Соматических клеток старение

У млекопитающих и птиц большинство нормальных клеток проявляет поразительную несклонность делиться неопределенно долго. Это отличает их от стабильных культивируемых клеточных линий, таких как ЗТЗ, в которых, видимо, произошли какие-то генетические изменения, делающие их бессмертными . Например, фибробласты, взятые от человеческого плода, при выращивании в стандартной среде осуществляют только около 50 удвоений популяции к концу этого периода пролиферация замедляется и затем останавливается, и все клетки, пробыв некоторое время в состоянии покоя, погибают. Такие же клетки, взятые от 40-летнего человека, перестают делиться примерно после 40 удвоений, а от 80-летнего - примерно после 30 удвоений. Фибробласты от животных с более короткой продолжительностью жизни прекращают деление в культуре после меньшего числа циклов. По аналогии со старением организма в целом это было названо клеточным старением. Клеточное старение представляет собой загадочный феномен. Короткие запрограммированные серии клеточных делений, которые заканчиваются дифференцировкой, -характерная особенность эмбрионального развития разд. 16.3.4), однако трудно представить себе, как клетки могли бы в течение долгого времени отсчитывать свои митотические циклы и останавливаться, пройдя, скажем, 50 делений. Согласно одной из теорий, клеточное старение - это результат катастрофического накопления самовоспроизводящихся ошибок биосинтетических механизмов клетки эти ошибки несущественны в природных условиях, где большинство животных гибнет от других причин задолго до того, как у них подвергнется старению значительное число клеток. С этой точки зрения клеточное старение просто отражает черты несовершенства в физиологии клетки, которые вполне естественны при очень слабом давлении отбора, направленного на их элиминацию. Однако в этом случае необходимо было бы объяснить, каким же образом клетки зародышевого пути, бессмертные клетки культивируемых линий и даже обычные соматические клетки при некоторых специальных условиях (описанных ниже) способны к бесконечной пролиферации. Другая гипотеза состоит в том, что клеточное старение-это результат механизма, который выработался для защиты от рака путем ограничения роста опухолей. Однако подобная защита представлялась бы неэффективной, так как пятидесяти циклов деления вполне достаточно [c.423]

Мутации в половых клетках передаются по наследству и могут проявляться в фенотипе потомства как наследственная болезнь, связанная со структурным и функциональным изменением белка. В соматических клетках мутации могут вызвать различные функциональные нарушения, такие, как непереносимость некоторых пищевых и лекарственных веществ, предрасположенность к определенным заболеваниям, преждевременное старение, а иногда трансформацию клеток и развитие опухолей. [c.88]

Хромосомные аномалии, возникающие в соматических клетках в постнатальном периоде, могут вызывать различные последствия остаться нейтральными для клетки, обусловить гибель клетки, активировать деление клетки, изменить функцию. Хромосомные аномалии возникают в соматических клетках постоянно с невысокой частотой (около 2%). В норме такие клетки элиминируются иммунной системой, если они проявляют себя чужеродно. Однако в некоторых случаях (активация онкогенов при транслокациях, делециях) хромосомные аномалии являются причиной злокачественного роста. Например, транслокация между хромосомами 9 и 22 вызывает миелолейкоз. Облучение и химические мутагены индуцируют хромосомные аберрации. Такие клетки гибнут, что наряду с действием других факторов способствует развитию лучевой болезни, аплазии костного мозга. Имеются экспериментальные доказательства накопления клеток с хромосомными аберрациями в процессе старения. [c.165]

Клеточное деление у многоклеточных животных зависит от сложных социальных регуляторных механизмов, и пролиферация различных типов клеток контролируется различными сочетаниями белковых факторов роста. Они действуют в очень малых концентрациях, и многие из них служат локальными химическими медиаторами, позволяющими регулировать плотность клеточной популяции. Кроме того, большинство нормальных клеток неспособно делиться без прикрепления к внеклеточному матриксу. При недостатке факторов роста или при невозможности прикрепиться к матриксу клетки останавливаются после митоза, переходя в особое состояние покоя —Со из которого после добавления факторов роста они могут выйти лишь через несколько часов. Когда клетка вышла из состояния Со и прошла точку рестрикции в она быстро проходит фазы 8, 02 и М независимо от прикрепления или факторов роста. В пролиферирующей клеточной популяции переход через точку рестрикции представляет собой событие типа всё или ничего , которое, подобно радиоактивному распаду, характеризуется определенной вероятностью осуществления. В дополнение к непосредственному контролю клеточной пролиферации существуют еще долговременные механизмы, приводящие к старению и прекращению деления нормальных соматических клеток млекопитающих в культуре после ограниченного числа циклов деления. [c.425]

Изучение биологических механизмов старения на отдельных клетках [1513]. Гипотеза о том, что причины старения и смерти можно свести к свойствам отдельной клетки, впервые была высказана зоологом Вейсманом около ста лет назад. Он предположил, что причины естественной смерти лежат в ограниченной способности соматических клеток к воспроизведению. В одной из его публикаций мы читаем, что смерть происходит оттого, что изношенная ткань не может обновляться вечно, поскольку способность к росту посредством клеточных делений утрачивается со временем (Вейсман, 1891 [1693]). Вейсман был также первым, кто предположил, что слишком долгая жизнь многоклеточного организма после периода репродукции и заботы о потомстве принесла бы вред виду в целом. [c.220]

Каким же образом трансформированная клетка избегает последствий накопления таких ошибок Судя по всему эта проблема до сих пор не нашла своего решения. Рассматривается несколько возможных механизмов [1513] и, в частности, реактивация в норме супрессированных механизмов коррекции и более быстрая селективная элиминация клеток, содержащих такие ошибки. В заключение отметим, что соматические мутации, вероятно, играют какую-то роль в процессах нормального старения и канцерогенеза. Однако насколько велик их вклад, в настоящее время почти неизвестно. [c.222]

Третья группа гипотез — теория соматических мутаций — включает много предположений. Молекулы, несущие жизненно важную информацию, подвержены постепенному изнашиванию. Это означает, что они будут передавать неверную информацию, которая приведет к постепенному накоплению дефектов в клетках, тканях и органах это постепенное изнашивание функций является старением. Поскольку ДНК в клетке — основная молекула, несущая информацию, предполагается, что старение каким-то образом включает изменения нуклеиновых кислот. [c.148]

В ряде работ изучалась связь между старением организма донора и числом делений, которые претерпевают его соматические клетки in vitro. Если клетки прекращают делиться в культуре из-за того, что они исчерпали максимальное число делений, их способность к делению ш vitro должна уменьшаться с увеличением возраста донора. В двух работах такая зависимость действительно была обнаружена [1547 1630]. Другое следствие, которое можно было бы вывести из этой гипотезы, состоит в том, что клетки короткоживущих видов должны обладать способностью к меньшему числу делений, чем клетки долгоживущих видов. Это предположение подтвердилось при сравнении людей (максимальная продолжительность жизни которых равна 110 годам) и мышей (3,5 года). Мышиные фибробласты ш vitro могут претерпевать только 14-28 делений. Однако при анализе других видов связь между видоспецифической продолжительностью жизни и способностью клеток к делению не прослеживается. Отметим также, что клетки, взятые даже у очень старых людей, сохраняют способность пройти примерно 20 делений. [c.221]

Значение мутаций не так велико в соматических клетках организма в отичие от мутаций в половых клетках. Мутация в соматической клетке может привести к дисфункции или даже гибели этой клетки или ее потомков, но поскольку каждый орган состоит из многих миллионов клеток, эффект одной или двух мутаций не будет значимым. Однако соматические мутации, как предполагается, могут явиться причиной возникновения опухолей и старения. Об этом будет подробно говориться в гл. 9 и 10 соответственно. В отличие от соматических клеток мутации, происходящие в половых клетках, могут оказать губительное действие на потомство. [c.99]

Воздействие на живой организм различных мутагенных факторов внешней среды, в первую очередь, химических и физических, приводит к накоплению патологических мутаций, которые нередко оказывают неблагоприятное влияние на жизнедеятельность как отдельных клеток, так и организма в целом. При этом мутации, возникающие в половых клетках, мог)пг приводить к спонтанным абортам, врожденным порокам развития, мертворождениям, к увеличению частоты наслелственных заболеваний. Мутации, возникающие в соматических клетках, способны инициировать развитие злокачественных новообразований, сокращать продолжительность жизни, вызывать преждевременное старение, а также неблагоприятно воздействовать на целый ряд жизненно важных функций организма. В связи с этим проблемам, связанным с индуцированным мутагенезом, уделяют пристальное внимание. Основные закономерности индуцированного мутационного процесса у человека на генном, хромосомном и геномном уровнях изложе11Ы в многочисленных работах, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом. Большая часть исследований проводится на соматических клетках, — наиболее доступным и удобным объекте исследования. При изучении индуцированного мутагенеза основное внимание уделяют следующим вопросам спектру мутаций количественной зависимости частоты мутаций от дозы мутагена и его качества (т.е. вида) репарации повреждений ДНК особенностям действия малых доз мутагена влиянию антимутагенов индивидуальной чувствительности организма. [c.151]

Исследование проблемы старения нормальных клеток многоклеточных организмов имеет весьма интересную историю. Впервые мысль о том, что нормальные соматические клетки животных и человека детермениро-ванно должны терять способность к делению и гибнуть, была высказана великим немецким биологом Августом Вейсманом в 1881 г. Эта мысль не казалась очевидной. Приблизительно в это же время исследователи научились переводить клетки животных и человека в культуру, т.е. культивировать их in vitro при подборе соответствующих сред. В начале века известный хирург, один из основателей техники культивирования клеток in vitro, лауреат Нобелевской премии Алексис Каррель поставил эксперимент, который продолжался 34 года. В течение этого срока он культивировал клетки фибробластов, полученных из сердца цыпленка. Опыт был остановлен, потому что автор был уверен, что клетки можно культивировать вечно. Эти результаты убедительно демонстрировали, что старение не является отражением процессов, проходящих на клеточном уровне. [c.599]

Обсуждая проблему клеточного старения, мы высказали мысль, что клетками часто управляют долговременные внутриклеточные программы, поэтому текущее пролиферативное поведение клетки зависит от предыстории воздействия определенных факторов за много клеточных поколений до этого (разд. 13.3.10). Хотя взаимоотношения между долговременными и кратковременными механизмами контроля все еще остаются загадкой, по-видимому, в тех и других участвует много одинаковых молекул, в том числе факторов роста и продуктов протоонкогенов. В процессе эмбрионального развития программы деления клеток могут быть удивительно сложными и четкими. Это ярко продемонстрировано, например, на нематоде aenorhabditis elegans, оплодотворенное яйцо которой делится так, что производит в точности 959 ядер соматических клеток взрослого животного уже начато изучение некоторых генных продуктов, участвующих в реализации этой программы (разд. 16.3.3). [c.436]

Гипотеза состоит в том, что ДНК соматических клеток организма первоначально содержит правильную информацию. Затем различные процессы (неправильная репликация, стрессы окружающей среды и др.) могут привести к тому, что информация становится все более и более искаженной. Искаженная информация ДНК означает, что синтез белка и, следовательно, структура и функции клетки будут менее совершенными. Известно, что продолжительность жизни животных в какой-то мере контролируется генетически, что число хромосомных аберраций в клетках печени мышей увеличивается с возрастом и что увеличивается с возрастом анэуплоидия в лимфоцитах периферической крови человека однако неизвестно, являются ли эти аномалии результатом старения или проявлением связанного с возрастом болезненного состояния. Если естественное старение является результатом соматических мутаций в молекуле ДНК, то излучение идеально подходит для индукции эффектов, характерных для старения, поскольку, как уже неоднократно говорилось в этой книге, излучение вызывает существенное повреждение ДНК. [c.148]

При половом размножении признаки, появившиеся в результате сО магических мутаций, потомкам не передают ся и для эволюции никакой роли не играют. Но в индивидуальном развитии они могут влиять на формирование признака чем в более ранней стадии развития возникла соматическая мутация, тем большим окажется участок ткани, несущий данную мутацию. Такие особи называются мозаиками. Мозаиками, например, являются люди, у которых цвет одного глаза отличается от цвета другого, или животные определенной масти, у которых на теле появились пятиа другого цвета, и т. п. Не исключена возможность, что сома-гические мутации, влияющие на метаболизм, являются одной из причин старения (см. главу X). Установлено, что в клетках злокачественных опухолей изменен кариотип, нарушена нормальная наследственная информация. Возможно, причиной этого являются соматические мутации. [c.148]

История изучения процессов клеточной габели (599). Ограничения роста соматических клеток в культуре. Апоптоз, теломеры и теломераза (600). Зависимость скорости роста от концентрации лимитирующего субстрата и параметров клеточного цикла. Старение клетки в процессе роста (600). Многостадийность клеточного цикла (603). Старение клетки в процессе роста (605). Кинетические модели апоптоза (611). [c.715]

Содержание соматических клеток в молоке, ирь воспалительных заболеваниях молочной железы в молоке появляется большое количество соматических клеток. В молоке здоровых животных преобладают эпителиальные клетки, образующиеся в вымени в процессе естественного старения и обновления тканей. Эти клетки являются постоянной -составной шстью молока. Повышенное содержание в молоке соматических клеток, особенно лейкоцитов, свидетельствует о том, что молоко получено от больного жпво.тпого Одновременно в молоке обнаруживается и большое количество микробов — возбудителей маститов — патогенных стафилококков, гемо-литическнх стрептококков и др. [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология