Кіріспе
Хейфлик шегі немесе Хейфлик құбылысы – қалыпты соматикалық, дифференциацияланған адам жасушасының бөлінуді тоқтату алдында бөлінетін реттерінің саны. Дегенмен, бұл шек дің жасушаларына қатысты емес. Хейфлик шегі туралы ұғымды 1961 жылы американдық анатомист Леонард Хейфлик ұсынды. Макфарлейн Бернет 1974 жылы жарық көрген «Ішкі мутагенез: қартаюға генетикалық көзқарас» кітабында «Хейфлик шегі» деген атауды енгізді. Бірақ, басқа ғалымдар Каррелдің нәтижелерін қайталай алмады. Сондай-ақ, Каррел қолданған жасушалар жеткілікті жас болғандықтан, плурипотентті дің жасушаларын қамтиған болуы мүмкін. Егер олар теломеразаны белсендіретін қоректік заттармен қамтамасыз етілсе, репликативтік қартаюды тежеуге, тіпті кері қайтаруға қабілетті болар еді. Теломераза белсенді плурипотентті дің жасушалары жоқ мәдениеттерде теломераза белсенділігі жоқ жасушалар көбейеді. Олар 50 ± 10 митоз оқиғасының шегіне дейін, Хейфлик зерттеулерінде сипатталғандай, жасушалық қартаюға ұшырайды. Содан кейін Хейфлик, оның байқаған қалыпты жасушалардың көбею қабілетінің тоқтауы вирустық ластанудың, нашар мәдени ортаның немесе белгілі бір артефакттың салдары емес екенін дәлелдеуге кірісті. Хейфлик бұл факторларды себепші деп жою үшін Пол Мурхедпен бірлесіп нақты эксперимент жүргізді. Мурхед – білікті цитогенетик болғандықтан, мәдениеттегі еркек және әйел жасушаларын ажырата алды. Эксперимент келесідей өтті: Хейфлик көп рет бөлінген (40-шы популяциялық екі еселену) қалыпты адам фибробластарын, аз бөлінген (15-ші популяциялық екі еселену) әйел фибробластарымен тең мөлшерде араластырды. Араластырылмаған жасушалар популяциясы бақылау үшін сақталды. Аралас мәдениет 20 рет екі еселенгеннен кейін тек әйел жасушалары ғана қалды. Жасушаның бөлінуі араластырылмаған бақылау мәдениеттерінде күтілгендей тоқтады. Еркек бақылау мәдениеті бөлінуді тоқтағанда, аралас мәдениетте тек әйел жасушалары қалды. Бұл техникалық қателердің немесе ластану вирустарының ескі жасушаларда жасушаның бөлінуінің тоқтауына себеп болмайтынын көрсетті. Вирус немесе артефакт еркек және әйел жасушаларын ажырата алмаса (ал ол ажырата алмайды), қалыпты жасушалардың репликациясының тоқтауы ішкі санау механизмімен реттеледі. Бұл ДНК репликациясының тепе-тең еместігіне байланысты, онда жетекші және артта қалған тізбектер симметриялы түрде көбеймейді. ДНК-ның теломерлік аймағы ешқандай белокты кодтамайды, ол сызықтық эукариотикалық хромосомалардың соңғы аймағындағы қайталанатын кодтардан ғана тұрады. Көптеген бөліністерден кейін теломерлер белгілі бір ұзындыққа жетеді және жасуша қартаюға ұшырайды. Осы кезде жасуша Хейфлик шегіне жетеді. Хейфлик алғаш рет қана қатерлі ісік жасушалары ғана өлмейтінін хабарлады. Бұл оның қалыпты жасушалардың өлтінілетінін көрсеткенге дейін дәлелденбеді. Қатерлі ісікке қарсы ұсынылған емдеу – теломераза ингибиторларын қолдану, олар теломердің қалпына келуіне кедергі келтіріп, жасушаның басқа дене жасушалары сияқты өлуіне мүмкіндік береді.
The Hayflick limit, or Hayflick phenomenon, is the number of times a normal somatic, differentiated human cell population will divide before cell division stops. However, this limit does not apply to stem cells. The concept of the Hayflick limit was advanced by American anatomist Leonard Hayflick in 1961,
Macfarlane Burnet coined the name "Hayflick limit" in his book Intrinsic Mutagenesis: A Genetic Approach to Ageing, published in 1974. However, other scientists have been unable to replicate Carrel's results,
Also, it has been theorized that the cells Carrel used were young enough to contain pluripotent stem cells, which, if supplied with a supporting telomerase activation nutrient, would have been capable of staving off replicative senescence, or even possibly reversing it. Cultures not containing telomerase active pluripotent stem cells would have been populated with telomerase inactive cells, which would have been subject to the 50 ± 10 mitosis event limit until cellular senescence occurs as described in Hayflick's findings. Hayflick next set out to prove that the cessation of normal cell replicative capacity that he observed was not the result of viral contamination, poor culture conditions or some unknown artifact. Hayflick teamed with Paul Moorhead for the definitive experiment to eliminate these as causative factors. As a skilled cytogeneticist, Moorhead was able to distinguish between male and female cells in culture. The experiment proceeded as follows: Hayflick mixed equal numbers of normal human male fibroblasts that had divided many times (cells at the 40th population doubling) with female fibroblasts that had divided fewer times (cells at the 15th population doubling). Unmixed cell populations were kept as controls. After 20 doublings of the mixed culture, only female cells remained. Cell division ceased in the unmixed control cultures at the anticipated times; when the male control culture stopped dividing, only female cells remained in the mixed culture. This suggested that technical errors or contaminating viruses were unlikely explanations as to why cell division ceased in the older cells, and proved that unless the virus or artifact could distinguish between male and female cells (which it could not) then the cessation of normal cell replication was governed by an internal counting mechanism. This occurs due to the uneven nature of DNA replication, where leading and lagging strands are not replicated symmetrically. The telomeric region of DNA does not code for any protein; it is simply a repeated code on the end region of linear eukaryotic chromosomes. After many divisions, the telomeres reach a critical length and the cell becomes senescent. It is at this point that a cell has reached its Hayflick limit. Hayflick was the first to report that only cancer cells are immortal. This could not have been demonstrated until he had demonstrated that normal cells are mortal. A proposed treatment for cancer is the usage of telomerase inhibitors that would prevent the restoration of the telomere, allowing the cell to die like other body cells.
Организміміздің қартаюы
Хейфлик бұл нәтижелері арқылы қалыпты жасушалардың репликациялық қабілетінің шектеулі болуы адамның жасушалық деңгейде қартаюын түсінуге көмектесуі мүмкін екенін айтты. Сонымен қатар, бұрынғы пікірлерге қайшы, қалыпты адам жасушаларының репликациялық қабілеті мен олар алынған донордың жасы арасында кері байланыс жоқ екендігі де көрсетілген. Қазіргі кезде, осы өзгеріс көріністерінің кем дегенде бір бөлігі, жасушалар алынған әртүрлі дене мүшелеріндегі жасушалардың репликациялық санының әртүрлі болуымен байланысты екені анықталды. Әртүрлі түрлерді салыстыру нәтижесінде, жасушалық репликациялық қабілет негізінен түрдің дене массасымен, бірақ одан да көп түрдің өмір сүру ұзақтығымен байланысты болуы мүмкін. Демек, жасушалардың культурада көбейіп өсу қабілетінің шектеулі болуы организмнің қартаюымен тікелей байланысты болуы мүмкін.