GuruHealthInfo.com

Стареене в клетъчни култури. Лимит на клетъчното делене



Видео: измерва теломери живеят по-дълго или FINITI от Jeunesse

Има ограничение на клетъчното делене?

Идеята, че животинските клетки са в състояние да направят само ограничен и строго определени брой дивизии, е бил повдигнат през 1882 Вайсман (Вайсман, 1882), Мечников беше обсъден в детайли (1907), а сега е получил експериментално потвърждение (Micklem и др., 1975- Reincke и сътр., 1975- Botnick и сътр., 1976) и се превръща в основа на редица теории на стареене (Olovnikov, 1973 Holliday, 1975).

"Стареене" клетъчна култура често се разглежда като основен доказателство за ограничен способността на клетките да се разделят (Marx, 1974- Reincke и сътр., 1975- Hirsch, 1977).

Всъщност, беше установено, че много репликативна стареене клетъчна култура се появява само по време на клетъчното делене и не е пряко свързана с интензивността на техния метаболизъм.

Например, ако временно подтискане на клетъчното делене в култивирани човешки фибробласти (намаляване на температурата, като намалява концентрацията на серум в културалната среда, увеличаване гъстотата на населението), и след това отново се създадат условия за растеж, в такива култури репликативна смъртта настъпва в рамките на период, равна на времето, прекарано култура neproliferiruyugtsem състояние.

В същото време удвояване на броя на извършеното клетъчна популация не се променя (вж. Гаврилов, Гаврилова, 1978). Ето защо, "възраст" и "продължителност на живота" на клетъчни култури трябва да се определя не от календарно време, както и редица подразделения, извършени клетки (така наречените митотичен време) (Dell Орко 1974- Голдщайн, Singal, 1974- Гаврилов, Yaguzhinskii, 1978).

Практически митотичен време, изразена като броя на субкултури (преходи), предполагайки, че един пасаж в съотношение 1: 2 съответства на една популация удвояване (Cristofalo, 1972- Goldstein, 1974), и едно удвояване - участък на една клетъчна култура (Marx, 1974).

Например, култура на човешки ембрионални диплоидни фибробласти могат да издържат около 50 + 10 пасажи в съотношение 1: 2 (Hayfiick, 1965) - следователно вярваме, че тази култура се ангажира 50 удвоявания на популацията (Hayfiick, Cristofalo 1969, 1972), и клетките на културата могат споделят 50 пъти (Marx, 1974- Dubin, Razumovich, 1975).

Въпреки това, известно е, че много клетки в организма (като чревната лигавица клетки, кожата, хематопоетични и лимфоидни клетки) са в състояние да споделят много повече от 50 пъти (Dubin, Razumovich, 1975- Камерън, побойник, 1976 г. Хирш, 1977). Това несъответствие изрази съмнения във възможността за използване на клетъчни култури за моделиране, свързани с възрастта промени, настъпили в организма (Cristofalo, 1972- Камерън, побойник, 1976).

Установено е обаче, че причината за това противоречие е на неправилно изчисляване на удвояване и деление. Първо, това е установено, че един ден след субкултивиране култура на човешки фибробласти оцелели само 50-70% от млад репликация клетъчна култура (Cristofalo и сътр., 1970) и само 25% от стария клетъчна култура репликацията (добър, 1972).

Затова 40-60 пасажи (явни дублирания) 80-120 съответстват на истинските удвоявания на населението (с отчитане на клетъчна смърт) (Добри, 1972 г.). На второ място, не всички фибробласти оцелели при субкултура работа, с възможност за разделяне, делът на делящите се клетки се намалява значително, когато за деление стареене (вж. По-горе). Предвид този факт и непрекъснато клетъчна смърт на Изчислено е, че 40-60 пасажа в култура на човешки фибробласти съответстват на 120-160 на клетъчното делене (Good, 1972- Хирш, 1977).

Според друга, по-точно изчисляване на тази стойност е 170 + 30 дивизии (Гаврилов Yaguzhinskii, 1978). На трето място, беше установено, че на "мъртви" култури на човешки фибробласти все още е 10-20% от клетките, които могат да се разделят (Cristofalo, Sharf, 1973 Мило, Харт, 1976) - така че по принцип няма причина да се говори за съществуването на граница на броя на разделения всички клетъчна култура.

Освен това, анализът на кинетиката на растеж на човешки фибробластни култури показва, че абсолютният брой на делящите се клетки спрямо общото население на фибробласти (т. Е. Като се има предвид операция субкултивиране в) никога не намалява и в края на културата "живот" расте главно поради образуването на неделящи клетки. Това означава, че репликативна стареене културата не се дължи на изчезването на разделителните фибробласти, и разреждането им с не-делящи се клетки (Гаврилов, Yaguzhinskii, 1978).

Ето защо, културата може да бъде ограничено "живот"Дори ако част от неговите клетки, разделен за неопределено време. Като конкретен пример, помислете за модел, основан на схемата, предложен по-рано (Осгуд, 1959) за хемопоетични клетки.

Според този модел, в култивирани човешки фибробласти, има 2 вида на пролифериращи клетки: N-клетки, които са в състояние да направят ограничен брой отделения (100), обръщат след това да се раздели и А-клетки, които разделят без ограничение и непрекъснато образува от а-клетки множество от п-клетки.

В най-простия случай, тези условия са изпълнени, и ако клетките се делят асиметрично за образуване на една клетка, която е идентична на родителя (и клетките), и от друга - в категорията на N-клетки. Понастоящем асиметричен разделяне се счита характерна черта на повечето клетки в тялото (Hirsch, 1977).

В такъв асиметричен делене и клетъчния брой не може да бъде увеличена. Лесно е да се забележи, че модел разреждане на населението на делящите се клетки е неизбежно, така че клетъчната култура ще има ограничен "живот", дори и ако в началото е съставен изцяло от "безсмъртен" и клетки.

Всъщност се оказа, че този прост модел може да се опише качествено кинетиката на репликация или стареене култура на човешки фибробласти (Гаврилов, Yaguzhinskii, 1978).

Възможни механизми на клетъчни култури репликативна стареене

В момента, специфичните механизми на клетъчни култури репликативна стареене са известни, и съществуващите множество предположения могат да бъдат намалени до двата обобщени предположения. Нарушения натрупване концепция, повреждане или грешки обмислят процес за деление стареене в резултат на несъвършенства на различни вътреклетъчни системи като прехвърлянето на генетичната информационна система.

Според хипотезата на превключване репликативна стареене - процес kvazidifferentsirovki клетки култура, подобна диференциация на клетки в тялото (Гаврилов, Гаврилова, 1978).

Сред много хипотези натрупване на нарушения е широко "катастрофа грешка" хипотеза Orgel (Orgel, 1963- Holliday, 1975), съгласно който на транслационно ниво натрупват грешки, което води до допълнително намаляване на точността на системите за генетични обмен на информация.

Въпреки това, анализът на експериментално потвърждение на Orgel на хипотеза се оказва, че нито един от тях не доказва валидността на тази хипотеза (Гаврилов, Гаврилова, 1978). Най-сериозната опровергаването на хипотезата за натрупване щети са резултатите от експерименти върху репликацията на инфекция млади и стари култури на херпес вируси (Холандия и др., 1973 Hayfiick, 1974), везикулозен стоматит (Холандия и др., 1973 Pitha и др., 1974), и полиовирус (Холандия и др., 1973 Hayfiick, 1974- Pitha и сътр., 1974).

При тези проучвания, вирусна инфекция се използва като метод за оценка на състоянието на старата клетъчна култура репликацията. Основното предимство на вирусен тест е, че тя ни позволява да характеризира цялостното състояние на клетката и се идентифицират нарушения, независимо от техния специфичен характер.

В допълнение, този метод е чувствителен, тъй като позволява да се открият ефекта на амино киселинни аналози и гъстотата на населението в състояние на клетките (Pitha и сътр., 1975). Например, беше установено, че аминокиселинни аналози незначителни добавки, които намаляват скоростта на растеж на културата е само 20%, което води до 5-10-кратно намаление на броя на инфекциозните вириони, произведени от единична клетка (Danner и сътр., 1978).

Ако репликативна стареене наистина е причинена от натрупването на нарушения в клетките, изпитването на вируса ще разкрие следните промени в клетките на "стари" култури: намаляване на скоростта на образуване и узряване на вируси, намаляване на броя на вириони, произведени от една клетка, спадът на специфичната инфекциозността на вируса и да повиши тяхната термична лабилност, повишена делът на мутантни вируси промените електрофоретичен спектър от вирусни протеини.

Въпреки това, нито един от тези промени са били открити (Холандия и др., 1973 Hayfiick, 1974- Pitha и сътр., 1974, 1975). Това означава, че за репликация или стареене е оценимо намаляване на точността на системите за пренос на информация и да падне, синтезиращи възможности клетки.

Напоследък все хипотеза признаване поема диференциация на клетки в култура, според която репликативна стареене, причинени от изключване на режим на клетъчния метаболизъм, не е съвместима с деление (Финч, 1976 г. Rheinwald, зелено, 1977 г. Bell и сътр., 1978).

Тази хипотеза е в съответствие с профила на районите, които се случват по време на репликация или стареене. Наистина, голямо разнообразие от обекти е показано, че метаболизъм често е необходимо да преминат клетъчното делене, и критичната точка в този ключ съвпада с синтеза на ДНК. Затова диференциация хипотеза е в съответствие с факта, че "спомни" броя на деленията, когато се появи за деление стареене в ядрото.

Очевидно е, че тук сме изправени пред един универсален превключване механизъм на метаболизма, което все още не е проучен (Труман, 1976 г. Гаврилов, Гаврилова, 1978). Диференциацията хипотеза прогнозира, че хибридните клетки, образувани от postreplicative и трансформираните клетки трябва да могат да се разделят. Наистина, изглежда, че heterokaryons postreplicative човешки фибробластни клетки с heteroploid златен хамстер е в състояние да направи 100 клетъчни поколения (Goldstein, Lin, 1972).

Показано е също, че основните postreplicative човешки фибробласти след хибридизация с HeLa клетки или трансформирани човешки фибробласти започнаха да синтезира ДНК (Norwood и сътр., 1975). Установено е, че репликативна стареене на човешки фибробластни култури поради изчезването на ядрените не-хистонови иРНК на протеини, включени в активирането на генома време на клетъчното делене (Stein, Burther, 1975).

Този феномен се обяснява добре, като се има предвид следните експериментални факти: репликативна стареене варира спектър на ядрени протеини и променя структурата на хроматин такава, че неговата матрица активност срещу РНК синтеза се намалява (Baserga, Nicolini, 1976). Следователно репликативна стареене може да се разглежда като процес на превключване геном активност, т.е.. Д. като процес на диференциация.

За разлика от концепциите за натрупване щети диференциация хипотеза лесно се съгласява с факти за nonuniversal разпространение за деление стареене, обратимост postreplicative състояние на преход, с висока прецизност и скорост postreplicative биохимичните процеси в клетките и ниска скорост на смъртта на тези клетки.

На последно място, той просто показва, че ограничен "живот" на култури от човешки епидермални кератиноцити е свързано с диференцирането на тези клетки (Rheinwald, Зелени, 1977). По отношение на фибробласти, известно е, че тези клетки могат да се диференцират в култура за производство на делящи адипоцити (Португалия, 1979).

Възможно е, че този процес е в основата на репликативна стареене на фибробласти, но липсата на културалната среда от редица фактори (например, биотин) пречи на нормалната експресия на нов фенотип. По този начин, въпреки че хипотеза диференциация на клетки в култура не е категорично доказано, че е значително по-добра не съответства на наличните експериментални данни от нарушения съхранение концепция.

Корелация между застаряването на многоклетъчни организми и клетъчни култури

Деронтологистите интерес за много феномена на "остаряване" на клетъчни култури се определя до голяма степен от това как тя е свързана с процеса на стареене. Някои кореспонденция между наистина съществуват тези две явления (Cristofalo, 1972- Hayfiick, 1977 г. Гаврилов, Гаврилова, 1978).

Например, беше установено, че репликативна живота на клетъчните култури намалява с увеличаване на възрастта на донорни клетки (Schneider, Chase, 1976 г. Schneider, Mitsui, 1976). В допълнение, "продължителност на живота" клетъчни култури, получени от различни животни е свързан с продължителността на живота на тези животни (Hayfiick, 1975).

Въпреки това, тези факти не доказват, че на базата на стареене е ограничената способност на неговите клетки да се делят. Ако това беше така, то всички нормални клетки на животни, ще бъде ограничено култура "живот".

В действителност, има редица култури от животински клетки, способни на неограничен растеж в (Cristofalo, 1972- Finch, 1976). Възражение Hayflick (Hayfiick, 1977), че такива клетки могат да имат отклонение от нормалния диплоиден кариотипа, който в момента не може да бъде прието, тъй като също така не на "остаряване" култури от човешки диплоидни фибробластите кариотип запазват.

Всъщност репликация старите човешки фибробласти съдържат 6% и 43% полиплоидни анеуплоидни клетки (Thompson, Holliday, 1975). Hayflick с други изрази, които неограничена способност да се разделят само характеристика на трансформирани клетки (Hayflick, 1965), също не може да се съгласи.

Например, нормалните клетки на Drosophila imaginal дискове са способни неограничен растеж (Finch, 1976). От друга страна, културата на пилешки фибробласти трансформиран от саркома вируса на Раус, е с ограничена продължителност на живота за деление (Ponten, 1970- Leblond-Larouche, Мораис, 1976).

По този начин, всяко преобразуване или промяна в кариотип не са пряко свързани с "застаряването" на клетъчни култури.

Проучване на "остаряване" на клетъчни култури ни позволява да се определят причините за намаляване на митотичния дейността и механизмите на регулиране на клетъчното делене. Това може да бъде полезно в изследването на моделите на намаляване на възможностите за възстановяване на тъканите и атрофия по време на стареенето.
Споделяне в социалните мрежи:

сроден

© 2011—2022 GuruHealthInfo.com