что такое лимит хейфлика
Что такое лимит Хейфлика?
Лимит Хейфлика (или предел Хейфлика) — это ограничение числа делений клеток живого организма. В 1961 американский микробиолог Леонард Хейфлик обнаружил, что клетки могут делиться в клеточной системе человека 50-52 раза, после чего умирают.
Предел числа деления клеток связан с размером теломера — участком на концах ДНК. С каждым новым делением этот участок становится все меньше. В какой-то момент теломер уменьшается настолько, что клетка больше не может делиться, стареет и умирает. Именно с этим, согласно этой теломерной теории, связан процесс старения организма.
Открытие Хейфлика сыграло роль в предположениях о продлении жизни. В 1984 году молекулярный биолог Кэрол Грейдер обнаружила теломеразу — фермент, который, очень грубо говоря, способен увеличивать тот самый участок ДНК, из-за уменьшения которого происходит старение. В связи с этим в 2009 году трем ученым, включая Кэрол Грейдер, была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине.
Для научного сообщества открытие Грейдер означало, что с помощью этого механизма можно продлить жизнь, пересечь лимит Хейфлика и даже достичь бессмертия. Пока опыты по искусственному введению теломеразы были успешно проведены на мышах в 2012 году: согласно журналу EMBO Molecular Medicine, в результате эксперимента продолжительность жизни годовалых мышей увеличилась на 24%, а двухгодовалых — на 13%.
В преодолении лимита Хейфлика и проведении подобного эксперимента на людях есть проблема: фермент неактивен в большинстве клеток. А те клетки, на которых теломераза активна, размножать в своем организме очень не хочется — это раковые клетки. Но, во многом благодаря открытию лимита Хейфлика, ученые двигаются в сторону борьбы с раковыми клетками. Согласно последним исследованиям от 2018 года, калифорнийские ученые раскрыли механизм работы фермента. По их словам, знание структуры теломеразы способно как увеличить количество делений клеток и преодолеть лимит Хейфлика, так и препятствовать развитию раковых опухолей.
Новое в блогах
Как выйти за предел Хейфлика, или все способы продления жизни
Как выйти за предел Хейфлика, или все способы продления жизни
Текст: Надежда Маркина 
ПОКА ЛУЧШЕ ВСЕГО ЭТО ПОЛУЧАЕТСЯ У КРУГЛЫХ ЧЕРВЕЙ-НЕМАТОД. УЧЕНЫЕ УВЕЛИЧИЛИ СРОК ИХ ЖИЗНИ В ДЕСЯТЬ РАЗ.
Исследования демографов убедительно показывают: продолжительность жизни человека зависит главным образом от социальных факторов – уровня жизни и состояния медицины в стране, где он живет. В Японии, например, средняя продолжительность жизни за последние 20 лет выросла до 82,15 года, а в Королевстве Свазиленд тоже выросла – до 32,3. Поэтому подсчитать биологический «срок эксплуатации» человека трудно, тем более что боль-
шинство пожилых людей умирает от болезней, а не от старости. Большинство, но не все. В XIX веке ученые открыли закон, который носит имена Гомперца и Мейкхема и описывает зависимость смертности от возраста. Поначалу с увеличением возраста смертность растет экспотенциально. Кажется очевидным, что 70-летних умирает больше, чем 60-летних, а 80-летних – больше, чем 70-летних. Но в описывающей закон кривой есть одна загадка – после рубежа в 90 лет она выходит на плато. Это означает, что если человек перешагнул
(Родившаяся сегодня девочка может прожить в среднем 71 год. В начале XXI века этот показатель составлял 68 лет. Мужчины по-прежнему живут меньше женщин – в среднем на 5 лет. Самые высокие показатели продолжительности жизни в Японии: 86 лет для женщин и 79 лет для мужчин.)
этот возраст, то вероятность смерти – в 90, в 100 и более лет для него примерно одинакова. Этот феномен долгожителей ученые объяснить не могут. Скорее всего, на плато выходят счастливчики, которым удалось избежать старческих болезней. А можно предположить и то, что процессы старения в этом преклонном возрасте как бы останавливаются. Впрочем, старение задает исследователям еще больше загадок, чем долгожительство. Об этом свидетельствует в первую очередь само количество теорий старения.
Другие ученые – приверженцы эволю ционной теории старения подчеркивают, что организм делает выбор между ремонтом и размножением. Ремонт клеток и тканей требует много энергии – дешевле побыстрее размножиться.
. накопление повреждений
Так как с возрастом организм начинает хуже работать, значит, в нем что-то портится. Вопрос, что именно. Одни специалисты считают самым главным то, что портятся белки. Например, в молекулах коллагена, а это около трети всех структурных белков в организме, между длинными спиральными нитями образуются поперечные «мостики», которые сшивают нити между собой, в результате ткани утрачивают эластичность. На уровне клетки портятся митохондрии
– клеточные энергетические подстанции. Это может вести к тому, что клетка встает на путь запрограммированной смерти. Теломеры – это ДНК-участки на концах хромосом. Состоят они из серии повторяющихся последовательностей нуклеотидов, причем у всех позвоночых эти повторы имеют одно и то же строение (ТТА ГГГ). Теломеры укорачиваются при каждом делении клетки и таким образом служат счетчиком числа клеточных делений. Счетчик работает потому, что фермент ДНК – полимераза, удваивающий ДНК при делении клетки, не может считывать информацию с ее конца, так что каждая
следующая копия ДНК становится короче, чем предыдущая. По данным Дэвида Синклера из Гарварда, ключевую роль в механизмах генной регуляции играют белки сиртуины. Это ферменты, участвующие в процессе упаковки молекулы ДНК в белковую оболочку в ядре клетки в виде хроматина. В таком виде гены неактивны. Чтобы с них считалась генетическая информация, они должны распаковаться. Сиртуины препятствуют тому, чтобы распаковывались гены, которые в данном месте и в данный момент работать не должны. Сиртуины выполняют роль надзирателей: следят за тем, чтобы молчащие гены молчали и не вздумали возникать там, где не надо. Но помимо регулировки они участвуют и в ремонте поврежденной ДНК. Совмещение двух должностей – регулировщика и ремонтника – не идет во благо клетке. С возрастом повреждения ДНК накапливаются, сиртуины оказываются перегружены ремонтом и уже не справляются с генной регуляцией. По мере того, как организм стареет, повреждений ДНК становится больше, и сиртуинам приходится все чаще бросаться на ремонт. Если регулировщик все время отлучается со своего поста, чтобы чинить автомобили, вместо того чтобы регулировать движение, ничем хорошим это не кончится. Генная регуляция разлаживается. Распакованные без надзора гены уже не могут запаковаться и замолчать.
Гиганские черепахи (Megalochelys gigantea).
Живут до 150 лет, сохраняют способность
к размножению. Умирают оттого, что их
панцирь становится слишком тяжелым.
Атлантический лосось (Salmo salar).
Обычно ускоренно стареет «по програм-
ме» – сразу после нереста, а его разлага-
ющиеся остатки привлекают рачков, кото-
рые служат пищей малькам лосося.
Он «приносит себя в жертву».
Странствующие альбатросы (Diomedea
exulans). Живут в среднем 50 лет, не
старея, откладывают яйца. А потом
умирают, внезапно, по неизвестной
В процессе работы митохондрий в них образуются смертельно опасные соединения – активные формы азота и кислорода. Это свободные радикалы, обладающие неспаренным электроном. Они очень реакционноспособны и нападают на первую попавшуюся молекулу без разбора, будь то ДНК или бе лок. Конечно, после такого насилия молекулы становятся неадекватными и работают неправильно.
. порча генов
Наконец, в старости появляются генетические повреждения. После того как организм перестал размножаться, он накапливает вредные мутации. Уже нет риска передать их потомству, значит, можно «портиться» сколько угодно. Вредные мутации могут вести и к нарушению синтеза белков, и к раку, например. К генетическим факторам старения многие относят и пока еще загадочные мо бильные элементы – короткие последовательности, которые перемещаются по молекуле ДНК и влияют на работу генов. С возрастом их становится больше. А есть мутации, непосредственно вызывающие преждевременное старение – прогерию или, наоборот, «вечную молодость». ра зрегуляция
Около десяти лет назад американские ученые выяснили, почему стареют дрожжи – у них ломается механизм регуляции генов. Новое исследование показало: у млекопитающих все точно так же. Это причина универсальна, говорят ученые. Значит, причины старения могут быть не генетическими, а эпигенетическими, то есть лежащими рядом с генами.
. порча «упаковки » ДНК
В ядре клетки молекула ДНК намотана на белки-гистоны. Эти белки могут видоизменяться, от чего зависит плотность упаковки. С возрастом хроматин в ядре становится более рыхлым, а это приводит к тому, что начинают работать ненужные и вредные гены. Упаковка плотная – гены не работают, упаковка
рыхлая – гены работают.
. окисление свободными радикалами
Одна из самых популярных теорий старения – свободнорадикальная. Ее автор Дэнхен Харман в 1956 году предположил: мы стареем потому, что наши молекулы подвергаются действию вылетающих из митохондрий действует мощная система антиоксидантной защиты. Но с возрастом она слабеет, из-за чего повреждения, наносимые свободными радикалами, становятся все многочисленнее.
Корни эволюционного подхода к старению лежат в работах немецкого биолога
Он первый предположил, что старение происходит по эволюционной
программе, которая удаляет из популяции старых и ненужных особей.
Ключом к этому Вайсманн считал ограниченную способность клеток
Что такое предел Хейфлика?
Кратко и по простому это звучит так: Даже если человека минуют болезни и несчастные случаи, его клетки со временем перестанут делиться, будут разрушаться и в конце концов умрут. Это явление известно как предел Хейфлика. Исследования показывают, что в настоящее время максимальная продолжительность жизни составляет около 125 лет.
А вот более подробно на эту тему…
Леонард Хейфлик обнаружил границу числа делений соматических клеток, которая составляет примерно 50-52 деления.
«Есть два типа человеческих клеток: половые, то есть женская яйцеклетка и сперма мужчин, и соматические, включающие порядка сотни триллионов других клеток, составляющих остальное тело. Все клетки размножаются делением.
В 1961 году Леонард Хейфлик открыл, что у соматических клеток есть верхний предел общего числа делений, и число возможных делений уменьшается с возрастом клетки. Существует не одна теория, объясняющая, почему существует этот так называемый предел Хейфлика.
Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в коллаборации с Полом Мурхедом, был довольно простым: смешивали равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские — 40 делений, женские — 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли[3]. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны[4]. Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:
1. Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз;
2. Клетки, которые подверглись криогенной обработке, «помнят», сколько раз они делились до заморозки.
В основе главной из них лежит накопление случайных повреждений гена при репликации клетки. При каждом клеточном делении действуют факторы среды, например, дым, радиация, химикаты, известные под названием свободных гидроксильных радикалов, и продукты распада клеток, которые мешают точному воспроизведению ДНК в следующем поколении клетки. В организме существует много ферментов восстановления ДНК, которые следят за процессом копирования и устраняют неполадки транскрипции по мере их возникновения, но все ошибки они отловить не в состоянии. При неоднократной репликации клетки повреждения ДНК накапливаются, приводя к неверному синтезу белков и неправильному функционированию. Эти ошибки функционирования являются, в свою очередь, причиной болезней, характерных для старения, например, артериосклероза, заболеваний сердца и злокачественных опухолей.
Ещё одна теория утверждает, что барьер Хейфлика связан с теломерами, то есть некодирующими участками ДНК, присоединенными к концу каждой хромосомы. Теломеры действуют как лидер ы кинопленки, обеспечивая точную репликацию ДНК. В процессе деления клетки происходит расплетание двух нитей ДНК и создание новых полных копий этой молекулы в дочерних клетках. Но при каждом делении клетки теломеры становятся чуть короче, и в итоге они уже не в состоянии защитить концы нитей ДНК; тогда клетка, сочтя короткие теломеры за поврежденные ДНК, прекращает рост. У овечки Долли, клонированной из соматической клетки взрослого животного, оказались укороченные теломеры взрослого организма, а не теломеры новорождённого ягнёнка, и, возможно, она не проживёт столь же долго, сколь её нормально рожденные братья и сестры.
Есть три основных типа клеток, для которых не существует лимита Хейфлика: половые клетки, раковые клетки и некоторые типы стволовых клеток.
Причина, из-за которой эти клетки способны к бесконечному размножению, связана с наличием фермента теломеразы, впервые выделенного в 1989 году — этот фермент препятствует укорочению теломер. Вот что позволяет клеткам зародышевого пути продолжаться через поколения, и вот что лежит в основе взрывного роста раковых опухолей».
источники
Фрэнсис Фукуяма, Наше постчеловеческое будущее: последствия биотехнологической революции, М., «Аст», 2004 г., с. 89-90.
Предел Хейфлика
Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit ) — граница количества делений соматических клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1965 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.
Эта граница была найдена в культурах всех полностью дифференцированных клеток как человека, так и других многоклеточных организмов. Максимальное число делений различно в зависимости от типа клеток и еще сильнее различается в зависимости от организма. Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.
Примечания
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Предел Хейфлика» в других словарях:
Предел Гейфлика — Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) граница деления соматичных клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1965 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после … Википедия
Лимит Хейфлика — Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) граница деления соматичных клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1965 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после … Википедия
Граница Гейфлика — Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) граница деления соматичных клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1965 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после … Википедия
Лимит Гейфлика — Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) граница деления соматичных клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1965 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после … Википедия
Старение (биология) — У этого термина существуют и другие значения, см. Старение. Старая женщина. Анн Поудер 8 апреля 1917 года в свой 110 й день рождения. Сморщенная и сухая кожа типичный признак старения человека … Википедия
Теломераза — Теломераза фермент, добавляющий особые повторяющиеся последовательности ДНК (TTAGGG у позвоночных) к 3 концу цепи ДНК на участках теломер, которые располагаются на концах хромосом в эукариотических клетках. Теломеры содержат уплотненную ДНК … Википедия
Старение человека — У этого термина существуют и другие значения, см. Старение. Старение человека как и старение других организмов, это биологический процесс постепенной деградации частей и систем тела человека и последствия этого процесса. Тогда как… … Википедия
Биологическое бессмертие — У этого термина существуют и другие значения, см. Бессмертие. Биологическое бессмертие отсутствие увеличения функции смертности для конкретного биологического вида начиная с некоторого возраста. Такие биологические виды считаются… … Википедия
Брэгг, Пол — Проверить нейтральность. На странице обсуждения должны быть подробности … Википедия
HeLa — Деление клеток HeLa под электронным микроскопом HeLa линия «бессмертных» клеток, используемая в научных исследованиях. Была пол … Википедия
Почему мы все обречены на старение?
У вас когда нибудь возникал вопрос, почему одни люди живут дольше, другие меньше?
От чего же зависит продолжительность жизни?
Существует понятие лимита Хейфлика (англ. Hayflick limit)
— граница количества делений соматических клеток, названа в честь её 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.
Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.
Клетки эмбрионов человека например могут делиться бесконечное количество раз.
Граница Хейфлика связана с сокращением размера теломер, участков ДНК на концах хромосом. Таким образом после каждого деления количество теломеризация становится все меньше и меньше, к 52 делению дальнейшее деление становится невозможным, потому что теломеры закончились.
Имеющиеся на концах хромосомы теломеры после каждого деления клетки укорачиваются. Все ЗОЖ направлено на замедление или удлинение этих телекамер.
Теломеры укорачиваются весьма медленно — по несколько (3—6) нуклеотидов за клеточный цикл, то есть за количество делений, соответствующее лимиту Хейфлика, они укоротятся всего на 150—300 нуклеотидов. Таким образом, чем короче у ДНК «теломерный хвост», тем больше делений у неё прошло, а значит — тем старше клетка.
Кстати, в некоторых клиниках делают соответствующий анализ позволяющий определить длину теломера. Стоит он не менее 25 000 рублей.
В клетке существует фермент теломераза, активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны.
О том, что такой фермент существует, догадался советский биолог Алексей Оловников ещё в 1973 году. Гордость за наших! Через 11 лет учёные из Калифорнийского университета в Беркли выделили теломеразу из клеток. И в 2009-м получили за это открытие Нобелевскую премию. Как выразился Леонард Хейфлик, «проницательное предположение Оловникова получило экспериментальное подтверждение».
У овечки Долли, клонированной из соматической клетки взрослого животного, оказались укороченные теломеры взрослого организма, а не теломеры новорождённого ягнёнка, и, возможно, она не проживёт столь же долго, сколь её нормально рожденные братья и сестры. Вот почему клонирование человека под запретом-клонированный человек будет иметь уже короткие теломеры взрослого организма и соответственно проживет меньше.
Образ жизни может влиять на длину теломер.
Больше всего не повезло курильщикам и людям, которые не занимаются спортом и часто волнуются: у них теломеры короче, чем у людей, ведущих здоровую и спокойную жизнь.
Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза — открытого во второй половине 20 века явления плавного разрушения клетки, проявляющегося в уменьшении размера клетки и минимизации количества вещества, попадающего в межклеточное пространство после её разрушения.
Вот почему пожилые или очень больные люди как бы уменьшаются в размере, как бы усыхают! Это значит это конец, точка невозврата, и нет смысла искать элексир молодости. Надо это время провести с близкими чтобы запомнить каждую последнюю минуту. Это мой вывод исходя из того, что прочитала про апоптоз.
В течение пяти лет специалисты наблюдали за 35 мужчинами с локализованной раковой опухолью простаты, находившейся на ранней стадии. В ходе исследования у них измеряли длину теломер и оценивали активность теломеразы.
10 пациентов из 35 изменили образ жизни. Они включили в свой рацион много овощей и фруктов, зерновые продукты, уменьшили количество жиров и сахара. Занялись физическими упражнениями или просто ходили не менее 30 минут в день. Приняли меры к тому, чтобы научиться контролировать стресс. Пациенты также посещали сеансы групповой терапии, где получали социальную поддержку.
Другие 25 человек не внесли никаких изменений в свой образ жизни.
Результаты удивили даже исследователей – в группе пациентов, перешедших на здоровый образ жизни, за пять лет теломеры удлинились в среднем на 10%. Причем, чем больше изменений произошло в образе жизни, тем длиннее стали теломеры.
Так что, друзья, не будем укорачивать наши теломеры стрессом, неправильным питанием и малоактивным образом жизни!