Мяжа Хейфліка

Мяжа Хейфліка, або ліміт Хейфліка, — гэта мяжа ў колькасці падзелаў нармальнай саматычнай дыферэнцыраванай папуляцыі цэляў чалавека да спынення цэлявага дзялення.

Паняцце мяжы Хейфліка было прапанавана амерыканскім анатамам Леанардам Хейфлікам у 1961 годзе ў Вістараўскім інстытуце ў Філадэльфіі, штат Пенсільванія. Хейфлік прадэманстраваў, што нармальная папуляцыя цэляў зародка чалавека будзе дзяліцца ад 40 да 60 разоў у культуры, перш чым уступіць у фазу старэння. Гэта адкрыццё абвергла сцвярджэнне Алексіса Карэла аб тым, што нармальныя цэлі несмяротныя.

Хейфлік інтэрпрэтаваў сваё адкрыццё як старэнне на цэлявым узроўні. Хутчэй за усё, старэнне цэлявых папуляцый карэлюе з агульным фізічным старэннем арганізма.Hayflick L, Moorhead PS (1961). «The serial cultivation of human diploid cell strains». Exp Cell Res. 25 (3): 585—621. doi:10.1016/0014-4827(61)90192-6. PMID 13905658.

Макфарлейн Бёрнет увёў назву «мяжа Хэйфліка» ў сваёй кнізе «Унутраны мутагенез: генетычны падыход да старэння», апублікаванай у 1974 годзе.

 Гісторыя 

 Перакананне аб бессмяротнасці цэляў 
Да адкрыцця Леанарда Хейфліка лічылася, што цэлі пазваночных маюць неабмежаваны патэнцыял для рэплікацыі. Алексіс Карэль, лаўрэат Нобелеўскай прэміі, заявіў, «што ўсе цэлі, эксплантаваныя ў культуру тканкі, несмяротныя, і што адсутнасць бесперапыннай рэплікацыі цэляў звязана з няведаннем таго, як іх лепш культываваць».Shay, JW; Wright, WE (October 2000). «Hayflick, his limit, and cellular ageing». Nature Reviews Molecular Cell Biology. 1 (1): 72-6. doi:10.1038/35036093. PMID 11413492. S2CID 6821048. Ён сцвярджаў, што культываваў фібрабласты з сэрцаў курэй (якія звычайна жывуць ад 5 да 10 гадоў) і падтрымліваў рост культуры на працягу 34 гадоў.

Аднак іншыя навукоўцы не змаглі паўтарыць вынікі КарэляShay, JW; Wright, WE (October 2000). «Hayflick, his limit, and cellular ageing». Nature Reviews Molecular Cell Biology. 1 (1): 72-6. doi:10.1038/35036093. PMID 11413492. S2CID 6821048., і падазраецца, што яны былі вынікам памылкі ў эксперыментальнай працэдуры. Каб забяспечыць неабходныя пажыўныя рэчывы, курыныя эмбрыянальныя ствалавыя цэлі, магчыма, штодня дадаваліся ў культуру. Гэта дазволіла б лёгка вырошчваць новыя, свежыя цэлі ў культуры, бо не было бясконцага размнажэння зыходных цэляў.Hayflick L, Moorhead PS (1961). «The serial cultivation of human diploid cell strains». Exp Cell Res. 25 (3): 585—621. doi:10.1016/0014-4827(61)90192-6. PMID 13905658. Была здагадка, што Карэль ведаў аб гэтай памылцы, але ніколі ў гэтым не прызнаваўся.

Акрамя таго, існавала меркаванне, што цэлі, якія выкарыстаў Карэль, былі дастаткова маладымі, каб мець плюрыпатэнтныя ствалавыя цэлі, якія пры забяспечанні пажыўнымі рэчывамі, што падтрымліваюць актывацыю целамеразы, былі б здольныя прадухіліць рэплікатыўнае старэнне ці нават, магчыма, звярнуць яго назад.

 Эксперымент і адкрыццё 
Упершыню Хейфлік засумняваўся ў сцверджаннях Карэла падчас працы ў лабараторыі Інстытута Вістар. Хейфлік заўважыў, што адна з яго культур эмбрыянальных фібрабластаў чалавека набыла незвычайны выгляд і што дзяленне цэляў запаволілася. Першапачаткова ён аднёсся да гэтага як ад анамаліі, выкліканай кантамінацыяй або тэхнічнай памылкай. Аднак пазней ён назіраў іншыя культуры цэляў, якія дэманстравалі падобныя праявы. Хейфлік праверыў свой даследчыцкі сшытак і са здзіўленнем выявіў, што ўсе атыповыя цэлявыя культуры былі культываваны прыкладна да 40-га падваення, у той час як больш маладыя культуры ніколі не мелі тых жа праблем. Акрамя таго, умовы былі аднолькавымі паміж малодшымі і старэйшымі культурамі, якія ён назіраў — аднолькавая культуральная асяроддзе, культуральныя кантэйнеры і тэхніка.

Затым Хейфлік вырашыў даказаць, што спыненне нармальнай рэплікатыўнай здольнасці цэляў, якое ён назіраў, не было вынікам віруснай кантамінацыі, дрэнных умоў культуры або нейкага невядомага артэфакта. Хейфлік аб’яднаўся з Полам Мурхедам для канчатковага эксперыменту па ліквідацыі гэтых прычынных фактараў. Як дасведчаны цытагенетык, Мурхед здолеў адрозніць мужчынскія і жаночыя цэлі ў культуры. Эксперымент праходзіў наступным чынам: Хейфлік змяшаў аднолькавую колькасць нармальных мужчынскіх фібрабластаў чалавека, якія дзяліліся шмат разоў (клеткі пры 40-м падваенні папуляцыі) з жаночымі фібрабластамі, якія дзяліліся менш разоў (клеткі пры 15-м падваенні папуляцыі). Нязмешаныя папуляцыі цэляў захоўваліся ў якасці кантролю. Пасля 20 падваення змешанай культуры засталіся толькі жаночыя цэлі. Дзяленне цэляў спынілася ў нязмешаных кантрольных культурах у чаканы час; калі мужчынская кантрольная культура перастала дзяліцца, у змешанай культуры засталіся толькі жаночыя фібрабласты. Гэта сведчыць аб тым, што тэхнічныя памылкі або вірусы з’яўляюцца малаверагодным тлумачэннем таго, чаму дзяленне спынілася ў старых цэлях, і даказвае, што калі вірус або артэфакт не можа адрозніць мужчынскія і жаночыя цэлі (а ён не можа), то спыненне нармальнай рэплікацыі цэляў кіруецца ўнутраным механізмам падліку.

Гэтыя вынікі абверглі сцвярджэнні Карэля аб неўміручасці і ўсталявалі мяжу Хейфліка як вартую даверу біялагічную тэорыю. У адрозненне ад эксперыменту Карэля, эксперымент Хейфліка быў паспяхова паўтораны іншымі навукоўцамі.

 Цэлявыя фазы 
Хейфлік апісвае тры фазы жыцця нармальных культывуемых цэляў. У пачатку свайго эксперыменту ён назваў першасную культуру «першай фазай». Другая фаза вызначаецца як перыяд праліферацыі цэляў; Хейфлік назваў гэты час «буйнага росту». Пасля некалькіх месяцаў падваення цэлі ў рэшце рэшт дасягаюць трэцяй фазы, з’явы, якую ён назваў «старэннем», калі хуткасць рэплікацыі цэляў запавольваецца, перш чым цалкам спыніцца.[крыніцы?]

 Даўжыня целамер 
міні| Звычайная нармальная цэля плоду чалавека дзеліцца ад 50 да 70 разоў, перш чым пачне старэць. Па меры дзялення цэлі целамеры на канцах храмасом скарачаюцца. Мяжа Хэйфліка — гэта мяжа рэплікацыі цэляў, якая спрычыняецца ўкарачэннем целамер пры кожным дзяленні. Гэтая канчатковая стадыя вядомая як цэлявае старэнне.
Устаноўлена, што мяжа Хэйфліка карэлюе з даўжынёй целамернай вобласці на канцах храмасом. У працэсе рэплікацыі ДНК храмасомы невялікія сегменты ДНК у кожнай целамеры не могуць быць скапіраваны і страчваюцца. Гэта адбываецца з-за нераўнамернага характару рэплікацыі ДНК, калі вядучыя і адстаючыя ланцугі не рэплікуюцца сіметрычна. Целамерная вобласць ДНК не кадуе ніводнага бялку; гэта проста паўторная паслядоўнасць на канцавым участку лінейных эўкарыятычных храмасом. Пасля многіх дзяленняў целамеры дасягаюць крытычнай даўжыні, і цэля старэе. Менавіта ў гэты момант цэля дасягае мяжы Хейфліка.

Хейфлік першым паведаміў, што несмяротныя толькі ракавыя цэлі. Гэта не магло быць прадэманстравана, пакуль ён не паказаў, што нармальныя цэлі смяротныя. Цэлявае старэнне не адбываецца ў большасці ракавых цэляў праз экспрэсію фермента пад назвай целамераза. Гэты фермент падаўжае целамеры, прадухіляючы скарачэнне целамер ракавых цэляў, тым самым даючы ім бясконцы рэплікатыўны патэнцыял. Прапанаванае лячэнне рака — гэта выкарыстанне інгібітараў целамеразы, якія перашкаджаюць аднаўленню целамер, дазваляючы цэлі загінуць, як і іншым цэлям цела.

 Старэнне арганізма 
Хейфлік выказаў здагадку, што яго вынікі, у якіх нармальныя цэлі маюць абмежаваную рэплікацыйную здольнасць, могуць мець значэнне для разумення старэння чалавека на цэлявым узроўні.

Ёсць звесткі, што абмежаваная рэплікатыўная здольнасць фібрабластаў чалавека, якая назіраецца ў культуры цэляў, значна большая, чым колькасць рэплікацыйных падзей, якія перажываюць нествалавыя цэлі in vivo на працягу нармальнай пасляродавай працягласці жыцця. Акром таго, была выказана здагадка, што не існуе зваротнай карэляцыі паміж рэплікатыўнай здольнасцю нармальных штамаў чалавечых цэляў і ўзростам чалавека-донара, ад якога гэтыя цэлі былі атрыманы, як сцвярджалася раней. Цяпер ясна, што, па меншай меры, некаторыя з гэтых зменлівых вынікаў тлумачацца мазаічнасцю колькасці рэплікацыі цэляў у розных месцах цела, дзе былі ўзятыя цэлі.

 Гл. таксама 

 Старэнне
 Апаптоз
 Біялагічная неўміручасць
 HeLa

 Крыніцы 

 Літаратура 








Катэгорыя:Старэнне
Катэгорыя:Генетыка
Катэгорыя:Цэлявае старэнне