ทฤษฎีความชราของเฮย์ฟลิค การสูงวัยเป็นราคาที่ต้องจ่ายเพื่อระงับเนื้องอกมะเร็งหรือไม่? ทฤษฎีการเชื่อมโยงข้าม

ขีดจำกัดหรือขีดจำกัดของ Hayflick เป็นทฤษฎีที่อธิบายธรรมชาติของกลไกเบื้องหลังการแก่ชราของเซลล์ ตามทฤษฎีนี้ เซลล์ของมนุษย์ปกติสามารถสืบพันธุ์ตัวเองและแบ่งตัวได้สี่สิบถึงหกสิบเท่า ก่อนที่มันจะสูญเสียความสามารถนี้และพังทลายลงด้วยการตายของโปรแกรมหรือการตายของเซลล์

ทฤษฎีนี้เรียกว่าขีดจำกัดของ Hayflick ทำให้นักวิทยาศาสตร์แก้ไขทฤษฎีก่อนหน้าของ Alexis Carrel ที่ว่าเซลล์สามารถสืบพันธุ์ได้โดยไม่มีกำหนด

ประวัติความเป็นมาของการสร้างทฤษฎีของเฮย์ฟลิค

Leonard Hayflick (เกิด 20 พฤษภาคม 1928 ในฟิลาเดลเฟีย) ศาสตราจารย์วิชากายวิภาคศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานฟรานซิสโก ได้พัฒนาทฤษฎีของเขาขณะทำงานที่สถาบันวิสตาร์ในฟิลาเดลเฟีย รัฐเพนซิลเวเนีย ในปี 1965 Frank McFarlane Burnet ตั้งชื่อทฤษฎีนี้ไว้ในหนังสือของ Hayflick ในหนังสือของเขาชื่อ Intrinsic Mutagenesis ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1974 แนวคิดเรื่องขีดจำกัดของ Hayflick ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาผลกระทบของการแก่ชราของเซลล์ในร่างกายมนุษย์ การพัฒนาของเซลล์ตั้งแต่ระยะตัวอ่อนจนถึงความตาย รวมถึงผลของการทำให้เซลล์มีอายุสั้นลง ความยาวของปลายโครโมโซมที่เรียกว่าเทโลเมียร์

ในปี 1961 Hayflick เริ่มทำงานที่สถาบัน Wistar ซึ่งในระหว่างการสังเกตของเขา เขาเห็นว่าเซลล์ของมนุษย์ไม่ได้แบ่งตัวอย่างไม่มีกำหนด Hayflick และ Paul Moorhead บรรยายปรากฏการณ์นี้ในเอกสารชื่อ "การเพาะเลี้ยงเซลล์ Diploid ของมนุษย์แบบอนุกรม" งานของเฮย์ฟลิคที่สถาบันวิสตาร์มีจุดมุ่งหมายเพื่อมอบสารอาหารสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ทำการทดลองที่สถาบันแห่งนี้ แต่เฮย์ฟลิคก็มีส่วนร่วมในการวิจัยของเขาเองเกี่ยวกับผลกระทบของไวรัสในเซลล์ ในปีพ.ศ. 2508 Hayflick ได้สรุปแนวคิดเกี่ยวกับขีดจำกัดของ Hayflick โดยละเอียดมากขึ้นในเอกสารชื่อ “อายุขัยที่จำกัดของสายพันธุ์เซลล์ไดพลอยด์ของมนุษย์ในสภาพแวดล้อมประดิษฐ์”

เฮย์ฟลิคได้ข้อสรุปว่าเซลล์สามารถทำไมโทซีสให้สมบูรณ์ได้เท่านั้น นั่นคือกระบวนการสืบพันธุ์โดยการแบ่งตัว สี่สิบถึงหกสิบครั้ง หลังจากนั้นความตายก็เกิดขึ้น ข้อสรุปนี้ใช้ได้กับเซลล์ทุกประเภทไม่ว่าจะเป็นเซลล์ผู้ใหญ่หรือเซลล์สืบพันธุ์ เฮย์ฟลิคตั้งสมมติฐานว่าความสามารถในการจำลองขั้นต่ำของเซลล์สัมพันธ์กับความชราของเซลล์ และสอดคล้องกับกระบวนการชราภาพของร่างกายมนุษย์

ในปี 1974 Hayflick ได้ร่วมก่อตั้ง National Institute on Aging ในเมืองเบเธสดา รัฐแมริแลนด์

สถาบันนี้เป็นสาขาของสถาบันสุขภาพแห่งชาติสหรัฐอเมริกา ในปี 1982 Hayflick ยังได้ดำรงตำแหน่งรองประธาน American Society of Gerontology ซึ่งก่อตั้งในปี 1945 ในนิวยอร์ก ต่อจากนั้น เฮย์ฟลิคพยายามเผยแพร่ทฤษฎีของเขาให้แพร่หลายและหักล้างทฤษฎีความเป็นอมตะของเซลล์ของคาร์เรล

การหักล้างทฤษฎีของคาร์เรล

อเล็กซิส คาร์เรล ศัลยแพทย์ชาวฝรั่งเศสที่ทำงานเกี่ยวกับเนื้อเยื่อหัวใจไก่เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 เชื่อว่าเซลล์เหล่านี้สามารถสืบพันธุ์ได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุดโดยการแบ่งตัว คาร์เรลอ้างว่าเขาสามารถแบ่งเซลล์หัวใจไก่ด้วยสารอาหารได้ - กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปมานานกว่ายี่สิบปี การทดลองของเขากับเนื้อเยื่อหัวใจไก่ช่วยเสริมทฤษฎีการแบ่งเซลล์อย่างไม่มีที่สิ้นสุด นักวิทยาศาสตร์พยายามทำซ้ำงานของคาร์เรลซ้ำแล้วซ้ำอีก แต่การทดลองของพวกเขาไม่เคยยืนยัน "การค้นพบ" ของคาร์เรล

คำติชมของทฤษฎีของ Hayflick

ในทศวรรษ 1990 นักวิทยาศาสตร์บางคน เช่น แฮร์รี รูบิน แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ แย้งว่าขีดจำกัดของเฮย์ฟลิคใช้กับเซลล์ที่เสียหายเท่านั้น รูบินคาดการณ์ว่าความเสียหายของเซลล์อาจเกิดจากการที่เซลล์สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างจากสภาพแวดล้อมเดิมในร่างกาย หรือโดยนักวิทยาศาสตร์ทำให้เซลล์สัมผัสกับสภาวะในห้องปฏิบัติการ

การวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์แห่งวัย

แม้จะมีการวิพากษ์วิจารณ์ แต่นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ก็ใช้ทฤษฎีของเฮย์ฟลิคเป็นพื้นฐานสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์การแก่ชราของเซลล์ โดยเฉพาะเทโลเมียร์ ซึ่งเป็นส่วนปลายของโครโมโซม เทโลเมียร์ช่วยปกป้องโครโมโซมและลดการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอ ในปี 1973 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย A. Olovnikov ได้ใช้ทฤษฎีการตายของเซลล์ของ Hayflick ในการศึกษาของเขาเกี่ยวกับส่วนปลายของโครโมโซมที่ไม่แพร่พันธุ์ตัวเองในระหว่างไมโทซิส ตามที่ Olovnikov กล่าว กระบวนการแบ่งเซลล์จะสิ้นสุดลงทันทีที่เซลล์ไม่สามารถสร้างส่วนปลายของโครโมโซมได้อีกต่อไป

หนึ่งปีต่อมา ในปี พ.ศ. 2517 เบอร์เน็ตเรียกทฤษฎีของเฮย์ฟลิคว่าขีดจำกัดของเฮย์ฟลิค โดยใช้ชื่อในรายงานของเขาเรื่อง Intrinsic Mutagenesis หัวใจสำคัญของงานของเบอร์เน็ตคือการสันนิษฐานว่าการแก่ชราเป็นปัจจัยภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตรูปแบบต่างๆ และกิจกรรมชีวิตของพวกมันสอดคล้องกับทฤษฎีที่เรียกว่าขีดจำกัดของเฮย์ฟลิค ซึ่งกำหนดเวลาการตายของสิ่งมีชีวิต

Elizabeth Blackburn แห่งมหาวิทยาลัยซานฟรานซิสโกและเพื่อนร่วมงานของเธอ Jack Szostak ซึ่งเป็นเพื่อนที่ Harvard Medical School ในบอสตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ หันมาใช้ทฤษฎีขีดจำกัดของ Hayflick ในการศึกษาโครงสร้างเทโลเมียร์ในปี 1982 เมื่อพวกเขาประสบความสำเร็จในการโคลนและแยกเทโลเมียร์

ในปี 1989 Greider และ Blackburn ก้าวไปอีกขั้นในการศึกษาปรากฏการณ์การแก่ชราของเซลล์โดยการค้นพบเอนไซม์ที่เรียกว่าเทโลเมอเรส (เอนไซม์ของกลุ่มทรานสเฟอเรสที่ควบคุมขนาด จำนวน และองค์ประกอบของนิวคลีโอไทด์ของโครโมโซมเทโลเมียร์) Greider และ Blackburn พบว่าการมีเทโลเมอเรสช่วยให้เซลล์ของร่างกายหลีกเลี่ยงการเสียชีวิตตามโปรแกรม

ในปี 2009 Blackburn, D. Szostak และ K. Greider ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์โดยมีข้อความว่า "สำหรับการค้นพบกลไกการปกป้องโครโมโซมโดยเทโลเมียร์และเอนไซม์เทโลเมอเรส" การวิจัยของพวกเขาอิงตามขีดจำกัดของ Hayflick

แนวคิดที่ว่าการแก่ชราสามารถกำหนดได้ตั้งแต่แรกเกิดนั้นถูกแสดงโดยนักวิทยาศาสตร์ดาร์วินนิสต์ชาวเยอรมัน August Weismann (Friedrich Leopold August Weismann, 1834-1914) ในการบรรยายอันโด่งดังของเขาในปี พ.ศ. 2434 ไวส์มันน์เสนอว่าความตายจากวัยชราเกิดขึ้นในระหว่างวิวัฒนาการ:<Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто приобретенное вторично в процессе адаптации:>.

แนวทางการจำแนกทฤษฎีความชรา

ทฤษฎีที่อธิบายการแก่ชราของสิ่งมีชีวิตสามารถจำแนกได้หลายวิธี
ตัวอย่างเช่น มีการแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: ทฤษฎีทางพันธุกรรมซึ่งมีโปรแกรมควบคุมทางพันธุกรรม<биологические часы>เช่น เทโลเมียร์ควบคุมการเจริญเติบโต วุฒิภาวะและความชรา ทฤษฎีระบบประสาทต่อมไร้ท่อ และทฤษฎีการสะสมความเสียหาย โดยทั่วไปแล้ว การแบ่งส่วนนี้ค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจ เนื่องจากกลไกทั้งหมดนี้มีความสำคัญและเชื่อมโยงถึงกัน

นอกจากนี้ยังมี 2 กลุ่มใหญ่: ทฤษฎีสุ่ม (ความน่าจะเป็น) และทฤษฎีโปรแกรมอายุ
ทฤษฎีสามารถจำแนกตามระดับการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต
ตามที่ V.N. อานิซิมอฟ หัวหน้าสมาคมผู้สูงอายุแห่งรัสเซีย ทฤษฎีที่โดดเด่นที่สุดยังคงเป็นทฤษฎีอนุมูลอิสระที่เสนอในปี 1956 โดย D. Harman (Harman, 1956, 1998) ทฤษฎีการชราภาพของเซลล์ (จำลอง) โดย L. Hayflick (Hayflick, Moorhead , 1961; Hayflick, 1998) ทฤษฎี telomeric ของ A.M. Olovnikov (Olovnikov, 1971; Olovnikov, 1996) ทฤษฎีระดับความสูงของความชรา ดิลมาน (Dilman, 1987; Dilman, 1971, 1994) และทฤษฎีโสมที่สิ้นเปลือง โดย T. Kirkwood (Kirkwood, 1997, 2002) ทฤษฎีอนุมูลอิสระที่เสนอในปี 1956 โดย D. Harman ทฤษฎีความชราของเซลล์ (จำลอง) โดย L. Hayflick และทฤษฎี telomeric ของ A. M. Olovnikov ทฤษฎีระดับความสูงของความชราโดย V. M. Dilman

การจำแนกทฤษฎีการจำแนกอายุสุ่ม

(ชูลซ์-เอเลน, 1997)

ทฤษฎีการกลายพันธุ์ทางร่างกาย - การกลายพันธุ์ทางร่างกายรบกวนข้อมูลทางพันธุกรรมและลดการทำงานของเซลล์
ภัยพิบัติจากข้อผิดพลาด - ข้อผิดพลาดในกระบวนการถอดความและ/หรือการแปลลดประสิทธิภาพของเซลล์
ความเสียหายของ DNA การซ่อมแซม DNA - ความเสียหายของ DNA ได้รับการซ่อมแซมอย่างต่อเนื่องโดยกลไกต่างๆ ประสิทธิภาพการซ่อมแซมมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับอายุขัยและลดลงตามอายุ
ความเสียหายของโปรตีน - การรบกวนโครงสร้างของโปรตีนและเอนไซม์ (การเชื่อมโยงข้าม) ทำลายการทำงานของเซลล์
การเชื่อมโยงข้าม - การเชื่อมโยงข้ามทางเคมีของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่สำคัญ (เช่นคอลลาเจน) นำไปสู่ความผิดปกติของเซลล์และเนื้อเยื่อ
เสื่อมสภาพ – การสะสมความเสียหายในชีวิตประจำวันทำให้ประสิทธิภาพของร่างกายลดลง

การจำแนกทฤษฎีโปรแกรมอายุ

(ชูลซ์-เอเลน, 1997)

ทฤษฎีทางพันธุกรรม - การแก่ชรามีสาเหตุจากการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมในการแสดงออกของยีน หรือการแสดงออกของโปรตีนจำเพาะ
ยีนแห่งความตาย - มียีนการตายของเซลล์
การเสียชีวิตแบบเลือกสรร - การตายของเซลล์เกิดจากการมีตัวรับเมมเบรนจำเพาะ
Telomere สั้นลง - Telomere สั้นลงตามอายุในหลอดทดลองและในร่างกายทำให้เกิดความไม่แน่นอนของโครโมโซมและการตายของเซลล์
ความผิดปกติของการสร้างความแตกต่าง - ข้อผิดพลาดในกลไกของการกระตุ้น-การปราบปรามของยีน ซึ่งนำไปสู่การสังเคราะห์โปรตีนที่ซ้ำซ้อน ไม่จำเป็น หรือไม่จำเป็น
การสะสม<загрязнений>- การสะสมของเสียจากการเผาผลาญลดความมีชีวิตของเซลล์
ทฤษฎีระบบประสาทต่อมไร้ท่อ - ความไม่เพียงพอของระบบประสาทและ ระบบต่อมไร้ท่อในการรักษาสภาวะสมดุล การสูญเสียสภาวะสมดุลนำไปสู่ความชราและความตาย
ทฤษฎีภูมิคุ้มกันวิทยา - อัลลีลบางชนิดสามารถเพิ่มหรือลดอายุขัยได้
ทฤษฎีเมตาบอลิซึม - อายุยืนยาวแปรผกผันกับอัตราการเผาผลาญ
ทฤษฎีอนุมูลอิสระ - อายุยืนยาวแปรผกผันกับระดับความเสียหายจากอนุมูลอิสระและเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประสิทธิภาพของระบบต้านอนุมูลอิสระ
Clock of Aging - การแก่ชราและความตายเป็นผลมาจากแผนทางชีววิทยาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า
ทฤษฎีวิวัฒนาการ - การคัดเลือกโดยธรรมชาติกำจัดบุคคลหลังจากที่พวกเขาให้กำเนิดลูกหลานแล้ว

การจำแนกทฤษฎีที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับความชราตามระดับของการบูรณาการ

(หยิน เฉิน 2548)

ระดับอินทรีย์ของการบูรณาการ
ทฤษฎีการสึกหรอ - Sacher, 1966
ทฤษฎีภัยพิบัติข้อผิดพลาด - Orgel, 1963
ทฤษฎีความเสียหายจากความเครียด - Stlye, 1970
ทฤษฎีพิษอัตโนมัติ - Metchnikoff, 1904
ทฤษฎีวิวัฒนาการ(ทฤษฎีโปรแกรมความชรา) - วิลเลียมส์, 1957
ทฤษฎีการเก็บรักษาข้อมูล (ทฤษฎีโปรแกรมอายุ)

ระดับอวัยวะ
ทฤษฎีต่อมไร้ท่อ - Korenchevsky, 1961
ทฤษฎีภูมิคุ้มกันวิทยา - วอลฟอร์ด, 1969
การยับยั้งสมอง

ระดับเซลล์
ทฤษฎีเมมเบรนของเซลล์ - Zg-Nagy, 1978
ทฤษฎีการกลายพันธุ์ทางร่างกาย - Szillard, 1959
ทฤษฎีไมโตคอนเดรีย - มิเกล และคณะ 1980
ทฤษฎีไมโตคอนเดรีย-ไลโซโซม - Brunk, Terman, 2002
ทฤษฎีขีดจำกัดการงอกขยายของเซลล์ (ทฤษฎีโปรแกรมการชราภาพ) - เฮย์ฟลิค, มัวร์เฮด, 1961

ระดับโมเลกุล
ทฤษฎีการสะสมความเสียหายของ DNA - Vilenchik, 1970
ทฤษฎีธาตุติดตาม - ไอค์ฮอร์น, 1979
ทฤษฎีอนุมูลอิสระ - Harman, 1956
ทฤษฎีการเชื่อมโยงข้ามพริกไทย - Bjorksten, 1968
ทฤษฎีความเครียดออกซิเดชัน - โซฮาล, อัลเลน, 1990; หยู หยาง 1996
ทฤษฎีไกลโคซิเลชันแบบไม่มีเอนไซม์ - เซรามี, 1985
ทฤษฎีความเป็นพิษของคาร์บอนิล - หยิน, Brunk, 1995
ทฤษฎีภัยพิบัติด้านมลพิษ - Terman, 2001
ทฤษฎีการกลายพันธุ์ของยีน
ทฤษฎีการทำให้เทโลเมียร์สั้นลง (ทฤษฎีโปรแกรมอายุ) - Olovnikov, 1971

แนวทางอื่นๆ
อายุเป็นเอนโทรปี - Sacher, 1967; บอร์ตซ์, 1986
ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์และทฤษฎีครบวงจรต่างๆ - Sohal, Alle, 1990;
ซีจี-นากี้, 1991; โควาลด์, เคิร์กวูด, 1994

ทฤษฎีอนุมูลอิสระของการแก่ชราของ Denham Harman

ทฤษฎีความชราของเซลล์ของลีโอนาร์ด เฮย์ฟลิค

ทฤษฎีระดับความสูงของความชรา

เสนอและพิสูจน์ในช่วงต้นทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมาโดยนักวิทยาศาสตร์แห่งเลนินกราด Vladimir Dilman ตามทฤษฎีนี้กลไกการแก่ชราเริ่มทำงานโดยเพิ่มความไวของไฮโปทาลามัสต่อระดับฮอร์โมนในเลือดอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้ความเข้มข้นของฮอร์โมนหมุนเวียนเพิ่มขึ้น เป็นผลให้เงื่อนไขทางพยาธิวิทยารูปแบบต่าง ๆ เกิดขึ้นรวมถึงลักษณะของวัยชรา: โรคอ้วน, เบาหวาน, หลอดเลือด, มะเร็งผิวหนัง, ภาวะซึมเศร้า, ภูมิคุ้มกันบกพร่องทางเมตาบอลิซึม, ความดันโลหิตสูง, การปรับตัวมากเกินไป, โรคแพ้ภูมิตัวเองและวัยหมดประจำเดือน โรคเหล่านี้นำไปสู่ความชราและความตายในที่สุด
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในร่างกายมีนาฬิกาชีวภาพขนาดใหญ่ที่นับเวลาชีวิตที่ได้รับจัดสรรตั้งแต่เกิดจนตาย เมื่อถึงจุดหนึ่ง นาฬิกาเหล่านี้จะกระตุ้นให้เกิดกระบวนการทำลายล้างในร่างกาย ซึ่งมักเรียกว่าการแก่ชรา
จากข้อมูลของดิลมาน ความชราและโรคที่เกี่ยวข้องเป็นผลพลอยได้จากการดำเนินการตามโปรแกรมพันธุกรรมของการสร้างเซลล์ต้นกำเนิด - การพัฒนาของร่างกาย
จากแบบจำลองออนโทเจเนติกส์เป็นไปตามนั้นว่าหากสถานะของสภาวะสมดุลสมดุลในระดับที่บรรลุได้เมื่อสิ้นสุดการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต ก็เป็นไปได้ที่จะชะลอการพัฒนาของโรคและการเปลี่ยนแปลงในวัยชราตามธรรมชาติและเพิ่มขีดจำกัดของสายพันธุ์ของมนุษย์ ชีวิต.
ดาวน์โหลดหนังสือ "The Big Biological Clock" โดย V. Dilman

ทฤษฎีโสมใช้แล้วทิ้ง

ทฤษฎีการเชื่อมโยงข้าม

กลไกการแก่ชรานี้คล้ายกับความเสียหายจากอนุมูลอิสระเล็กน้อย เฉพาะบทบาทของสารที่มีฤทธิ์รุนแรงเท่านั้นที่เล่นโดยน้ำตาล โดยหลักคือกลูโคสซึ่งมีอยู่ในร่างกายอยู่เสมอ น้ำตาลสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโปรตีนหลายชนิดได้ ในกรณีนี้ การทำงานของโปรตีนเหล่านี้อาจถูกรบกวนโดยธรรมชาติ แต่ที่แย่กว่านั้นมากคือโมเลกุลน้ำตาลเมื่อรวมกับโปรตีนจะมีความสามารถ<сшивать>โมเลกุลโปรตีนระหว่างกัน ด้วยเหตุนี้เซลล์จึงเริ่มทำงานแย่ลง เศษเซลล์สะสมอยู่ในนั้น
หนึ่งในอาการของการเชื่อมโยงข้ามโปรตีนคือการสูญเสียความยืดหยุ่นของเนื้อเยื่อ ภายนอกสิ่งที่สังเกตได้ชัดเจนที่สุดคือการปรากฏตัวของริ้วรอยบนผิวหนัง แต่อันตรายที่มากกว่านั้นมาจากการสูญเสียความยืดหยุ่นของหลอดเลือดและปอด โดยหลักการแล้ว เซลล์มีกลไกในการสลายการเชื่อมโยงข้ามดังกล่าว แต่กระบวนการนี้ต้องใช้พลังงานจากร่างกายเป็นจำนวนมาก
วันนี้พวกเขามีอยู่แล้ว ยาซึ่งสลายการเชื่อมโยงข้ามภายในและแปลงเป็นสารอาหารสำหรับเซลล์

ทฤษฎีข้อผิดพลาด

สมมติฐาน<старения по ошибке>ถูกหยิบยกขึ้นมาในปี 1954 โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน M. Szilard จากการศึกษาผลกระทบของรังสีที่มีต่อสิ่งมีชีวิต เขาแสดงให้เห็นว่าผลของรังสีไอออไนซ์ทำให้อายุขัยของคนและสัตว์สั้นลงอย่างมาก ภายใต้อิทธิพลของรังสี การกลายพันธุ์จำนวนมากเกิดขึ้นในโมเลกุล DNA และเริ่มมีอาการบางอย่างของการแก่ชรา เช่น ผมหงอกหรือเนื้องอกมะเร็ง จากการสังเกตของเขา Szilard สรุปว่าการกลายพันธุ์เป็นสาเหตุโดยตรงของการแก่ชราในสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้อธิบายข้อเท็จจริงเรื่องความชราของคนและสัตว์ที่ไม่ได้รับรังสี
ผู้ติดตามของเขา L. Orgel เชื่อว่าการกลายพันธุ์ในอุปกรณ์ทางพันธุกรรมของเซลล์อาจเกิดขึ้นเองหรือเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการสัมผัสปัจจัยเชิงรุก - รังสีไอออไนซ์, รังสีอัลตราไวโอเลต, การสัมผัสกับไวรัสและสารพิษ (ก่อกลายพันธุ์) เป็นต้น เมื่อเวลาผ่านไป ระบบซ่อมแซม DNA จะเสื่อมสภาพ ส่งผลให้ร่างกายมีอายุมากขึ้น

ทฤษฎีการตายของเซลล์ (การฆ่าตัวตายของเซลล์)

นักวิชาการ วี.พี. Skulachev เรียกทฤษฎีของเขาว่าทฤษฎีการตายของเซลล์ การตายของเซลล์ (กรีก)<листопад>) - กระบวนการการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ เช่นเดียวกับต้นไม้ที่กำจัดส่วนต่างๆ เพื่อรักษาไว้ทั้งหมด เมื่อเซลล์แต่ละเซลล์ได้ผ่านวงจรชีวิตไปแล้ว จะต้องตายไปและมีเซลล์ใหม่เข้ามาแทนที่ ฉันใด หากเซลล์ติดเชื้อไวรัส หรือมีการกลายพันธุ์ในเซลล์ซึ่งนำไปสู่มะเร็ง หรืออายุขัยของมันหมดลง เพื่อไม่ให้เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมด มันจะต้องตาย ซึ่งแตกต่างจากเนื้อร้าย - การตายของเซลล์อย่างรุนแรงเนื่องจากการบาดเจ็บ, การเผาไหม้, การเป็นพิษ, การขาดออกซิเจนอันเป็นผลมาจากการอุดตันของหลอดเลือด ฯลฯ ในระหว่างการตายของเซลล์เซลล์จะแยกชิ้นส่วนตัวเองออกเป็นส่วน ๆ อย่างระมัดระวังและเซลล์ข้างเคียงใช้ชิ้นส่วนของมันเป็นวัสดุก่อสร้าง
ไมโตคอนเดรียยังผ่านการทำลายตนเองด้วย - เมื่อศึกษากระบวนการนี้ Skulachev เรียกมันว่าไมโทซิส ไมโทซิสเกิดขึ้นเมื่อมีการสร้างอนุมูลอิสระมากเกินไปในไมโตคอนเดรีย เมื่อจำนวนไมโตคอนเดรียที่ตายแล้วสูงเกินไป ผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวจะเป็นพิษต่อเซลล์และนำไปสู่การตายของเซลล์ จากมุมมองของ Skulachev การแก่ชราเป็นผลมาจากการที่เซลล์ตายในร่างกายมากกว่าที่เกิด และเซลล์ที่ตายไปจะถูกแทนที่ เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน- สาระสำคัญของงานของเขาคือการค้นหาวิธีการต่อต้านการทำลายโครงสร้างเซลล์ด้วยอนุมูลอิสระ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าวัยชราเป็นโรคที่สามารถและควรได้รับการรักษา โปรแกรมการสูงวัยของร่างกายสามารถปิดการใช้งานได้ และด้วยเหตุนี้จึงปิดกลไกที่ทำให้ชีวิตของเราสั้นลง
ตามข้อมูลของ Skulachev รูปแบบการออกฤทธิ์หลักของออกซิเจนที่นำไปสู่การตายของไมโตคอนเดรียและเซลล์คือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ปัจจุบันภายใต้การนำของเขากำลังทดสอบยา SKQ ที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันสัญญาณแห่งวัย
สัมภาษณ์โนวายา กาเซต้า

ทฤษฎีการปรับตัวและกฎระเบียบ

แบบจำลองการสูงวัยที่พัฒนาโดยนักสรีรวิทยาและผู้เชี่ยวชาญด้านผู้สูงอายุชาวยูเครน V.V. Frolkis ในทศวรรษที่ 1960 และ 70 มีพื้นฐานมาจากแนวคิดที่แพร่หลายว่าความชราและความตายได้รับการโปรแกรมทางพันธุกรรม<Изюминка>ทฤษฎีของโฟลคิสก็คือว่า พัฒนาการตามวัยและอายุขัยถูกกำหนดโดยความสมดุลของสองกระบวนการ: ควบคู่ไปกับกระบวนการทำลายล้างของความชรา กระบวนการจะเผยออกมา<антистарения>ซึ่ง Frolkis เสนอคำนี้<витаукт>(ละติน vita - ชีวิต, auctum - เพิ่มขึ้น) กระบวนการนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาความมีชีวิตชีวาของร่างกาย การปรับตัว และเพิ่มอายุขัย แนวคิดเรื่องการต่อต้านวัย (vitauct) แพร่หลายมากขึ้น ดังนั้นในปี 1995 จึงมีการประชุมนานาชาติเกี่ยวกับปัญหานี้ครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา
องค์ประกอบที่สำคัญของทฤษฎีของ Frolkis คือสมมติฐานด้านกฎระเบียบของยีนที่เขาพัฒนาขึ้น โดยกลไกหลักของการแก่ชราคือการหยุดชะงักในการทำงานของยีนควบคุมที่ควบคุมการทำงานของยีนที่มีโครงสร้าง และเป็นผลให้ความเข้มข้นของการสังเคราะห์ โปรตีนที่เข้ารหัสอยู่ในนั้น ความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับอายุของการควบคุมยีนไม่เพียงแต่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วนของโปรตีนที่สังเคราะห์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการแสดงออกของยีนที่ไม่ได้ใช้งานก่อนหน้านี้ การปรากฏตัวของโปรตีนที่ไม่ได้สังเคราะห์ก่อนหน้านี้ และผลที่ตามมาคือความชราและการตายของเซลล์
V.V. Frolkis เชื่อว่ากลไกการควบคุมยีนของการสูงวัยเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุประเภททั่วไป - หลอดเลือด, มะเร็ง, เบาหวาน, โรคพาร์กินสันและอัลไซเมอร์ พยาธิวิทยาอย่างใดอย่างหนึ่งจะพัฒนาขึ้นขึ้นอยู่กับการกระตุ้นหรือการปราบปรามการทำงานของยีนบางชนิด จากแนวคิดเหล่านี้ แนวคิดเรื่องการบำบัดด้วยการควบคุมยีนได้ถูกหยิบยกขึ้นมา ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงที่เป็นรากฐานของการพัฒนาพยาธิวิทยาที่เกี่ยวข้องกับอายุ

ทฤษฎีการซ้ำซ้อนของ Olovnikov

โมเลกุล DNA redusomal เชิงเส้นที่เคลือบด้วยโปรตีนนั้นเป็นสำเนาของส่วนของโครโมโซม DNA รัง. เช่นเดียวกับ DNA เทโลเมอร์ DNA ของรีดูโซมอลเชิงเส้นจะสั้นลงเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นรีดูโซมขนาดเล็กจึงค่อยๆ ลดขนาดลง ดังนั้นชื่อของพวกเขา นอกจากการสูญเสีย DNA ในส่วนที่ซ้ำซากแล้ว จำนวนยีนต่างๆ ในนั้นก็ลดลงเช่นกัน การทำให้โมเลกุล DNA ของ redusomal สั้นลง (และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในชุดของยีนใน redusomes) จะเปลี่ยนระดับการแสดงออกของยีนโครโมโซมต่างๆ ตามอายุ และด้วยเหตุนี้ จึงทำหน้าที่เป็นวิธีสำคัญในการวัดเวลาทางชีวภาพในการพัฒนาของแต่ละบุคคล

พูดสั้นๆ ง่ายๆ ก็คือ แม้ว่าบุคคลจะรอดพ้นจากความเจ็บป่วยและอุบัติเหตุได้ เซลล์ของเขาจะหยุดแบ่งตัว เสื่อมโทรม และตายในที่สุด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าขีดจำกัดของ Hayflick การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอายุขัยสูงสุดในปัจจุบันคือประมาณ 125 ปี

นี่คือเพิ่มเติมในหัวข้อนี้...

ลีโอนาร์ด เฮย์ฟลิคค้นพบขีดจำกัดของจำนวนการแบ่งเซลล์ร่างกายซึ่งมีอยู่ประมาณนั้น 50-52 แผนก.

“เซลล์ของมนุษย์มีสองประเภท: เซลล์สืบพันธุ์ซึ่งเป็นไข่ตัวเมียและอสุจิของผู้ชาย และเซลล์ร่างกายซึ่งรวมถึงเซลล์อื่น ๆ ประมาณร้อยล้านล้านเซลล์ที่ประกอบเป็นส่วนที่เหลือของร่างกาย เซลล์ทั้งหมดสืบพันธุ์ตามการแบ่ง

ในปี 1961 ลีโอนาร์ด เฮย์ฟลิคค้นพบว่าเซลล์ร่างกายมีขีดจำกัดบนของจำนวนการแบ่งทั้งหมด และจำนวนการแบ่งที่เป็นไปได้จะลดลงตามอายุของเซลล์ มีทฤษฎีมากกว่าหนึ่งทฤษฎีที่จะอธิบายว่าทำไมสิ่งที่เรียกว่าขีดจำกัดของเฮย์ฟลิคจึงมีอยู่

โดยพื้นฐานแล้ว การทดลองที่ดำเนินการโดย Leonard Hayflick ร่วมกับ Paul Moorhead นั้นค่อนข้างง่าย: ส่วนที่เท่ากันของไฟโบรบลาสต์ชายและหญิงปกติถูกผสมกัน ซึ่งแตกต่างกันในจำนวนการแบ่งเซลล์ที่พวกเขาทำ (ชาย - 40 แผนก, หญิง - 10 แผนก) เพื่อให้ไฟโบรบลาสต์สามารถแยกออกจากกันได้ในอนาคต ในแบบคู่ขนาน กลุ่มควบคุมถูกวางไว้กับไฟโบรบลาสต์ตัวผู้ 40 วัน เมื่อประชากรเซลล์ชายที่ไม่ได้ผสมกลุ่มควบคุมหยุดการแบ่งตัว การเพาะเลี้ยงทดลองแบบผสมจะมีเพียงเซลล์ตัวเมียเท่านั้น เนื่องจากเซลล์ตัวผู้ทั้งหมดตายไปแล้ว จากข้อมูลนี้ Hayflick สรุปว่าเซลล์ปกติมีความสามารถในการแบ่งตัวที่จำกัด ไม่เหมือนเซลล์มะเร็งที่เป็นอมตะ ดังนั้นจึงมีการตั้งสมมติฐานว่าสิ่งที่เรียกว่า "นาฬิกาไมโทติค" นั้นอยู่ภายในทุกเซลล์ โดยอาศัยข้อสังเกตต่อไปนี้:

1. ไฟโบรบลาสต์ของทารกในครรภ์ปกติในวัฒนธรรมสามารถเพิ่มจำนวนประชากรเป็นสองเท่าได้ในจำนวนที่จำกัด
2. เซลล์ที่ได้รับการบำบัดด้วยการแช่แข็ง "จำ" ว่ามีการแบ่งตัวกี่ครั้งก่อนที่จะถูกแช่แข็ง

สิ่งสำคัญคือการสะสมของความเสียหายของยีนแบบสุ่มระหว่างการจำลองเซลล์การแบ่งเซลล์แต่ละครั้งเกี่ยวข้องกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ควัน การแผ่รังสี สารเคมีที่เรียกว่าอนุมูลอิสระไฮดรอกซิล และผลิตภัณฑ์ที่สลายเซลล์ ซึ่งรบกวนการสร้าง DNA ที่แม่นยำในเซลล์รุ่นต่อไป มีเอนไซม์ซ่อมแซม DNA จำนวนมากในร่างกายที่คอยติดตามกระบวนการคัดลอกและแก้ไขปัญหาการถอดรหัสที่เกิดขึ้น แต่ไม่สามารถตรวจจับข้อผิดพลาดได้ทั้งหมด เมื่อเซลล์แบ่งตัวซ้ำๆ ความเสียหายของ DNA ก็สะสม นำไปสู่การสังเคราะห์โปรตีนที่ไม่เหมาะสมและการทำงานที่ไม่เหมาะสม ข้อผิดพลาดในการทำงานเหล่านี้เป็นสาเหตุของโรคที่มีลักษณะเฉพาะของการแก่ชรา เช่น โรคหลอดเลือดแข็งตัว โรคหัวใจ และเนื้องอกที่ร้ายแรง

อีกทฤษฎีหนึ่งระบุว่าสิ่งกีดขวาง Hayflick นั้นสัมพันธ์กับเทโลเมียร์ ซึ่งก็คือส่วนที่ไม่ได้เข้ารหัสของ DNA ที่ติดอยู่ที่ส่วนท้ายของโครโมโซมแต่ละตัว เทโลเมียร์ทำหน้าที่เป็นผู้นำด้านฟิล์มเพื่อให้แน่ใจว่าการจำลองดีเอ็นเอมีความแม่นยำ ในระหว่างการแบ่งเซลล์ DNA สองเส้นจะคลายตัวและสำเนาใหม่ของโมเลกุลนี้จะถูกสร้างขึ้นในเซลล์ลูกสาว แต่ด้วยการแบ่งเซลล์แต่ละครั้ง เทโลเมียร์จะสั้นลงเล็กน้อย และในที่สุดพวกมันก็ไม่สามารถปกป้องปลายสายดีเอ็นเอได้อีกต่อไป จากนั้นเซลล์ที่เข้าใจผิดคิดว่าเทโลเมียร์สั้นเป็นดีเอ็นเอที่เสียหายจะหยุดเติบโต แกะดอลลี่ซึ่งโคลนจากเซลล์ร่างกายจากสัตว์ที่โตเต็มวัย มีเทโลเมียร์ที่โตเต็มวัยสั้นลงมากกว่าเทโลเมียร์ของลูกแกะแรกเกิด และอาจมีอายุได้ไม่นานเท่ากับพี่น้องที่เกิดตามปกติของเธอ

เซลล์มีสามประเภทหลักๆ ที่ไม่จำกัด Hayflick ได้แก่ เซลล์สืบพันธุ์ เซลล์มะเร็ง และเซลล์ต้นกำเนิดบางประเภท

สาเหตุที่เซลล์เหล่านี้สามารถขยายจำนวนได้ไม่จำกัดก็เนื่องมาจากการมีอยู่ของเอนไซม์เทโลเมอเรส ซึ่งแยกได้ครั้งแรกในปี 1989 ซึ่งป้องกันไม่ให้เทโลเมียร์สั้นลง นี่คือสิ่งที่ช่วยให้เซลล์เจิร์มไลน์สามารถดำเนินต่อไปได้หลายชั่วอายุคน และนี่คือสิ่งที่เป็นรากฐานของการเติบโตอย่างรวดเร็วของเนื้องอกมะเร็ง”

แหล่งที่มา
Francis Fukuyama อนาคตหลังมนุษย์ของเรา: ผลที่ตามมาของการปฏิวัติเทคโนโลยีชีวภาพ, M., “Ast”, 2004, p. 89-90.

นี่คือสำเนาของบทความที่อยู่ที่

Francis Fukuyama อนาคตหลังมนุษย์ของเรา: ผลที่ตามมาของการปฏิวัติเทคโนโลยีชีวภาพ, M., “Ast”, 2004, p. 89-90.

การแนะนำ

ปัญหาความชราของร่างกายและการยืดอายุของมนุษย์เป็นหนึ่งในหัวข้อที่สำคัญที่สุดที่เป็นที่สนใจของอารยธรรมมนุษย์เกือบทุกชนิด การศึกษากลไกการแก่ชราของร่างกายมนุษย์ยังคงมีอยู่อย่างมาก ปัญหาที่เกิดขึ้นจริงและในปัจจุบัน ให้เราชี้ให้เห็นตัวบ่งชี้ทางประชากรเพียงตัวเดียว: ภายในต้นศตวรรษที่ 21 ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ส่วนแบ่งของประชากรที่มีอายุ 65 ปีขึ้นไปคือ 10-14% ตามการคาดการณ์ที่มีอยู่ ตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นสองเท่าใน 20 ปี การสูงวัยของประชากรก่อให้เกิดปัญหามากมายที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขสำหรับการแพทย์แผนปัจจุบัน รวมถึงงานในการยืดอายุขัยในภาวะสูงวัยอย่างแข็งขันเป็นระยะเวลาที่สำคัญ เป็นไปไม่ได้ที่จะแก้ปัญหางานใหญ่โตนี้โดยไม่ต้องเข้าใจกลไกการแก่ชราของร่างกาย เราจะมุ่งเน้นไปที่การอภิปรายเกี่ยวกับกลไกของการแก่ชราของเซลล์และกลไกที่กำหนดทางพันธุกรรมนั่นคือมีอยู่ในร่างกายมนุษย์ตั้งแต่เกิดจนตาย

ขีดจำกัดเฮย์ฟลิค

ในปี 1961 นักเซลล์วิทยาชาวอเมริกัน Leonard Hayflick ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์อีกคน P. Moorhead ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการเพาะเลี้ยงไฟโบรบลาสต์จากเอ็มบริโอของมนุษย์ นักวิจัยเหล่านี้วางเซลล์แต่ละเซลล์ไว้ในอาหารเลี้ยงเชื้อ (ก่อนที่จะฟักตัว เนื้อเยื่อจะได้รับการรักษาด้วยทริปซิน เนื่องจากเนื้อเยื่อจะแยกตัวออกเป็นเซลล์แต่ละเซลล์) นอกจากนี้ แอล. เฮย์ฟลิคและพี มัวร์เฮดยังใช้สารละลายกรดอะมิโน เกลือ และส่วนประกอบโมเลกุลต่ำอื่นๆ เป็นตัวกลางของสารอาหาร

ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ไฟโบรบลาสต์เริ่มแบ่งตัว และเมื่อชั้นเซลล์ถึงขนาดที่กำหนด มันก็จะถูกแบ่งครึ่ง บำบัดด้วยทริปซินอีกครั้ง และย้ายไปยังหลอดเลือดใหม่ ข้อความดังกล่าวดำเนินต่อไปจนกระทั่งการแบ่งเซลล์หยุดลง ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเป็นประจำหลังจากผ่านไป 50 แผนก เซลล์ที่หยุดแบ่งตัวจะตายไประยะหนึ่ง การทดลองของแอล. เฮย์ฟลิคและพี. มัวร์เฮดเกิดขึ้นซ้ำหลายครั้งในห้องปฏิบัติการหลายแห่งในหลายประเทศทั่วโลก ในทุกกรณี ผลลัพธ์จะเหมือนกัน: การแบ่งเซลล์ (ไม่เพียงแต่ไฟโบรบลาสต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซลล์ร่างกายอื่นๆ ด้วย) หยุดการแบ่งหลังจากวัฒนธรรมย่อย 50-60 ครั้ง จำนวนวิกฤตของการแบ่งเซลล์ร่างกายเรียกว่า “ขีดจำกัดเฮย์ฟลิค” สิ่งที่น่าสนใจคือสำหรับเซลล์ร่างกายของสัตว์มีกระดูกสันหลังสายพันธุ์ต่างๆ ขีดจำกัดของ Hayflick กลับกลายเป็นว่าแตกต่างและมีความสัมพันธ์กับช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้