Starenje u ćeliji kulturama. Limit ćelija podjela

Video: mjereno telomere žive duže ili finiti iz Jeunesse

Postoji ograničenje od deobe ćelija?

Ideja da je životinja ćelije su u stanju da samo ograničeni i strogo određeni broj odjeljenja, podignuta je 1882. godine Vajsman (Vajsman 1882), Mechnikov se razgovaralo detaljno (1907), a sada je dobio eksperimentalni potvrdu (Micklem et al., 1975- Reincke et al., 1975- Botnick et al., 1976) i postao osnovu broja teorije starenja (Olovnikov, 1973- Holliday, 1975).

"Starenje" staničnih kultura se često vidi kao glavni dokaz ograničene mogućnosti ćelija podijeliti (Marx, 1974 Reincke et al., 1975- Hirsch, 1977).

Zaista, utvrđeno je da su mnogi replikativnu kulture starenje ćelija javlja samo u toku podjela ćelija i nije direktno vezana za intenzitet njihov metabolizam.

Na primjer, ako je privremeno potisnuti podjela ćelija u kulturama humanih fibroblasta (smanjenje temperature, smanjenje koncentracije u serumu u srednjem kulturi, povećanje gustoće populacije), a zatim ponovno stvoriti uvjete za rast, u takvim kulturama replikativnu smrt nastupa u roku koji je jednak vremenu provedenom kulture neproliferiruyugtsem države.

U isto vrijeme udvostručuje broj počinjenih stanovništva ćelije ne mijenja (vidi:. Gavrilov, Gavrilova, 1978). Prema tome, "doba" i "životni vijek" ćelijske kulture treba odrediti ne kalendarskom vremenu, a veliki broj podjela, počinio ćelije (tzv mitotska vremenu) (Dell Orco 1974- Goldstein, Singal, 1974 Gavrilov, Yaguzhinskii, 1978).

Praktično mitotska vremena izražen kao broj subkultura (prolaza), pod pretpostavkom da je jedan prolaz u omjeru 1: 2 odgovara jednoj populaciji dupliranja (Cristofalo, 1972- Goldstein, 1974), a jedan udvostručenje - podjela jedne kulture ćelija (Marx, 1974).

Na primjer, kulture ljudskih embrionalnog diploidne fibroblasti mogu izdržati oko 50 + 10 prolaza u omjeru 1: 2 (Hayfiick, 1965) - stoga vjerujem da ova kultura obavezuje 50 dupliranja stanovništva (Hayfiick, Cristofalo 1969- 1972), a ćelije kulture može udio 50 puta (Marx, 1974 Dubin, Razumovich, 1975).

Međutim, poznato je da su mnoge ćelije u tijelu (kao što je crijevnu sluznicu ćelije kože, hematopoeze i limfnog ćelija) su u mogućnosti da dijele mnogo više od 50 puta (Dubin, Razumovich, 1975- Cameron, Thrasher, 1976- Hirsch, 1977). Ovo neslaganje izazvala sumnje u mogućnost korištenja ćelijske kulture za modeliranje povezanih sa starenjem promene koje se dešavaju u organizmu (Cristofalo, 1972- Cameron, Thrasher, 1976).

Utvrđeno je, međutim, da je razlog za ovaj spor je u pogrešnom obračun udvostručenje i podjele. Prvo, utvrđeno je da je dan nakon kultivacije kulture ljudskih fibroblasta preživio samo 50-70% mladih staničnoj kulturi replikaciju (Cristofalo et al., 1970), a samo 25% starog ćelijske kulture replikaciju (Good, 1972).

Stoga 40-60 prolaza (približno dupliranja) 80-120 odgovaraju pravi dupliranja stanovništvo (s obzirom na smrt ćelija) (Good, 1972). Drugo, nisu svi fibroblasti preživio kultivacije rad, sposoban podjele, udio podjele ćelija se znatno smanjuje kada replikativno starenje (vidi. Gore). S obzirom na ovu činjenicu i kontinuirano smrt ćelija je izračunao da 40-60 prolaza u kulturi ljudskih fibroblasta odgovaraju 120-160 ćelije divizije (Dobro, 1972- Hirsch, 1977).

Prema drugom, preciznije izračunavanje ove vrijednosti je 170 + 30 divizija (Gavrilov Yaguzhinskii, 1978). Treće, utvrđeno je da je "mrtav" kultura ljudskih fibroblasta je i dalje 10-20% ćelija koje mogu podijeliti (Cristofalo, Sharf, 1973- Milo, Hart, 1976) - tako da uopće nema razloga da govorimo o postojanju ograničenja u broju podjela sve mobilne kulture.

Osim toga, analiza kinetike rasta ljudskih fibroblasta kulture pokazala je da je apsolutni broj podjele ćelija u odnosu na ukupan broj stanovnika fibroblasta (m. E. Uzimajući u obzir rad kultivacije) nikad se smanjuje i na kraju "život" kultura raste prvenstveno zbog formiranja nondividing ćelija. To znači da je replikativno starenje kultura nije zbog nestanka podjele fibroblasta, a njihovi razrjeđivanje sa ne-dijeljenjem ćelija (Gavrilov, Yaguzhinskii, 1978).

Stoga, kultura može biti ograničene "život"Čak i ako dio svojih ćelija podijeljena na neodređeno vrijeme. Kao specifičan primjer, razmotrite model baziran na shemi predložene ranije (Osgood, 1959) za hematopoetskih stanica.

Prema ovom modelu, u kulturama humanih fibroblasta, postoje 2 vrste se razmnožavaju ćelija: n-ćelija koje su u stanju da ograničen broj podjela (oko 100), okrećući zatim dijeljenjem i ćelija koje dijele bez ograničenja, i stalno nastali iz a-ćelija broj n-ćelija.

U najjednostavnijem slučaju, ovi uvjeti ispunjeni, a ako ćelije dele asimetrično u jednu ćeliju koja je identičan roditelju (i ćelija), a drugi - u kategoriji n-ćelija. Trenutno, asimetrična podjela se smatra karakteristična većina ćelija u organizmu (Hirsch, 1977).

U takvim asimetrične podjele i broj ćelija ne može se povećati. Lako je primjetiti da je model stanovništvo razrjeđivanje podjele ćelija je neizbježan, tako da će kulturi ćelija imaju ograničen "životni vijek", čak i ako na prvi se sastoji u potpunosti od "besmrtan" i ćelija.

Zaista, ispostavilo se da je ovaj jednostavan model može kvalitativno opisati kinetiku replikativnu starenja kulture ljudskih fibroblasta (Gavrilov, Yaguzhinskii, 1978).

Mogući mehanizmi replikativno starenje ćelija kulture

U ovom trenutku, specifični mehanizmi replikativnu starenja ćelija kultura su nepoznati, a postojeći brojne pretpostavke mogu se svesti na dvije uopštene nagađanja. Akumulacija poremećaja koncept, oštećenja ili greške s obzirom na proces replikativno starenje kao rezultat nesavršenosti različitih intracelularne sistema kao što su prijenos informacionog sistema genetski.

Prema prebacivanje hipoteza replikativno starenje - proces kvazidifferentsirovki kulture ćelija, slična diferencijacija stanica u organizmu (Gavrilov, Gavrilova, 1978).

Među mnogim hipoteze akumulacije kršenja bila široko rasprostranjena "greška katastrofa" hipoteza Orgulje (Orgulje, 1963- Holliday, 1975), prema kojem na translaciona nivou akumuliraju grešaka, što je dovelo do daljeg smanjenja tačnost sistema genetske prijenos informacija.

Međutim, analiza eksperimentalnih potvrda hipoteze Orgulje ispostavilo se da nijedan od njih ne dokazuje valjanost ove hipoteze (Gavrilov, Gavrilova, 1978). Najozbiljniji pobijanje hipoteze akumulacije oštećenja su rezultati eksperimenata na replikaciju infekcije mladi i stari kulture herpes virusa (Holland et al., 1973- Hayfiick, 1974), vezikularni stomatitis (Holland et al., 1973- Pitha et al., 1974) i polio (Holland et al., 1973- Hayfiick, 1974 Pitha et al., 1974).

U ovim studijama, virusna infekcija je korišten kao metoda za procjenu stanja stari mobilni kulture replikacije. Glavna prednost virusnih testa je da nam omogućava da okarakteriše ukupno stanje ćelije i identificirati prekršaja, bez obzira na njihove specifične prirode.

Osim toga, ova metoda je osjetljiva, jer omogućava da otkriju efekat analoga aminokiselina, gustoća naseljenosti u stanju ćelije (Pitha et al., 1975). Na primjer, utvrđeno je da amino kiseline analoga beznačajan aditiva koji smanjuju kultura stopa rasta je samo 20%, što je dovelo do 5-10 puta smanjenje broja zaraznih viriona proizvedeno od jedne ćelije (Danner et al., 1978).

Ako replikativno starenje je stvarno uzrokovana akumulacijom kršenja u ćelijama, test virus otkriti sljedeće promjene u ćelijama "starih" kulture: smanjenje stope formiranja i sazrijevanja virusa, smanjenje broja viriona proizvodi jednu ćeliju, pad specifične infektivnosti virusa i povećati njihovu termo labilnost, povećala udio mutanta virusa promijeniti elektroforetski spektar virusnih proteina.

Međutim, nijedan od ovih promjena su otkrivene (Holland et al., 1973- Hayfiick, 1974 Pitha et al., 1974, 1975). To znači da je za replikativno starenje postoji značajan pad tačnost sistema prijenosa informacija i pasti sintezu mogućnosti ćelije.

Nedavno, hipoteza veći priznanje pretpostavlja diferencijacija stanica u kulturi, prema kojem replikativnu starenja uzrokovan prebacivanje način ćelijski metabolizam, nije kompatibilan sa podjelom (Finch, 1976- Rheinwald, zelena, 1977- Bell i dr., 1978).

Ova hipoteza je u skladu sa na račun podjele koje se javljaju tokom replikativno starenje. Zaista, širok spektar objekata je pokazano da je metabolizam je često potrebno da se prebacite deobu ćelija, a kritična tačka u ovom prekidač podudara sa DNA sinteze. Stoga diferencijacija hipoteza je u skladu s činjenicom da je "sjećanje" broj podjela kada replikativno starenje javlja u jezgru.

Očigledno, ovdje smo suočeni sa univerzalnim mehanizmom prebacivanje metabolizma, koji još nije studirao (Truman, 1976- Gavrilov, Gavrilova, 1978). Diferencijacija hipoteza predviđa da će hibridni ćelije formiran od postreplicative i transformiše ćelije mora biti u stanju podijeliti. Zaista, čini se da heterokaryons postreplicative fibroblasta ćelije ljudskog sa heteroploid zlatnom hrčak je u stanju da napravi 100 ćelija generacije (Goldstein, Lin, 1972).

Također je pokazala da je jezgra postreplicative ljudskih fibroblasta nakon hibridizacije s HeLa ćelija ili transformacije ljudske fibroblaste počeo sintetizirati DNK (Norwood et al., 1975). Ustanovljeno je da replikativno starenje ljudskih fibroblasta kulture zbog nestanka neširenju nuklearnog histona mRNK proteina koji su uključeni u aktiviranje genoma u ćeliji podjela (Stein, Burther, 1975).

Ovaj fenomen se objašnjava dobro, s obzirom na sljedeće eksperimentalne činjenice: replikativno starenje varira spektra nuklearnog proteina i to mijenja hromatin strukturu tako da svoju matricu aktivnost protiv sinteza RNA je smanjena (Baserga, Nicolini, 1976). Shodno tome, replikativno starenje može se smatrati kao proces uključivanja genoma aktivnosti, tj. E. kao proces diferencijacije.

Za razliku od koncepta akumulacije oštećenja diferencijacije hipoteza lako se slaže s činjenicama o nonuniversal prevalencija replikativno starenje, reverzibilnost postreplicative prelaznog stanja, visoke preciznosti i brzine postreplicative biohemijske procese u ćelijama i male brzine smrti ovih ćelija.

Na kraju, to samo pokazuje da je ograničen "životni vijek" kultura ljudskih epidermalnih keratinocita je povezana sa diferencijacije ovih ćelija (Rheinwald, Green, 1977). Što se tiče fibroblasti, poznato je da ove ćelije mogu razlikovati u kulturi za proizvodnju fisijskih adipocita (Portugal, 1979).

Moguće je da je ovaj proces osnova replikativno starenje fibroblasta, ali neuspjeh kulture srednje o brojnim faktorima (npr biotin) ometa normalan izraz nove fenotipa. Prema tome, iako je hipoteza diferencijaciju ćelija u kulturi nije definitivno dokazano, to je znatno bolje odgovaraju dostupnih eksperimentalnih podataka od poremećaja koncept skladištenja.

Korelacija između starenja višećelijskih organizama i kulture stanica

Gerontologa interesa za vrlo fenomen "starenja" ćelijske kulture je u velikoj mjeri određuje kako je povezana sa starenjem. Određeni korespondencija između ova dva fenomena zaista postoje (Cristofalo, 1972- Hayfiick, 1977- Gavrilov, Gavrilova, 1978).

Na primjer, utvrđeno je da je replikativnu životni vijek ćelije kulture smanjen sa povećanjem dobi od donatora ćelija (Schneider, Chase, 1976- Schneider, Mitsui, 1976). Osim toga, "životni vijek" ćelije kultura dobijenih iz različitih životinja je u korelaciji sa životni vijek ovih životinja (Hayfiick, 1975).

Međutim, ove činjenice ne dokazuju da je osnova starenja je ograničena sposobnost svojih ćelija podijeliti. Ako je to bilo tako, onda sve normalne ćelije životinja će imati ograničen "život" kulture.

U stvari, postoji veliki broj kultura životinjskih ćelija sposoban neograničen rast (Cristofalo, 1972- Finch, 1976). Prigovor Hayflick (Hayfiick, 1977) da takve ćelije mogu imati odstupanje od normalne diploidnih kariotip, trenutno se ne može prihvatiti, jer je "starenje" kultura ljudskih fibroblasta diploidne kariotip i ne zadržavaju.

Zaista, replikaciju stari ljudski fibroblasti sadrže 6% i 43% poliploidnih aneuploidni ćelija (Thompson, Holliday, 1975). Hayflick sa drugim izjavama koje neograničena sposobnost da podijeli samo karakteristika transformiše ćelija (Hayflick, 1965), također ne mogu složiti.

Na primjer, normalne ćelije Drosophila imaginal diskovi su sposobni neograničenog rasta (Finch, 1976). S druge strane, kultura pilećih fibroblasta transformiše sarkom virus Rous, ima ograničene replikativnu životni vijek (Ponten, 1970- Leblond-Larouche, Morais, 1976).

Prema tome, sve transformacije ili promjene kariotipa nisu direktno vezani za "starenje" ćelijske kulture.

Istraživanje "starenja" ćelijske kulture nam omogućava da se utvrdi razloge za smanjenje mitotska aktivnost i mehanizama podjele ćelija regulacije. To može biti korisno u proučavanju obrazaca smanjenja sposobnost regeneracije tkiva i atrofije tokom starenja.

Udio u društvenim mrežama:

Povezani