노화는 출생의 순간부터 정해질 수 있다는 생각은 독일의 다윈주의 과학자 아우구스트 바이스만(August Weismann, 프리드리히 레오폴드 아우구스트 바이스만, 1834-1914)에 의해 제시되었습니다. 1891년 그의 유명한 강의에서 Weismann은 노화로 인한 죽음이 진화 과정에서 발생했다고 제안했습니다.<Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто приобретенное вторично в процессе адаптации:>.

노화 이론의 분류에 대한 접근

유기체의 노화를 설명하는 이론은 여러 가지로 분류할 수 있습니다.
예를 들어, 세 가지 그룹으로 나뉩니다. 유전 이론<биологические часы>텔로미어와 같은 성장, 성숙 및 노화, 신경 내분비 이론 및 손상 축적 이론을 조절합니다. 일반적으로 말해서, 이러한 모든 메커니즘이 중요하고 상호 연결되어 있기 때문에 이 구분은 다소 조건적입니다.

2도 있다 대규모 그룹: 확률론적(확률론적) 이론과 프로그램된 노화 이론.
생물의 조직화 정도에 따라 이론을 분류할 수 있다.
V.N.에 따르면 러시아 노인학회 회장인 아니시모프(Anisimov)가 1956년에 D. Harman이 내놓은 자유 라디칼 이론(Harman, 1956, 1998), L. Hayflick의 세포(복제) 노화 이론(Hayflick, Moorhead, 1961)이 가장 눈에 띄는 이론이다. ; Hayflick, 1998), A.M. Olovnikov의 텔로미어 이론(Olovnikov, 1971; Olovnikov, 1996), V.M. Dilman(Dilman, 1987; Dilman, 1971, 1994) 및 T. Kirkwood의 소모성 체세포 이론(Kirkwood, 1997, 2002). 1956년 D. Harman이 제시한 자유 라디칼 이론, L. Hayflick의 세포(복제) 노화 이론, A. M. Olovnikov의 텔로머 이론, V. M. Dilman의 노화 상승 이론.

확률적 노화 이론의 분류

(슐츠-앨런, 1997)

• 체세포 돌연변이 이론 - 체세포 돌연변이는 유전 정보를 파괴하고 세포 기능을 감소시킵니다.
• 오류 재앙 - 전사 및/또는 번역 과정의 오류는 세포 효율성을 감소시킵니다.
• DNA 손상, DNA 복구 - DNA 손상은 다양한 메커니즘에 의해 지속적으로 복구되고 있습니다. 수리 효율은 수명과 양의 상관관계가 있으며 나이가 들어감에 따라 감소합니다.
• 단백질 손상 - ​​단백질 및 효소(가교)의 구조적 이상은 세포 기능을 손상시킵니다.
• 교차 연결 - 중요한 거대 분자(예: 콜라겐)의 화학적 교차 연결은 세포 및 조직의 기능 장애로 이어집니다.
• 마모 - 손상 누적 일상 생활신체의 효율성을 감소

프로그램된 노화 이론의 분류

(슐츠-앨런, 1997)

• 유전 이론 - 노화는 유전자 발현의 프로그래밍된 변화 또는 특정 단백질의 발현으로 인해 발생합니다.
• 죽음 유전자 - 세포 죽음 유전자가 있습니다
• 선택적 사멸 - 세포 사멸은 특정 막 수용체의 존재로 인한 것입니다.
• 텔로미어 단축 - 시험관 내 및 생체 내에서 나이에 따른 텔로미어 단축은 염색체 불안정 및 세포 사멸로 이어집니다.
• 분화 장애 - 과잉, 비필수 또는 불필요한 단백질의 합성으로 이어지는 유전자의 활성화-억제 메커니즘의 오류
• 축적<загрязнений>- 신진대사의 노폐물 축적으로 세포 생존력 저하
• 신경 내분비 이론 - 항상성을 유지하는 신경계 및 내분비 시스템의 부족. 항상성의 상실은 노화와 죽음으로 이어진다
• 면역학 이론 - 특정 대립 유전자는 수명을 늘리거나 줄일 수 있습니다.
• 대사 이론 - 수명은 대사율에 반비례합니다
• 자유 라디칼 이론 - 수명은 자유 라디칼 손상 정도에 반비례하고 항산화 시스템의 효과에 정비례합니다.
• 노화 시계 - 노화와 죽음은 미리 결정된 생물학적 계획의 결과입니다.
• 진화론 - 자연선택은 자손을 낳은 후 개체를 제거한다

통합 수준에 따른 가장 중요한 노화 이론 분류

(인천, 2005)

유기체의 통합 수준
마모 이론 - Sacher, 1966
오류의 재앙 이론 - Orgel, 1963
스트레스 상해 이론 - Stlye, 1970
자가 중독 이론 - Metchnikoff, 1904
진화론(계획된 노화 이론) - Williams, 1957
정보 보유 이론(프로그램화된 노화 이론)

기관 수준
내분비 이론 - Korenchevsky, 1961
면역학 이론 - Walford, 1969
뇌의 억제

세포 수준
이론 세포막- Zg-Nagy, 1978
체세포 돌연변이 이론 - Szillard, 1959
미토콘드리아 이론 - Miquel et al., 1980
미토콘드리아-리소좀 이론 - Brunk, Terman, 2002
세포 증식 한계 이론(프로그램된 노화 이론) - Hayflick, Moorhead, 1961

분자 수준
DNA 손상 축적 이론 - Vilenchik, 1970
미량 원소 이론 - Eichhorn, 1979
자유 라디칼 이론 - Harman, 1956
페퍼 가교 이론 - Bjorksten, 1968
산화 스트레스 이론 - Sohal, Allen, 1990; 유양, 1996
비효소적 글리코실화 이론 - Cerami, 1985
카르보닐 중독 이론 - Yin, Brunk, 1995
오염 재앙 이론 - Terman, 2001
유전자 돌연변이 이론
텔로미어 단축 이론(프로그램된 노화 이론) - Olovnikov, 1971

다른 접근 방식
엔트로피로서의 노화 - Sacher, 1967; 1986년 보츠
수학적 이론과 다양한 통합 이론 - Sohal, Alle, 1990;
Zg-Nagy, 1991; 코왈드, 커크우드, 1994

Denham Harman의 자유 라디칼 노화 이론

Leonard Hayflick의 세포 노화 이론

노화의 고도 이론

그것은 레닌그라드 과학자 Vladimir Dilman에 의해 지난 세기의 50년대 초반에 제시되고 입증되었습니다. 이 이론에 따르면, 노화의 메커니즘은 혈액 내 호르몬 수준에 대한 시상하부의 민감도 임계값이 지속적으로 증가하는 것으로 시작됩니다. 결과적으로 순환 호르몬의 농도가 증가합니다. 결과적으로 다음이 있습니다. 다양한 형태 병리학 적 상태, 노년의 특징을 포함하여: 비만, 당뇨병, 죽상동맥경화증, 한냉증, 우울증, 대사성 면역억제, 고혈압, 과적응, 자가면역 질환 및 폐경. 이러한 질병은 노화를 초래하고 궁극적으로 사망에 이르게 합니다.
즉, 몸에는 태어나서 죽을 때까지 할당된 삶의 시간을 세는 큰 생체 시계가 있습니다. 특정 순간에 이 시계는 일반적으로 노화라고 하는 신체의 파괴적인 과정을 유발합니다.
Dilman에 따르면 노화 및 관련 질병은 신체 발달인 개체 발생의 유전 프로그램 구현의 부산물입니다.
유기체의 발달이 끝날 때 도달 한 수준에서 항상성 상태가 안정화되면 질병의 발달과 자연적인 노인성 변화를 늦추고 인간의 종 제한을 증가시킬 수 있다는 개체 유전 모델에서 따릅니다. 삶.
V. Dilman의 "Large bio clock" 책 다운로드

소모성(일회용) 체세포 이론

가교 이론

이 노화 메커니즘은 자유 라디칼과 비슷합니다. 여기서 공격적인 물질의 역할만 설탕, 우선 신체에 항상 존재하는 포도당에 의해 수행됩니다. 사하라 사막에 들어갈 수 있습니다 화학 반응다양한 단백질과 함께 이 경우 자연적으로 이러한 단백질의 기능이 방해받을 수 있습니다. 그러나 훨씬 더 나쁜 것은 당 분자가 단백질과 결합될 때<сшивать>단백질 분자가 서로 이 때문에 세포가 더 나빠지기 시작합니다. 그들은 세포 파편을 축적합니다.
이러한 단백질 교차 결합의 징후 중 하나는 조직 탄성의 손실입니다. 외부에서 가장 눈에 띄는 것은 피부에 주름이 생기는 것입니다. 그러나 훨씬 더 많은 피해가 혈관과 폐의 탄력 상실로 인해 발생합니다. 원칙적으로 세포에는 이러한 가교를 파괴하는 메커니즘이 있습니다. 그러나 이 과정은 몸에서 많은 에너지를 필요로 합니다.
오늘 이미 존재 약물, 내부 가교를 분해하여 세포의 영양소로 전환합니다.

오류 이론

가설<старения по ошибке>1954년 미국 물리학자 M. Szilard에 의해 제안되었습니다. 생물에 대한 방사선의 영향을 조사하면서 그는 그 작용이 전리 방사선사람과 동물의 수명을 크게 단축시킵니다. 방사선의 영향으로 DNA 분자에 수많은 돌연변이가 발생하고 백발이나 암 종양과 같은 노화의 일부 증상이 시작됩니다. 그의 관찰에서 Szilard는 돌연변이가 살아있는 유기체의 노화의 직접적인 원인이라고 결론지었습니다. 그러나 그는 방사선에 노출되지 않은 사람과 동물의 노화 사실에 대해서는 설명하지 않았다.
그의 추종자 L. Orgel은 세포 유전 장치의 돌연변이가 자발적이거나 전리 방사선, 자외선, 바이러스 및 독성 (돌연변이 유발) 물질에 대한 노출 등과 같은 공격적인 요인에 반응하여 발생할 수 있다고 믿었습니다. 시간이 지남에 따라 DNA 복구 시스템이 마모되어 신체가 노화됩니다.

세포자살 이론(세포 자살)

학자 V.P. Skulachev는 그의 이론을 세포 사멸 이론이라고 부릅니다. 아폽토시스(gr.<листопад>)는 프로그램된 세포 사멸의 과정이다. 나무가 전체를 보존하기 위해 부분을 제거하듯이, 수명 주기를 거친 각 개별 세포는 죽어야 하고 새로운 세포가 그 자리를 차지해야 합니다. 세포가 바이러스에 감염되거나 악성으로 이어지는 돌연변이가 발생하거나 단순히 만료되면 전체 유기체를 위험에 빠뜨리지 않으려면 죽어야합니다. 괴사 - 부상, 화상, 중독, 혈관 막힘으로 인한 산소 부족 등으로 인한 세포의 격렬한 죽음과 달리 세포 사멸 동안 세포는 깔끔하게 부분으로 분해되고 이웃 세포는 파편을 건물로 사용 재료.
미토콘드리아는 또한 자기 파괴를 겪습니다. 이 과정을 연구한 Skulachev는 그것을 유사 분열이라고 불렀습니다. Mitoptosis는 미토콘드리아에서 너무 많은 자유 라디칼이 생성될 때 발생합니다. 죽은 미토콘드리아의 수가 너무 많으면 부패 산물이 세포를 독살시키고 세포 사멸을 유도합니다. Skulachev의 관점에서 노화는 태어나는 것보다 더 많은 세포가 몸에서 죽고 죽어가는 기능적 세포가 결합 조직으로 대체된다는 사실의 결과입니다. 그의 연구의 본질은 자유 라디칼에 의한 세포 구조의 파괴에 대응하는 방법을 찾는 것입니다. 과학자에 따르면 노년은 치료할 수 있고 치료해야 하는 질병이며 신체의 노화 프로그램이 비활성화되어 우리의 수명을 단축시키는 메커니즘을 끌 수 있습니다.
Skulachev에 따르면 미토콘드리아와 세포의 죽음으로 이어지는 주요 활성 산소 종은 과산화수소입니다. 현재 그의 지휘 하에 노화 징후를 예방하기 위해 고안된 약물 SKQ가 테스트되고 있다.
Novaya Gazeta와의 인터뷰

적응 규제 이론

뛰어난 우크라이나 생리학자이자 노인학자인 V.V.가 개발한 노화 모델. 1960년대와 70년대의 Frolkis는 늙음과 죽음이 유전적으로 프로그램되어 있다는 널리 통용되는 개념에 기반을 두고 있습니다.<Изюминка>Frolkis의 이론은 연령 발달과 기대 수명이 두 가지 과정의 균형에 의해 결정된다는 것입니다. 노화의 파괴적인 과정과 함께, 그 과정<антистарения>, Frolkis가 제안한 용어<витаукт>(lat. vita - 삶, octum - 증가). 이 과정은 신체의 생존력, 적응력을 유지하고 기대 수명을 늘리는 것을 목표로 합니다. 노화 방지(vitaukte)에 대한 아이디어가 널리 퍼졌습니다. 따라서 1995년에 이 문제에 대한 첫 번째 국제 회의가 미국에서 개최되었습니다.
Frolkis 이론의 필수 구성 요소는 그에 의해 개발된 유전자 조절 가설입니다. 이에 따르면 노화의 주요 메커니즘은 구조적 유전자의 활성을 제어하는 ​​조절 유전자의 작업과 결과적으로 합성 강도의 장애입니다 그들에 암호화된 단백질. 노화 관련 유전자 조절 위반은 합성 단백질 비율의 변화뿐만 아니라 이전에 비활성화된 유전자의 발현, 이전에 합성되지 않은 단백질의 출현, 결과적으로 노화 및 세포 사멸로 이어질 수 있습니다.
VV Frolkis는 노화의 유전자 조절 기전이 동맥경화, 암, 당뇨병, 파킨슨병 및 알츠하이머병과 같은 일반적인 유형의 노화 관련 병리학의 발달의 기초라고 믿었습니다. 특정 유전자 기능의 활성화 또는 억제에 따라 노화 증후군, 이런 저런 병리가 발생합니다. 이러한 아이디어를 기반으로 유전자 조절 요법의 아이디어가 제시되어 연령 관련 병리의 발달에 근본적인 변화를 방지하기 위해 고안되었습니다.

Olovnikov의 redusom 이론

단백질로 덮인 선형 리두솜 DNA 분자는 염색체 DNA의 한 부분을 복사한 것입니다. 둥지. 텔로머 DNA와 마찬가지로 리듀솜 선형 DNA는 시간이 지남에 따라 짧아집니다. 따라서 작은 redusoms는 크기가 점진적으로 감소합니다. 따라서 그들의 이름. redusom에서 DNA의 손실과 함께, 그것에 포함된 다른 유전자의 수도 감소합니다. redusomal DNA 분자의 단축(및 redusoms의 유전자 세트의 결과적인 변화)은 연령에 따라 다양한 염색체 유전자의 발현 수준을 변화시키므로 개인 발달에서 생물학적 시간을 측정하는 핵심 수단으로 사용됩니다.

1882년 독일 생물학자인 A. Weismann은 그의 연구에서 체세포가 제한된 수의 분열을 할 수 있다고 가정했는데, 이것이 수명이 제한된 이유입니다. 그는 동물의 다양한 수명을 설명했습니다. 다른 번호가능한 세포 분열. 나이가 들면서 분열하는 세포의 능력을 고갈시킨다는 그의 생각은 매우 대중적이었습니다.

1912-1913년에 A. Carrel과 A. Ebeling은 체외의 닭 심장 섬유아세포에 대한 실험에 의존하여 적절한 조건에서 세포가 거의 무제한으로 증식할 수 있음을 보여주었습니다. 에 과학 세계필멸의 유기체를 구성하는 체세포는 잠재적으로 불멸이라는 반대 개념이 확립되었습니다.

따라서 기대 수명의 한계에 대한 이유는 호르몬 조절 수준을 포함하여 세포 외 생리 학적 수준에서 찾기 시작했습니다. 이 아이디어의 인기가 매우 높았기 때문에 이 "규칙"에 대한 다양한 예외는 단순히 무시되었습니다.

E. Swim은 1956년에 많은 작품을 연구하고 자신의 연구를 수행한 후 Carrel의 가르침을 수정하기로 결정했습니다. 무제한 분열이 가능한 세포는 비특이적 변성을 겪는다는 결론에 이르렀다. 세포 증식 중지는 접종원의 크기, 독성 환경 또는 유리에서 세포가 증식할 수 없는 것과 같은 요인으로 인한 방법론적 인공물이 아니라는 중요한 결론도 도출되었습니다. 셀은 분할 수에 제한이 있습니다. 하지만 기존 개념을 깨는 것은 쉽지 않았다.

60년대와 70년대에 L. Hayflick은 인간 섬유아세포의 장기 배양 결과에 대한 일련의 과학 및 대중 과학 기사를 발표했습니다. 그의 논문은 Swim의 발견을 확인했고 큰 관심과 광범위한 홍보를 불러일으켰습니다. 이 현상을 Hayflick 한계라고 합니다.

세포분열을 제한하는 이유는 무엇입니까? 세포 분열 카운터가 있습니까? 신체 조직의 세포는 전문화되어 있으며 일부는 분화 과정에서 신경 세포와 같은 분열 능력을 단순히 잃습니다. 나이가 들어감에 따라 세포 구조가 마모되고 복구 메커니즘(회복), 세포 유사 분열의 복잡한 시스템이 더 적은 강도로 작동합니다.

물론 그렇습니다. 비교적 최근에는 염색체 텔로미어의 길이와 인간의 나이의 의존성에 주목하게 되었다. 텔로미어는 염색체의 끝입니다. 나이가 많을수록 평균 길이가 짧은 것으로 나타났습니다. 각 세포 분열은 텔로미어 길이의 감소로 이어지며, 이는 염색체 복제의 메커니즘, 정확히는 중합효소의 특성으로 설명됩니다.

텔로미어 길이가 증가하면 세포 분열 수가 증가한다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 텔로미어가 수집되는 영역 주변 많은 수의다양한 유전자. 텔로미어 길이의 변화가 텔로미어 근처에 위치한 특정 영역의 발현에 반영되었을 가능성이 큽니다. 현재 이 분야에 대한 연구는 상당히 활발합니다.

암세포가 생리학적으로 젊고 끝없이 분열하는 능력이 있는 이유를 생각해 본 적이 있습니까? 많은 암세포주는 수십 년 동안 존재해 왔으며 활성이 감소하는 경향을 보이지 않습니다. 물론 암세포는 단순화됩니다.

암세포는 이 한계를 우회하는 다양한 메커니즘을 가지고 있습니다. 이 세포는 건강한 세포보다 대사가 더 활발합니다. 빈번한 분열은 그들이 딸 세포 사이에 분포되어 있기 때문에 지속적으로 요소를 재생성해야한다는 사실로 이어집니다.

따라서 그들은 항상 나이든 것보다 더 높은 잠재력을 가진 젊은 단백질을 가지고 있습니다. 따라서 케이지는 실제로 마모되지 않습니다. 건강한 세포에 대한 Hayflick 한계를 극복하려고 하면 어떻게 될까요? 이 작업이 절대적으로 환상적이지 않다는 것이 밝혀졌습니다. 그러한 효소 텔로머라제가 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그 임무는 염색체의 텔로미어를 증가시키는 것이며 분화된(특수화된) 세포에서만 비활성화됩니다.

활성화하려고 하면 어떻게 될까요? 오랫동안 텔로머라아제가 활성화된 분화된 세포가 암세포의 특징을 획득했다는 사실에 모든 것이 달려 있었습니다. 연구 결과 텔로머라아제가 작용하는 세포가 정상적인 성질을 갖도록 텔로머라아제를 변화시키는 것이 가능했다.

한편으로 Hayflick 한계를 극복하면 일부 유형의 분화된 세포를 충분히 얻을 수 있습니다. 그러나 이 제한은 본질적으로 보호 목적으로 설정됩니다. 어떤 이유에서든 세포가 통제 불능 상태가 되어 신체가 세포를 죽이지 않거나 강제로 자살(아폽토시스)을 일으키면 오랜 시간 분열하여 주변 정상 세포를 억압하게 됩니다. 마치 암의 경우처럼 말입니다. 그러므로 이 길을 아주 조심스럽게 내려갈 필요가 있습니다.

소개

인체의 노화와 인간의 수명연장 문제는 주요 주제거의 모든 인간 문명에 관심이 있었습니다. 인체의 노화 기전에 대한 연구는 현재 매우 시급한 과제로 남아 있습니다. 하나만 지적하자면 인구 통계 지표: XXI 세기 초까지 선진국 65세 이상 인구의 비율은 10-14%입니다. 이용 가능한 예측에 따르면 이 수치는 20년 안에 두 배가 될 것입니다. 인구 노화 포즈 현대 의학상당한 기간 동안 활동적인 노년의 상태에서 수명을 연장하는 작업을 포함하여 아직 해결되지 않은 많은 작업. 유기체의 노화 메커니즘에 대한 아이디어 없이 이 거대한 문제를 해결하는 것은 불가능합니다. 우리는 세포 노화의 메커니즘과 유전적으로 결정된, 즉 태어나서 죽을 때까지 인체에 내재된 메커니즘에 대한 논의에만 집중할 것입니다.

헤이플릭 제한

1961년, 미국 세포학자인 Leonard Hayflick은 다른 과학자 P. Moorhead와 함께 인간 배아 섬유아세포의 배양에 관한 실험을 수행했습니다. 이 연구자들은 개별 세포를 영양 배지에 넣었습니다(인큐베이션 전에 조직이 트립신으로 처리되어 조직이 개별 세포로 해리됨). 또한 L. Hayflick과 P. Moorhead는 아미노산, 염 및 기타 저분자량 성분의 용액을 영양 배지로 사용했습니다.

섬유아세포 분열은 조직 배양에서 시작되어 세포층이 일정 크기가 되면 반으로 나누고 다시 트립신을 처리하여 새로운 혈관으로 옮겼다. 이 구절은 세포 분열이 멈출 때까지 계속되었습니다. 정기적으로 이 현상은 50분할 이후에 발생했습니다. 분열을 멈춘 세포는 잠시 후 죽었다. L. Hayflick과 P. Moorhead의 실험은 세계 여러 나라의 여러 실험실에서 여러 번 반복되었습니다. 모든 경우에 결과는 같았습니다. 분열하는 세포(섬유아세포뿐만 아니라 다른 체세포도)는 50-60회 계대 후에 분열을 멈췄습니다. 임계값체세포의 분열을 Hayflick 한계라고 합니다. 흥미롭게도 체세포의 경우 다양한 종류척추 동물에서 Hayflick 한계는 다른 것으로 밝혀졌으며 이러한 유기체의 수명과 상관 관계가 있습니다.

그들은 약 50분할 후에 죽고 이 한계에 가까워지면 노화의 징후를 보입니다.

이 경계는 인간과 다른 다세포 유기체 모두에서 완전히 분화된 모든 세포의 배양에서 발견되었습니다. 최대 분열 수는 세포 유형에 따라 다르며 유기체에 따라 훨씬 더 다양합니다. 대부분의 인간 세포의 경우 Hayflick 제한은 52개 분할입니다.

Hayflick 경계는 텔로미어의 크기 감소와 관련이 있으며, 염색체 말단의 DNA 스트레치입니다. 세포에 활성 텔로머라제가 없으면 대부분의 체세포가 그러하듯이 DNA 중합효소가 DNA 분자의 말단을 복제할 수 없기 때문에 각 세포 분열에 따라 텔로미어의 크기가 감소합니다. 그럼에도 불구하고 이 현상으로 인해 텔로미어는 세포 주기당 몇 개의 (3-6) 뉴클레오티드만큼 매우 천천히 단축되어야 합니다. 현재, 노화에 대한 후성유전학적 이론이 제안되었는데, 이는 주로 이동 게놈 요소의 노화 관련 탈억제에 의해 야기되는 DNA 손상에 반응하여 활성화되는 세포 재조합효소의 활성에 의한 텔로미어 침식을 설명합니다. 일정 수의 분열 후 텔로미어가 완전히 사라지면 세포주기의 특정 단계에서 세포가 얼어 붙거나 20 세기 후반에 발견 된 부드러운 세포 파괴 현상 인 apoptosis 프로그램이 시작되어 그 자체가 나타납니다. 세포 크기의 감소 및 파괴 후 세포 간 공간으로 들어가는 물질의 양 최소화.

메모

또한보십시오

위키미디어 재단. 2010년 .

다른 사전에 "Hayflick Limit"이 무엇인지 확인하십시오.

한계 또는 Hayflick 한계(eng. Hayflick 한계) 발견자 Leonard Hayflick의 이름을 따서 명명된 체세포 분열의 경계. 1965년 Hayflick은 세포 배양에서 분열하는 인간 세포가 대략 다음과 같이 죽는 것을 관찰했습니다... Wikipedia

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중립성을 확인하십시오. 토론 페이지에는 세부 정보가 있어야 합니다... Wikipedia

전자현미경하에서 HeLa 세포분열에 사용되는 HeLa "불멸" 세포주 과학적 연구. 바닥이 있었다 ... Wikipedia

염색체가 텔로미어에 의해 보호되는 방식을 발견한 공로로 2009년 노벨상을 받은 이후로 전 세계의 실험실에서 "생물학적 나이"를 결정하기 위한 텔로미어 길이 측정을 제공하기 시작했습니다. 예를 들어, 모스크바의 한 기관에서 이 분석은 고객에게 18,000루블의 비용이 듭니다. 이 발견의 본질은 무엇이며 텔로미어의 길이가 사람의 기대 수명에 영향을 미치며 이 검사에 돈을 쓸 가치가 있습니까? 이것이 오늘 제 기사입니다.

헤이플릭 제한

1961년 Leonard Hayflick은 인간 섬유아세포의 배양을 관찰하면서 50개의 분열 후에 배양의 죽음을 발견했습니다. 세포는 배지에서 배지로 옮길 수 있고 일정 기간 동안 동결될 수 있지만 해동 후에도 이미 얼마나 많은 분열이 일어났고 최대 50번까지 분열되었는지 어떻게든 "기억"했습니다. 이 현상은 과학자의 이름을 따서 명명되었습니다. - Hayflick 한계 - 설명할 수 없는 몇 년 동안 남아 있었지만 그때도 그들은 유전자에 프로그램된 사람의 기대 수명에 대해 이야기하기 시작했습니다.

1971년 Aleksey Olovnikov는 Hayflick 한계가 고리로 닫혀 있지 않은 DNA를 가진 세포의 특징인 반면 원형 DNA를 가진 박테리아는 제한 없이 증식한다는 것을 알아차렸습니다. 과학자는 가설을 세웠다 절제술, 이는 선형 DNA로 세포 분열의 한계가 세포 분열 시 염색체 말단 부분의 불완전한 복사에 기인함을 시사한다. Olovnikov의 아이디어는 독창적이고 동시에 단순하여 남학생에게도 설명하기 쉽습니다. 나는 그것을 문맥에 넣으려고 노력할 것이다. 진화론.

세포가 분열할 준비를 할 때 DNA 중합효소 효소는 염색체를 따라 이동하여 복제합니다. 염색체에 고리 구조가 있으면 효소는 성공적으로 완전한 원을 완성하고 사본의 끝이 서로 붙어 새로운 세포의 염색체를 형성합니다.

단세포 생물의 시대에 염색체는 고리 구조를 가졌습니다. 그러나 때로는 돌연변이의 결과로 새로운 염색체의 끝이 서로 붙어 고리를 형성하지 않고 DNA 가닥이 열린 채로 남아있는 경우가있었습니다. 이것이 선형 염색체를 가진 박테리아가 나타난 방법입니다. 이러한 염색체를 받은 세균은 자신의 분열 차례가 되었을 때 복제의 문제에 직면했습니다. 선형 염색체의 끝에 도달한 중합효소는 멈추고 효소의 길이와 거의 같은 말단 영역을 복사할 수 없습니다.

이 아이디어는 Olovnikov가 모스크바 주립 대학에서 Hayflick의 실험에 대한 강의를 듣고 지하철을 탔을 때 떠올랐습니다. 그는 "선형 염색체의 중합효소에 일어나는 일은 기차의 두 번째 객차가 막다른 골목에 도달하지 못하고 기관차의 길이와 같은 거리에서 멈추는 것과 유사하다"고 추론했다. 그러나 자연이 선형 염색체를 가진 박테리아의 문제를 어떻게 해결했는지 이해하기 위해 진화론으로 돌아가 봅시다.

선형 염색체를 형성하는 경향은 딸 세포에 유전될 수 있으며, 각 세대마다 딸 박테리아의 게놈이 단축되었습니다. 박테리아에 필수적인 유전자가 제대로 복제되지 않은 것으로 판명되자 그 군체는 성장을 멈추고 죽었습니다. 따라서 처음에는 선형 염색체를 가진 박테리아가 자연 선택의 결과로 빠르게 제초되었습니다.

그러나 이러한 박테리아 중 일부는 우발적인 바이러스 삽입의 결과로 염색체에 추가 말단을 받았는데, 이는 일종의 예비 역할을 했습니다. 염색체의 이러한 말단 부분은 중요한 유전자를 위협하지 않고 각 분할마다 단축될 수 있습니다. Olovnikov는 선형 인간 염색체의 끝에 이러한 영역의 존재를 가정하여 이들을 휴지기(현대 이름 - 텔로미어).

좋아, 하지만 조만간 텔로미어가 50-100-200분열 후에 소모될 것이고 선형 염색체를 가진 박테리아 콜로니의 죽음은 불가피해 보인다. 더욱이, 선형 염색체는 인간을 포함한 모든 기존의 다세포 유기체에 대한 DNA 구성의 유일한 변종입니다. 왜 겉보기에 결함이 있는 선형 염색체가 고도로 발달된 유기체에 이르게 되었습니까? 아마도 최초의 다세포 생물의 경우 무기한 분열하는 능력이 해로운 것으로 판명되었습니다. 당신의 세포가 방해받지 않고 두 배로 증가한다고 상상해보십시오. 아름다운 몸배아 바이오매스로. 그러나 최초의 다세포 유기체는 면역 체계와 호르몬 체계, 그리고 세포 분열을 조절하는 다른 메커니즘을 갖고 있지 않았습니다. 아마도 이것이 자연 선택이 선형 염색체를 가진 단세포 유기체에서 발생한 다세포 유기체를 선호한 이유일 것입니다.

따라서 텔로미어는 유한하고 자연은 번식을 필요로 합니다. 텔로미어를 단축하지 않고 하나의 접합체에서 수조 개의 세포로 인체가 형성되는 것을 어떻게 설명할 수 있습니까? 이 모순을 해결하기 위해 독창적인 올로브니코프는 텔로미어가 특별한 효소를 생성할 수 있다고 예측했고, 그는 그 이름을 지었습니다. 탠덤 폴리머라제(현대 이름 - 텔로머라제). 수년 후, 미국 과학자들은 Olovnikov의 추측을 실험적으로 확인하고 텔로머라제가 염색체 끝에 부착될 수 있고 매트릭스 역할을 하여 텔로미어를 증가시킬 수 있음을 증명하여 2009년 노벨상을 수상했습니다.

인간의 Hayflick 한계

현대 동물과 인간 유기체에서 Hayflick 한계의 문제는 그다지 관련이 없습니다. 지금까지는 텔로미어 길이와 기대 수명 사이의 관계를 확립하는 것이 불가능했습니다. 따라서 텔로미어 길이 연구에 돈을 지불하기 위해 서두르지 마십시오. 또한, 세포 분열을 제한하는 이 메커니즘은 암을 멈추게 하지 않을 것입니다. 줄기 세포와 암세포는 모두 텔로머라제의 활성을 증가시켜 염색체의 텔로미어를 쉽게 증가시킵니다. 좋은 예 American Henrietta Lacks의 자궁경부 종양에서 60년 전에 얻은 세포 배양이 도움이 될 수 있습니다. 그녀의 세포는 여전히 전 세계의 실험실에서 사용되며 우주로 날아가 폭발시켰습니다. 원자 폭탄, 그들은 백신과 암 치료제 개발에 사용되었으며, 올해는 이에 대한 장편 영화까지 제작했습니다. 유명한 HeLa 세포 (에서 그니에타 라 cks)는 그 여성과 그녀의 아이들에서 살아남았고, 그들의 바이오매스 측면에서 볼 때 그들 모두를 합친 것보다 여러 번 더 커졌습니다. 따라서 텔로머라제는 Hayflick 한계 문제를 쉽게 해결합니다.

또한 줄기세포의 비대칭 분열 능력은 텔로머라제의 참여 없이 헤이플릭 한계(Hayflick limit) 문제를 해결할 뿐만 아니라 각 세포 분열에 따라 빈도가 증가하는 돌연변이 축적 문제도 해결한다. 줄기 세포 분열에 대한 새로운 데이터는 개별 세포뿐만 아니라 전체 유기체의 잠재적인 불멸에 대한 전제 조건을 만듭니다.

비대칭 분할 - 불멸의 가능성

한 세포의 분열이 두 개의 딸 세포의 형성으로 끝나는 것이 논리적입니다. 그 중 하나는 원래 염색체를 포함하고 두 번째 딸 세포는 사본을 얻습니다. 고리염색체를 가진 세포분열을 이야기하더라도 딸세포는 서로 동등하지 않다. DNA를 복제하는 과정에서 필연적으로 복제를 받은 딸세포로 가는 오류가 발생하기 때문이다. 염색체. 선형 염색체로 세포 분열에 대해 이야기하면 사본을받은 딸 세포는 더 많은 돌연변이를 포함 할뿐만 아니라 단축 된 텔로미어를받습니다. 따라서 신체에서 줄기 세포 분열의 많은 주기 후에 원래 염색체를 가진 하나의 세포가 있고 다른 모든 세포에는 돌연변이가 있는 단축된 사본이 포함될 것이라고 가정할 수 있습니다.

몇 번의 분열 주기 후에 세포의 점진적인 성숙(분화)이 있다는 것을 고려하면, 조만간 원래 염색체를 가진 세포가 그 세대의 모든 세포와 마찬가지로 그 기능을 완수한 수십억 개의 혈액 세포로 죽을 것입니다. 피부 또는 장 상피는 매일 죽습니다. 이 시나리오에서 우리는 자궁에 있는 우리 몸에 저장된 원래 줄기 세포가 모두 소모되고 필연적으로 돌연변이가 나이와 함께 축적되고 텔로미어가 불가피하게 단축된다는 것을 인정할 수 밖에 없습니다. 이것은 우리 몸의 피할 수 없는 쇠약과 죽음에 대해 오랫동안 설명된 방법입니다.

그러나 1975년 비대칭 분열 가설이 제기되어 줄기 세포의 분열은 두 개의 딸세포가 아닌 하나의 딸세포로 끝나는 것으로 끝나고 두 번째 세포는 줄기세포로 남는다는 가설을 세웠다. 2010년에 실험적으로 원본 염색체와 그 복제물의 분포 과정이 비대칭적임이 확인되었습니다. 원래의 염색체가 줄기세포에 남아 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 줄기,복제물은 딸 세포에서 끝나며 제한된 수명을 가진 점진적으로 분화하는 세포 군집을 형성합니다.

이 시나리오에서 줄기 세포는 말 그대로 자급자족할 수 있는 무궁무진한 잠재력을 가지고 있습니다.

1. 돌연변이를 축적하지 않고 텔로미어 없이 남겨질 위험 없이 원래의 DNA를 보존합니다.
2. 거의 분열하지 않고 단백질을 합성하지 않으며 대사적으로 약하게 활동합니다. 이는 다른 세포가 산소와 영양, 중독 및 방사선 부족에서 생존하기가 더 쉽다는 것을 의미합니다.
3. 성숙한 세포로 분화하지 않고 일생 동안 소비되지 않습니다.

결론

제 연구실에서 저는 단 10일 만에 이 거대한 혈액 세포 군집을 키웁니다. 각 적혈구는 단일 줄기 세포에서 형성된 수천 개의 어린 적혈구입니다. 식민지의 조상이 그들 중 어딘가에 있고 그러한 식민지를 두 개 이상 형성 할 준비가되어있을 수 있습니다. 호르몬 유사 분열 자극제의 농도를 바꾸는 것으로 충분합니다.

대략 이것은 평생 동안 우리 각자의 골수에서 발생합니다. 대부분의 성숙한 혈액 세포는 몇 분에서 몇 달까지 생존하므로 매일 수십억 개의 혈액 세포를 재생해야 합니다.

그러나 왜 혈액 및 신체의 다른 조직 재생 과정이 나이가 들면서 느려지는가? 나는 줄기 세포가 우리의 일생 동안 생존할 수 있다는 버전을 고수합니다. 그리고 재생 과정의 둔화는 결합 조직에 의한 줄기 세포의 "브릭업(bricking up)"으로 인한 것이며, 그 결과 재생의 필요성에 대한 거대 유기체로부터의 신호 수신을 중단합니다.

왜 이런 일이 발생하는지에 대해 - 다음 시간에 말씀드리겠습니다. 업데이트를 놓치지 않기 위해 - ! LiveJournal 계정이 없는 경우 업데이트를 구독하십시오.