Ограничение способности к самообновлению

Главный механизм защиты от вышеперечисленных воздействий - постоянное самообновление, деление клеток. Повреждаемые различными разрушающими факторами клетки заменяются новыми, более молодыми. Эта способность наблюдается в первой половине жизни и постепенно исчезает во второй. 11а первом этапе жизни клетки способны довольно быстро делиться, иначе говоря, обновляться. При этом какие бы повреждающие факторы ни действовали на организм, если клетки обновляются быстрее, чем происходит процесс накопления повреждений, организм остается молодым и здоровым. Однако с определенного момента процесс обновления замедляется, а затем и вовсе прекращается, и организм погибает. В чем смысл этого явления?

В 1961 г. американский геронтолог Л. Хейфлик установил, что «в пробирке» клетки кожи - фибробласты - могут делиться не более 50 раз. В 1971 г. А.М. Оловников предложил гипотезу, соглас- но которой «предел Хейфлика» объясняется тем, что при каждом клеточном делении укорачиваются теломеры - концевые участки хромосом. В какой-то момент они укорачиваются настолько, что клетка уже не может делиться и теряет жизнеспособность. Открытие в 1985 г. фермента теломеразы, достраивающего укороченные теломеры в половых клетках и клетках опухолей, обеспечивая их бессмертие, стало подтверждением теории Оловникова.

Как правило, после 50 делений клетка погибает, но это число делений дает предел в 94-110 лет жизни. Р. Клатц и Р. Голдман в своей книге «Эра молодости» так описывают процесс прекращения работы клетки: «Когда молекула ДНК воспроизводит себе подобную, для нее это не обходится без потерь - кончик молекулы уменьшается. И это происходит при каждом очередном делении, пока молекула не истощается совсем и уже не может выполнять свою функцию. Когда ученые обнаружили эту особенность, они пристальнее посмотрели на хромосомы. Оказалось, что на их концах находятся некие подобия наконечников - теломеры. Именно они сокращаются при делении клеток и являются теми самыми часами старения, которых хватает как раз на 50-60 делений. “Стирание” теломеры приводит и к еще одному неприятному последствию. Молекулы оказываются абсолютно беззащитными перед воздействиями различных повреждающих факторов, так как именно теломера, по мнению сегодняшней науки, словно наконечник, защищает всю хромосому. Итак, хромосомы оказываются беззащитными, повреждения клетки продолжаются, самовоспро- изводиться она уже не может, и тут происходит самое страшное. У геронтологов есть подозрение, что клетки просто “кончают жизнь самоубийством” - при малейшем подозрении, что они оказываются ненужными или даже могут представлять опасность для своих соседей - других клеток. В организме как бы срабатывает некая программа, подобная компьютерной, которая вычисляет представляющие опасность клетки и уничтожает их, давая возможность другим чувствовать себя в безопасности. Найден и “киллер” - белок рбб, который начинает вырабатываться в клетке, как только получена команда на самоуничтожение».

Исследователи из Университета Колорадо полагают, что тело- мераза играет центральную роль в развитии до 90% онкологических заболеваний. Они расшифровали структуру энзима теломе- разы, играющего центральную роль в образовании большинства разновидностей раковых опухолей (Nature Structural & Molecular Biology, 2006). Отсутствие информации о структуре теломера- зы длительное время препятствовало разработке перспективных методов терапии, основанных на блокировании действия этого энзима. Основная функция теломеразы заключается в активизации концевых сегментов хромосом в клетках человеческого эмбриона в период его активного роста. В большинстве клеток взрослого организма энзим полностью инактивирован, однако при онкологических заболеваниях он вновь начинает действовать, вызывая неконтролируемое размножение клеток злокачественных опухолей. В своем исследовании ученые использовали инфузорию тетрахимену. Впервые теломераза, полностью идентичная по своей структуре человеческому энзиму, была выделена при исследовании именно этого одноклеточного. При помощи сложных биохимических манипуляций ученым удалось идентифицировать неизвестные фрагменты теломеразы, проследить порядок их взаимодействия и впервые восстановить детализированную трехмерную структуру энзима. На поверхности полностью сформированной теломеразы располагается глубокая борозда. Считается, что при помощи этого углубления энзим прикрепляется к концу хромосомы, прежде чем вступить с ней в дальнейшее взаимодействие. Данная гипотеза полностью подтвердилась, когда посредством небольших структурных изменений в этой области ученым удалось полностью нейтрализовать энзим.

Ученые всего мира активно экспериментируют с теломерами. И уже нашли способ продлить им жизнь. Для этого в клетки вводится специальное вещество, синтезирующее фермент, с помощью которого теломеры удлиняются и клетка приобретает способность делиться в 2 раза больше, чем ей отпущено природой. В опытах группы «Герои» после введения теломеразы клетка дает уже свыше 100 делений. Биотехнологическая фирма Gcron только что начала клинические испытания методики лечения рака, направленной против ферментов, которые восстанавливают теломеры. В раковых клетках этот механизм работает неправильно: «отстригаемые» после каждого деления теломеры нарастают вновь. Препарат, изготовленный Geron, должен это прекратить, после чсч'о опухоль неизбежно угаснет.

Журнал New Scientist (2008) приводит результаты эксперимента на мышах в 11ационалыюм институте Испании по изучении рака под руководством М. Бласко. Опыты показали, что фермент, называемый теломеразой, может стать основным ингредиентом «эликсира вечной молодости». Подопытные мыши жили на 50% дольше средней продолжительности их жизни. Также у них было меньше жира, лучше была координация действий, и они быстрее расщепляли сахар. Этот фермент способен превращать обычную смертную клетку в клетку бессмертную. Это подтверждают и недавние опыты в США, установившие, что повышение уровня теломеразы в клетках белых кровяных телец помогает им бороться с заболеваниями. Теломераза добывается из растения астрагал, часто применяемого в китайской медицине без каких-либо известных побочных эффектов. Он защищает нити Д1IK в хромосомах, которые утончаются по мере деления клеток. В конечном счете они утончаются настолько, что клетка погибает. Поддержание высокого уровня теломеразы может помочь задержать процесс старения. Однако остаются и опасения. Клетки раковой опухоли производят теломеразу в больших количествах. Ученые, в частности, не исключают и того, что клетки могут начать непроизвольно делиться, как во время рака.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >