

Glavni je akumulacija nasumičnog oštećenja gena tijekom replikacije stanica. Svaka stanična dioba uključuje čimbenike iz okoliša, kao što su dim, zračenje, kemikalije poznate kao slobodni hidroksilni radikali i produkti razgradnje stanica, koji ometaju točnu reprodukciju DNK u sljedećoj generaciji stanica. Postoje mnogi enzimi za popravak DNK u tijelu koji nadziru proces kopiranja i ispravljaju probleme s transkripcijom čim se pojave, ali nisu u stanju uhvatiti sve pogreške. Kako se stanice opetovano repliciraju, oštećenja DNK se nakupljaju, što dovodi do nepravilne sinteze proteina i nepravilnog funkcioniranja. Te funkcionalne pogreške uzrok su pak bolesti karakterističnih za starenje, poput arterioskleroze, bolesti srca i malignih tumora.

Druga teorija kaže da je Hayflickova barijera povezana s telomerima, odnosno nekodirajućim dijelovima DNK koji su pričvršćeni za kraj svakog kromosoma. Telomere djeluju kao filmske vođe kako bi osigurale točnu replikaciju DNK. Tijekom stanične diobe dva lanca DNK se odmotaju i nove potpune kopije ove molekule stvaraju se u stanicama kćerima. Ali sa svakom staničnom diobom, telomeri postaju nešto kraći i na kraju više nisu u stanju zaštititi krajeve DNK lanaca; tada stanica, pogrešno misleći na kratke telomere za oštećenu DNK, prestaje rasti. Ovca Dolly, klonirana iz somatske stanice odrasle životinje, imala je skraćene telomere odrasle osobe, a ne telomere novorođenog janjeta, i možda neće živjeti dugo kao njezina normalno rođena braća i sestre.

Postoje tri glavne vrste stanica za koje ne postoji Hayflickova granica: zametne stanice, stanice raka i neke vrste matičnih stanica.

Razlog zašto se te stanice mogu beskrajno razmnožavati je prisutnost enzima telomeraze, prvi put izoliranog 1989., koji sprječava skraćivanje telomera. To je ono što omogućuje stanicama zametne linije da se nastave kroz generacije, i to je ono što je u osnovi eksplozivnog rasta tumora raka.”

Francis Fukuyama, Naša posthumana budućnost: posljedice biotehnološke revolucije, M., “Ast”, 2004, str. 89-90 (prikaz, ostalo).

Uvod

Problem starenja organizma i produljenja ljudskog života jedna je od najvažnijih tema koja zanima gotovo svaku ljudsku civilizaciju. Proučavanje mehanizama starenja ljudskog tijela ostaje iznimno stvarni problem i trenutno. Istaknimo samo jedan demografski pokazatelj: do početka 21. stoljeća u razvijenim zemljama udio stanovništva koje je navršilo 65 ili više godina iznosi 10-14%. Prema dostupnim predviđanjima, ta će se brojka za 20 godina udvostručiti. Starenje stanovništva postavlja pred suvremenu medicinu mnoge još neriješene probleme, uključujući i zadatak produljenja života u stanju aktivnog starenja na značajno vrijeme. Nemoguće je riješiti ovaj golemi zadatak bez ideje o mehanizmima starenja tijela. Usredotočit ćemo se samo na raspravu o mehanizmima starenja stanica, i to onim mehanizmima koji su genetski određeni, odnosno svojstveni ljudskom tijelu od rođenja do smrti.

Hayflick limit

Godine 1961. američki citolog Leonard Hayflick, zajedno s drugim znanstvenikom P. Moorheadom, proveo je eksperimente na uzgoju fibroblasta iz ljudskih embrija. Ti su istraživači stavljali pojedinačne stanice u hranjivi medij (prije inkubacije tkivo je tretirano tripsinom, zbog čega se tkivo disociralo na pojedinačne stanice). Osim toga, L. Hayflick i P. Moorhead koristili su otopinu aminokiselina, soli i nekih drugih niskomolekularnih komponenti kao hranjivu podlogu.

U kulturi tkiva fibroblasti su se počeli dijeliti, a kada je sloj stanica dosegao određenu veličinu, podijeljen je na pola, ponovno tretiran tripsinom i prebačen u novu posudu. Takvi su se prolazi nastavljali sve dok dioba stanica nije prestala. Taj se fenomen redovito javljao nakon 50 podjela. Stanice koje su se prestale dijeliti umrle su nakon nekog vremena. Pokusi L. Hayflicka i P. Moorheada ponovljeni su mnogo puta u raznim laboratorijima u mnogim zemljama svijeta. U svim slučajevima rezultat je bio isti: stanice koje se dijele (ne samo fibroblasti, već i druge somatske stanice) prestale su se dijeliti nakon 50-60 subkultura. Kritični broj dioba somatskih stanica naziva se "Hayflickova granica". Zanimljivo je da se za somatske stanice različitih vrsta kralješnjaka Hayflickova granica pokazala različitom i korelirala sa životnim vijekom tih organizama.