Стареење во клеточни култури. Ограничување на клеточната делба

Видео: мери теломерите живеат подолго или FINITI од Jeunesse

Cодржина

Видео: мери теломерите живеат подолго или finiti од jeunesse
Постои ограничување на клеточната делба?
Можни механизми на клеточни култури репликациски стареење
Корелација помеѓу стареењето повеќеклеточни организми и клеточни култури

Постои ограничување на клеточната делба?

Идејата дека животински клетки се способни да се направи само ограничен и строго дефиниран број на поделби, беше подигнат во 1882 година Weismann (Weismann, 1882), Mechnikov беше разговарано во детали (1907), а сега доби експериментална потврда (Micklem et al., 1975- Reincke et al., 1975- Botnick et al., 1976), и стана основа на голем број на теории на стареење (Olovnikov, 1973- Холидеј, 1975).

"Стареење" култура на клетки често се гледа како главен доказ за ограничен способноста на клетките да се подели (Маркс, 1974- Reincke et al., 1975- Хирш, 1977).

Всушност, тоа беше откриено дека многу репликациски стареење клеточна култура се јавува само за време на клеточната делба и не е директно поврзана со интензитетот на нивниот метаболизам.

На пример, ако привремено потисне клеточната делба во човечките фибробластите (намалување на температурата, намалување на концентрацијата на серумскиот во медиумот на културата, зголемување на густината на населението), а потоа повторно да се создадат услови за раст, во такви култури репликациски смртта се случува во период еднаков на времето поминато култура neproliferiruyugtsem државата.

Во исто време, двојно зголемување на бројот на извршени клеточна популација не се менува (види:. Гаврилов, Гаврилова, 1978). Затоа, "Вардар" и "животниот век" на клеточни култури треба да не е зададен од календарското време, и голем број на поделби, посветена клетки (т.н. Митотичниот време) (Dell Orco 1974- Голдстајн, Singal, 1974- Гаврилов, Yaguzhinskii, 1978).

Практично митотски време изразува како број на субкултури (пасуси), под претпоставка дека еден премин во сооднос 1: 2 одговара на една население удвојување (Cristofalo, 1972- Голдстајн, 1974), и еден удвојување - поделбата на една клеточна култура (Маркс, 1974).

На пример, културата на човековите ембрионалниот диплоидни фибробласти способни да го издржат околу 50 + 10 пасуси во сооднос 1: 2 (Hayfiick, 1965) - затоа веруваме дека оваа култура се обврзува 50 удвојувања население (Hayfiick, Cristofalo 1969- 1972), и на клетките на културата може да удел 50 пати (Маркс, 1974- Dubin, Razumovich, 1975).

Сепак, се знае дека многу клетки во телото (како на цревната слузница клетки, кожата, хематопоетски и лимфоидни клетки) се во можност да ги споделат многу повеќе од 50 пати (Dubin, Razumovich, 1975- Камерон, Thrasher, 1976- Хирш, 1977). Ова несовпаѓање покрена сомневање во можноста за користење на клеточни култури за моделирање на возраст поврзани со промените кои се случуваат во телото (Cristofalo, 1972- Камерон, Thrasher, 1976).

Констатирано е дека, сепак, причината за овој спор е во погрешна пресметка на удвојување и поделба. Прво, тоа е резултат дека еден ден откако subculturing на културата на човековите фибробластите преживеале само 50-70% од младите репликација клеточна култура (Cristofalo et al., 1970), а само 25% од старата култура на клетки репликација (Добро, 1972).

Затоа 40-60 пасуси (очигледно удвојувања) 80-120 одговараат на вистинската удвојувања населението (со оглед на клеточна смрт) (Добро, 1972). Второ, не сите фибробластите преживеа subculturing работа, способни за делење, процентот на клетките е значително намалена, кога репликациски стареење (види. Погоре). Со оглед на овој факт и континуирано клеточна смрт на е пресметано дека 40-60 пасуси во културата на човековите фибробластите одговара на 120-160 на клеточната делба (Добро, 1972- Хирш, 1977).

Според друга, повеќе прецизна пресметка на оваа вредност е 170 + 30 дивизии (Гаврилов Yaguzhinskii, 1978). Трето, се покажа дека на "мртвите" култури на човековите фибробластите се уште 10-20% од клетки кои може да се подели (Cristofalo, Sharf, 1973- Мило, Харт, 1976) - па воопшто не постои причина да се зборува за постоење на ограничување во бројот на поделбите сите клеточна култура.

Покрај тоа, анализата на кинетиката на растот на човековите фибробластот култури покажаа дека апсолутниот број на клетките во однос на вкупното население на фибробластите (м. Е. Земајќи ги во предвид работата subculturing на) никогаш не се намалува, а на крајот на културата "живот" расте првенствено се должи на формирањето на nondividing клетки. Ова значи дека репликациски стареење култура не е поради исчезнувањето на поделбата на фибробластите и разредување со нивните не-клетките (Гаврилов, Yaguzhinskii, 1978).

Затоа, културата може да биде ограничена "живот"Дури и ако дел од своите ќелии поделени на неодредено време. Како конкретен пример, се сметаат за модел врз основа на планот предложен претходно (Осгуд, 1959) за хематопоетски клетки.

Според овој модел, во човечките фибробластите, постојат 2 типа на клетки кои се размножуваат: n-клетки кои се способни да направат ограничен број на поделби (околу 100), претворајќи потоа да се дели и на клетките кои се делат без ограничување, и постојано се формираат од а-клетки голем број на n-клетки.

Во наједноставен случај, овие услови се исполнети, и ако клетките се делат асиметрично да се формира една единствена клетка која е идентична со родител (и клетки), а другиот - во категоријата на n-клетки. Во моментов, асиметрични поделба се смета за карактеристика на повеќето клетки во телото (Хирш, 1977).

Во такви асиметрични поделба и мобилен број не може да се зголеми. Тоа е лесно да се забележи дека моделот разредување на популацијата на клетките е неизбежна, па културата мобилен ќе имаат ограничен "животниот век", дури и ако на прв тоа е составен целосно од "бесмртен" и клетки.

Всушност, се покажа дека овој едноставен модел може квалитативно опишување на кинетиката на репликациски стареење култура на човековите фибробластите (Гаврилов, Yaguzhinskii, 1978).

Можни механизми на клеточни култури репликациски стареење

Во моментов, на конкретни механизми на клеточни култури репликациски стареење се непознати, а постоечките бројни претпоставки може да се намали на две општи претпоставки. Нарушувања на акумулација концепт, штета или грешки со оглед на процесот на стареење репликациски како резултат на недостатоците на различни интрацелуларни системи како што се трансфер на генетската информација систем.

Според префрлување хипотеза репликациски стареење - процес kvazidifferentsirovki клетки култура, слични диференцијација на клетки во телото (Гаврилов, Гаврилова, 1978).

Меѓу многуте хипотези акумулација на повредите е широко распространета "катастрофа грешка" хипотеза Orgel (Orgel, 1963- Холидеј, 1975), според кој, во translational ниво акумулира грешки, што доведува до натамошно намалување на точноста на системите за генетски трансфер на информации.

Сепак, анализата на експериментална потврда на Orgel хипотезата излегува дека ниту еден од нив не се докаже валидноста на оваа хипотеза (Гаврилов, Гаврилова, 1978). Најсериозен побивање на хипотезата за акумулација штета се резултатите од експериментите на репликација на инфекцијата и младите и старите култури на херпес вируси (Холандија et al., 1973- Hayfiick, 1974), везикуларен стоматитис (Холандија et al., 1973- Pitha et al., 1974) и полиовирусот (Холандија et al., 1973- Hayfiick, 1974- Pitha et al., 1974).

Во овие студии, вирусна инфекција се користи како метод за оценување на состојбата на старата култура на клетки репликација. Главната предност на вирусен тест е тоа што ни овозможува да се карактеризираат целокупната состојба на мобилен и да ги идентификува повреди, без оглед на нивната специфична природа.

Покрај тоа, овој метод е чувствителен, како што им овозможува да се открие влијанието на амино киселина аналози, а густината на населението во државата на клетките (Pitha et al., 1975). На пример, беше откриено дека амино киселина аналогни незначителен адитиви кои ја намалуваат стапката на раст култура е само 20%, што доведува до 5-10 пати намалување на бројот на заразни вирионите произведени од една клетка (Danner et al., 1978).

Ако репликациски стареење е навистина предизвикана од акумулација на повредите во клетките, тестот за вирусот ќе се открие од следниве промени во клетките на "старите" култури: намалување на стапката на формирање и созревање на вируси, намалување на бројот на вирионите произведени од една клетка, пад на специфични инфективноста на вирусот и да се зголеми нивната термичка лабилност, зголемена процентот на мутант вируси промена на Електрофоретскиот спектар на вирусни протеини.

Сепак, ниту еден од овие промени се откриени (Холандија et al., 1973- Hayfiick, 1974- Pitha et al., 1974, 1975). Ова значи дека за репликациски стареење постои значително намалување на точноста на системите за пренос на информации и да падне синтетизирање способности ќелија.

Неодамна, за зголемување на хипотезата признавање претпоставува диференцијација на клетки во култура, според која репликациски стареење предизвикано од поставувањето на режимот на клеточниот метаболизам, не е компатибилен со поделба (Финч, 1976- Rheinwald, зелена, 1977- Бел et al., 1978).

Оваа хипотеза е во согласност со сметка на поделбите кои се јавуваат при репликациски стареење. Всушност, широк спектар на предмети што се покажа дека метаболизмот често е потребно да се префрлат на клеточната делба, а критична точка во оваа променлива се совпаѓа со синтезата на ДНК. Затоа диференцијација хипотеза е во согласност со фактот дека "сеќавањето" бројот на поделби кога ќе се појави репликациски стареење во јадрото.

Очигледно, тука сме соочени со универзален префрлување механизам на метаболизмот, која се уште не е проучен (Труман, 1976- Гаврилов, Гаврилова, 1978). Диференцијација хипотеза предвидува дека хибридни клетки формираат од postreplicative и на трансформираните клетки мора да бидат способни да се подели. Всушност, се чини дека heterokaryons postreplicative човечки фибробластен клетки со heteroploid златен хрчак е во можност да се направи 100 мобилен генерации (Голдстајн, Лин, 1972).

Тоа е исто така, покажа дека суштината postreplicative човечки фибробластите по хибридизација со HeLa клетки или трансформирани човечки фибробластите почна да се синтетизираат ДНК (Norwood et al., 1975). Се утврди дека репликациски стареење на човековите фибробластите култури поради исчезнувањето на нуклеарна не-histone mRNAs на протеини кои се вклучени во активирање на геномот за време на клеточната делба (Штајн, Burther, 1975).

Овој феномен се објаснува добро, со оглед на следниве експериментални факти: на репликациски стареење варира спектар на нуклеарна протеини и ја менува структурата на хроматинот таква што нејзината матрица активност против РНК синтеза е намален (Baserga, Nicolini, 1976). Како резултат на тоа, репликациски стареење може да се смета како процес на префрлување геном активност, односно. Е. како процес на диференцијација.

За разлика од концептите на акумулација штета диференцијација хипотеза лесно се согласува со фактите за nonuniversal преваленца репликациски стареење, реверзибилност postreplicative транзицијата државата, висока прецизност и брзина postreplicative биохемиски процеси во клетките и со мала брзина смртта на овие клетки.

Конечно, тоа само покажува дека ограничен "животниот век" на културите на човековите епидермална кератиноцити е поврзан со диференцијација на овие клетки (Rheinwald, зелена, 1977). Што се однесува до фибробластите, познато е дека овие клетки може да се разликува во културата да се произведе фисионен адипоцити (Португалија, 1979).

Можно е дека овој процес е основа на репликациски стареење на фибробластите, но неуспехот на културата медиум за голем број на фактори (на пример, биотин) се меша со нормален израз на нов фенотип. Така, иако хипотеза диференцијација на клетки во културата не е дефинитивно докажано, тоа е значително подобро да одговараат на располагање експериментални податоци од чување на болести концепт.

Корелација помеѓу стареењето повеќеклеточни организми и клеточни култури

Gerontologists интерес на самиот феномен на "стареење" на клеточни култури е во голема мера определена од страна на тоа како се поврзани со стареењето. Одредени преписка помеѓу навистина постојат овие два феномени (Cristofalo, 1972- Hayfiick, 1977- Гаврилов, Гаврилова, 1978).

На пример, тоа беше откриено дека репликациски животниот век на клеточни култури се намалува со зголемување на возраста на донаторски клетки (Шнајдер, Чејс, 1976- Шнајдер, Mitsui, 1976). Покрај тоа, "животниот век" ќелија култури добиени од различни животни е во корелација со животен век на овие животни (Hayfiick, 1975).

Сепак, овие факти не се докаже дека на основа на стареење е ограничената способност на своите клетки да се делат. Да беше така, тогаш сите на нормалните клетки на животните ќе имаат ограничен култура "живот".

Всушност, постојат голем број на културите од животински клетки способни за неограничен раст во (Cristofalo, 1972- Финч, 1976). Приговор Hayflick (Hayfiick, 1977) дека таквите клетки, може да има отстапување од нормалните диплоидни кариотип, во моментов не може да се прифати, бидејќи, исто така, не на "стареење" култури на човековите фибробластот диплоидни кариотип задржани.

Навистина, репликација старата човечки фибробласти содржи 6% и 43% полиплоидни aneuploid клетки (Томпсон, Холидеј, 1975). Hayflick со други изјави дека неограничена способност да се делат само карактеристика на трансформираат клетки (Hayflick, 1965 година), исто така, не можат да се договорат.

На пример, нормалните клетки на Drosophila imaginal дискови се способни за неограничен раст (Финч, 1976). Од друга страна, културата на пилешко фибробластите трансформираат со сарком вирусот на Rous, има ограничена репликациски животен век (Понтен, 1970- Leblond-Ларуш, Morais, 1976).

Така, секоја трансформација или промена во кариотипот не се директно поврзани со "стареење" на клеточни култури.

Истражувањето на "стареење" на клеточни култури ни овозможува да се утврдат причините за намалување на Митотичниот активности и механизми за регулација на клеточната делба. Ова може да биде корисно во проучување на моделите на намалување на регенеративниот капацитет на ткива и атрофија во текот на стареењето.

Сподели на социјални мрежи:

Слични