Plakja e qelizave është një ngjarje që ndodh në të gjitha qelizat normale in vitro (përqindja e qelizave të tilla në trup është e vogël). Qelizat që rriten në kulturë kanë një jetëgjatësi të kufizuar dhe nuk rriten pas një numri të caktuar ndarjesh. Ata ndalojnë ndarjen dhe përfundimisht vdesin. Prandaj, jetëgjatësia në një kulturë qelizore të vendosur varet nga mosha e dhuruesit. Qelizat që kanë fituar pavdekësinë përmes një periudhe krize transformimi për shkak të ekspozimit ndaj kimikateve ose viruseve, ashtu si linjat qelizore malinje në përgjithësi, kanë aftësinë të ndahen pafundësisht. Një formë tjetër e vdekjes së qelizave, ose vdekja e programuar e qelizave, ndodh në shumë situata fiziologjike, si për shembull gjatë diferencimit të keratinociteve.

Shkenca e plakjes së qelizave quhet citogerontologji. Jetëgjatësia e qelizave normale diploide në kulturë është e kufizuar, është nën kontroll gjenetik dhe mund të modifikohet (hormonet, faktorët e rritjes, etj.).

Shumica e qelizave të gjitarëve, kur vendosen në kulturë, i nënshtrohen një numri të kufizuar ndarjesh qelizore përpara se të hyjnë në një gjendje të pandjeshme dhe joproliferuese të quajtur plakje. Megjithatë, disa rrugë që aktivizohen të vetme ose së bashku mund të ndihmojnë qelizat të anashkalojnë plakjen, të paktën për periudha të kufizuara kohore. Këto përfshijnë rrugën e telomerazës, e nevojshme për të ruajtur skajet e telomereve, dhe rrugët p53 dhe Rb, të nevojshme për të drejtuar plakjen në përgjigje të dëmtimit të ADN-së, shkurtimin e telomereve dhe sinjalet mitogjene, dhe rrugën e faktorit të rritjes të ngjashme me insulinën, e cila mund të rregullojë jetëgjatësinë dhe qelizën. përhapjen. Për të luftuar plakjen qelizore, telomeraza duhet të riaktivizohet dhe p53 dhe Rb të shtypen. Embrionikët janë të pavdekshëm sepse këto rrugë në to janë të rregulluara rreptësisht.

Kështu, qelizat që rriten në kulturë kanë një jetëgjatësi të kufizuar dhe nuk rriten pas një numri të caktuar ndarjesh. Jetëgjatësia e qelizave normale diploide në kulturë është nën kontroll gjenetik dhe mund të modifikohet (hormonet, faktorët e rritjes, etj.).

Qelizat e plakjes mund të mbeten të qëndrueshme për një kohë të gjatë. Kjo tregon se procesi i plakjes dallon qartë nga çdo formë e vdekjes së qelizave, siç është apoptoza, dhe se këto kushte duhet të dallohen. Plakja është gjetur në shumë lloje qelizash te njerëzit dhe gjitarët e tjerë. Këto të dhëna (shih rishikimin nga Cristofalo, ea 1993) tregojnë se plakja është një fenomen i përgjithshëm. Vëzhgimet që tregojnë se fenotipi i plakjes është mbizotërues mbi fenotipin e përjetësuar (Bunn, ea 1980, Muggleton-Harris, ea 1980, Pereira-Smith, ea 1981, Pereira-Smith, ea 1983) janë interpretuar nga shumë autorë të jetës për mua. qelizat normale të kufizuara është një proces i programuar gjenetikisht dhe atë qelizat e pavdekshme humbasin funksionin e një ose më shumë gjeneve të supozuara të plakjes që janë aktive në qelizat normale.

Mund të lexoni më shumë rreth plakjes së qelizave replikative në

Plakja e një qelize - plakja e trupit?

Të gjitha qelizat e trupit prodhojnë substanca specifike - me ndihmën e të cilave transmetohet një sinjal, nxitet përhapja, diferencimi, apoptoza, etj., me rëndësi të veçantë për këtë është fakti se disa qeliza - fibroblaste - ndodhen në të gjithë trupin. rrethon shumë qeliza. Është e mundur që ndryshimet e lidhura me moshën në sintezën dhe përgjigjen e këtyre qelizave ndaj citokinave të ndryshme të çojnë në plakjen e qelizave të tjera në trup. Dhe duke qenë se këto qeliza janë kudo, i gjithë trupi plaket. Kjo dëshmohet nga puna e Jeyapalan JC dhe Sedivy JM nga Departamenti i Biologjisë Molekulare, Biologjisë Qelizore dhe Biokimisë, Universiteti Brown. Në gusht të këtij viti u publikua artikulli i tyre “Plakja e qelizave dhe plakja e trupit”.
Plakja qelizore (plakja) u zbulua për herë të parë në kulturat qelizore dhe përfaqëson një ndalim të pakthyeshëm të ciklit qelizor,
të shkaktuara nga faktorë të ndryshëm. Ka prova që plakja është një lloj mekanizmi emergjent për të mbrojtur kundër formimit të tumorit - një qelizë plaket dhe nuk mund të ndahet, dhe qelizat e tumorit dihet se rriten dhe ndahen në mënyrë të pakontrolluar. Por dihet gjithashtu se plakja e qelizave mund të çojë në një proces tumori dhe kontribuon në plakjen e të gjithë organizmit. Akumulimi i qelizave të plakura çon në plakjen e trupit në tërësi. Shumë qeliza modifikojnë mjedisin e tyre dhe mjedisi ndikon në qelizat e tjera. Ndërsa këto qeliza, kryesisht fibroblaste, plaken, ndryshon edhe mjedisi i qelizave të tjera, gjë që mund të çojë në plakjen e tyre.

Mutacionet mtDNA të varura nga mosha dhe plakja qelizore

Mutacionet e ADN-së mitokondriale (mtDNA) janë një nga shkaqet e shkatërrimit të qelizave të varura nga mosha, i cili nga ana tjetër shkaktohet nga veprimi i (ROS). Por jo të gjitha këto mutacione janë treguar të rëndësishme për plakjen qelizore. Shkencëtarët nga Universiteti i Newcastle, të udhëhequr nga profesori Mark Birch-Machin, po studiojnë rëndësinë fenotipike të mutacionit T414G (zëvendësimi i T me G në pozicionin 414) brenda rajonit të kontrollit të mtADNA, prania e të cilit është treguar në plakje. (duke përfshirë fotoplakjen) lëkura (). Studiuesit demonstruan se gjatë ndarjes së fibroblasteve të lëkurës in vitro në 5 kultura të ndryshme qelizore të izoluara nga individë të moshuar, barra e mutacionit T414G mund të rritet ose ulet me ndarjen e qelizave, duke treguar se nuk ka përzgjedhje të drejtuar kundër këtij mutacioni. Në mbështetje të kësaj, duke përdorur një ndarës qelizor u tregua se niveli i mutacionit T414G nuk lidhet drejtpërdrejt me një ulje ose rritje të numrit të kopjeve të mtDNA, ose me shënuesit e plakjes qelizore (akumulimi i lipofuscinës, prodhimi i ROS). Me sa duket, shpërndarja e mutacionit varet indirekt nga lloji i linjës qelizore. Shkencëtarët arritën në përfundimin se ky mutacion ka pak efekt në prodhimin e ROS dhe plakjen qelizore në fibroblastet e kultivuara.
Studime të tilla të shkaqeve dhe lidhjeve në patogjenezën e plakjes qelizore kanë një rëndësi të madhe për zhvillimin e metodave për të luftuar plakjen.

Plakja e qelizave progenitore endoteliale

Faktori i rritjes së hepatociteve (HGF) dhe faktori i rritjes endoteliale vaskulare (VEGF) janë faktorë potencialisht angiogjenë të rritjes në modelet e kafshëve të ishemisë, por performanca e tyre nuk është konsistente në studimet laboratorike dhe klinike. Shkencëtarët japonezë, duke përfshirë profesorin e famshëm Ryuichi Morishita nga Universiteti i Osakës, u nisën për të studiuar efektin e këtyre faktorëve të rritjes në qelizat paraardhëse endoteliale përmes stimulimit me angiotensin II, i cili njihet si një faktor rreziku për zhvillimin e aterosklerozës (). Studimi zbuloi se HGF, por jo VEGF, zbut plakjen e qelizave pararendëse endoteliale të shkaktuar nga angiotensin II përmes një ulje të γ duke frenuar rrugën e fosfatidilinositol trifosfatit/rac1. Induksioni i fuqishëm i neovaskularizimit nga HGF, por jo VEGF, nga angeotensina II është konfirmuar nga eksperimentet in vivo duke përdorur modele të ndryshme, duke përfshirë minjtë transgjenikë të HGF.
Hulumtimi mbi shkaqet, mekanizmat dhe faktorët që kundërshtojnë plakjen qelizore duke përdorur qasje të ndryshme i ndihmon gerontologët dhe shkencëtarët në specialitete të tjera të gjejnë mjete për të luftuar procesin e plakjes.

f53

Proteina kontrollon ekzekutimin e saktë të programeve gjenetike të trupit - ajo është e përfshirë në zhvillimin e përgjigjes ndaj stresit, mund të inicojë riparimin e ADN-së, ndalimin e ciklit qelizor, plakjen qelizore dhe, mbi të gjitha, -. Është ende e paqartë saktësisht se si p53 ndikon në procesin e plakjes - nëpërmjet nxitjes së apoptozës, nëpërmjet ndalimit të riparimit dhe rigjenerimit, ose nëpërmjet të gjithë mekanizmave të lartpërmendur. Studimet në minj japin rezultate të ndryshme, shpesh kontradiktore. Por një gjë është e sigurt - plakja qelizore dhe plakja e trupit në tërësi janë të lidhura me funksionimin e p53. . Kjo është tema e një artikulli nga shkencëtarët nga Instituti për Studim të Avancuar, Princeton Vazquez A, Bond EE, Levine AJ dhe Bond GL "Genetika e rrugës sinjalizuese p53, apoptoza dhe terapia e kancerit".
Përgjigja ndaj stresit përcakton aftësitë individuale të formimit të tumorit dhe përgjigjen ndaj llojeve të ndryshme të terapisë së kancerit. Shkencëtarët po optimizojnë terapinë në përputhje me nivelin aktual të njohurive. Për këtë ata kreu një studim gjenetik të përbërësve të rrugës sinjalizuese p53 - vetë p53 dhe rregullatorit të tij negativ MDM2, i cili mund të bëhet një objektiv për terapi. Përveç kësaj, polimorfizmat e trashëguara të vetme nukleotide të gjeneve të rrugës sinjalizuese p53 mund të çojnë në rezultate të ngjashme.
Nga të gjitha sa më sipër, del një përfundim shumë i rëndësishëm: studimi i efektit të p53 në plakjen qelizore dhe fillimi i apoptozës ndihmon në zhvillimin dhe optimizimin e luftës kundër kancerit, shumica e të cilave shoqërohen me pleqërinë.

Plakja e qelizave mezotelial

Një grup shkencëtarësh polakë nga Universiteti Mjekësor i Poznanit, duke përfshirë një profesor në Universitetin e Newcastle, studiuan cenueshmërinë dhe llojet e ndryshme të plakjes së qelizave mezotelial peritoneal të njeriut (). Linja qelizore LP-9 me prejardhje nga lëngu ascit dhe linja qelizore mezotelial HOMC me prejardhje nga omentumi përdoren gjerësisht në studime të ndryshme. Supozohet se in vitro ato kanë potencial të ndryshëm replikimi. Studiuesit vendosën të krahasojnë këto linja qelizore në mënyrë që të identifikojnë mekanizmat specifikë të plakjes qelizore . U zbulua se HOMC-të ndahen më pak dhe hyjnë në fazën e plakjes më herët se LP-9. Ky efekt u konfirmua nga rritjet e hershme të niveleve të beta-galaktozidazës së lidhur me plakjen dhe frenuesit e ciklit qelizor p16 (INK4A) dhe p21 (WAF1). Përveç kësaj, një rritje në nivelin e dëmtimit të ADN-së u vu re të 3 herë kur qelizat u nënkulturuan. Në ndryshim nga LP-9, në HOMC zonat e dëmtimit lokalizoheshin kryesisht jashtë dhe gjatësia e telomereve u ul pak gjatë plakjes së qelizave. Krahasuar me qelizat LP-9, HOMC-të hyjnë në fazën e plakjes me nivele shumë më të ulëta të dëmtimit të lipofuscinës dhe ADN-së, si dhe me nivele karakteristike të ulëta të glutationit të reduktuar. Përveç kësaj, HOMC-të sintetizojnë shumë më tepër specie reaktive të oksigjenit në mënyrë spontane ose në përgjigje të oksidantëve të jashtëm. Rezultatet sugjerojnë se, ndryshe nga LP-9, HOMC-të i nënshtrohen plakjes së parakohshme të pavarur nga telomerët e shkaktuar nga stresi, e cila mund të rezultojë nga një cenueshmëri e fortë ndaj .
Ky studim tregon qartë se qelizat e ndryshme plaken ndryshe.

Plakja e qelizave T tek primatët

Një numër studimesh kanë zbuluar ndryshime serioze të lidhura me moshën në funksionimin e limfociteve T. Ndërsa numri i përgjithshëm i qelizave T në gjakun periferik nuk ndryshon dukshëm në pleqëri, ka dallime të qarta në bollëkun relativ të nëntipave të qelizave T. Numri i limfociteve T paraardhës të papjekur rritet me moshën, si dhe përqindja e limfociteve T pjesërisht të aktivizuara që mbajnë markues të fenotipit timik të papjekur. Ka një rritje relative në qelizat T supresore citotoksike dhe një rënie në numrin e qelizave T ndihmëse/induktuese. Defektet funksionale në imunitetin e ndërmjetësuar nga qeliza lidhen me një ulje të popullsisë ndihmëse/induktuese. Qelizat e marra nga njerëzit e moshuar ose kafshët laboratorike janë më pak të afta për t'iu përgjigjur limfociteve alogjene, fitohemaglutininës, konkanavalinës A dhe antigjenit të tretshëm. Limfocitet nga minjtë më të vjetër kanë më pak aftësi për të shkaktuar reaksione refuzimi sesa ato të marra nga individë më të rinj të të njëjtave shtame inbred. Gjysma e njerëzve të shëndetshëm mbi 50 vjeç vuajnë nga mbindjeshmëria e lëkurës. Një ulje e numrit të qelizave T ndihmëse/induktuese dhe funksioneve të imunitetit të ndërmjetësuara nga qeliza shoqërohet me një rritje të numrit të antitrupave dhe reaksioneve autoimune.

Onkoviruset dhe ndalimi i ciklit qelizor

Një tjetër variant i plakjes së qelizave të sistemit imunitar lidhet me infeksionin me onkoviruse . Infeksioni me virusin T-limfotropik njerëzor të tipit 1 (HTLV-1) shkakton disrregullim të proliferimit të limfociteve T, duke çuar në limfomën e qelizave T. Ndryshimet e hershme qelizore pas infeksionit HTLV-1 janë të vështira për t'u studiuar sepse transmetimi i virusit kërkon kontakt qelizë me qelizë, dhe në kulturë qelizat kanë pak kontakt me njëra-tjetrën. Në Departamentin e Mikrobiologjisë dhe Imunologjisë të Universitetit të Shërbimeve të Uniformuara të Shkencave Shëndetësore, shkencëtarët nën drejtimin e profesorit Chou-Zen Giam kryen studime që treguan se qelizat HeLa ndalojnë përhapjen 1-2 ndarje pas infektimit me HTLV-1 ose futjes së gjen tatimor viral ( ). Qelizat HeLa të infektuara me virus, si qelizat me taksë të integruar, karakterizohen nga nivele të larta shprehjeje të p21(CIP1/WAF1) dhe p27(KIP1), anomali mitotike, ndalim në fazën G1 të ciklit qelizor dhe moshë. Në krahasim, qelizat e osteosarkomës njerëzore (HOS) vazhdojnë të ndahen, megjithëse me ulje të ritmeve të rritjes dhe mitozë anormale. Në qelizat HOS, shprehja e p21 dhe p27, të cilat shoqërohen me aktivizimin e rrugës së fosfatidilinozitol 3-protein kinazës (PI3K), është reduktuar ndjeshëm. Reduktimi i p21(CIP1/WAF1) dhe p27(KIP1) në HOS ka të ngjarë të lejojë arrestimin e shkaktuar nga virusi ose gjenet e virusit. Së fundi, infeksioni me HTLV-1 dhe shprehja Tax shkakton ndalim në fazën G1 të qelizave të një linje tjetër, T-limfocitet SupT1. Prandaj përfundimi: Infeksioni HTLV-1 rezulton në ndalimin e ciklit qelizor të shkaktuar nga taksat. Përveç kësaj, qelizat T që përmbajnë mutacione në p21(CIP1/WAF1) dhe p27(KIP1) mund të vazhdojnë të shumohen pas infeksionit. Këto qeliza të infektuara mund
shumohen, grumbullohen aberacione kromozomale dhe përparojnë, duke çuar në kancer.

Faktori i rritjes i ngjashëm me insulinën (IGF) dhe plakja qelizore

Me kalimin e moshës, njerëzit përjetojnë probleme me sistemin muskuloskeletor, përfshirë për shkak të ndryshimeve patologjike në disqet ndërvertebrale. Njerëzit e moshuar kanë shumë qeliza të plakura në disqet e tyre. Qelizat e vjetra nuk mund të ndahen dhe kjo zvogëlon aftësinë e indit të diskut për t'u rinovuar për të zëvendësuar qelizat e vrarë nga nekroza ose apoptoza. Shkencëtarët nga Carolinas Medical Center, Charlotte, të udhëhequr nga Edward Hanley kreu punë për të studiuar plakjen e qelizave të diskut ndërvertebral dhe metodat e ndikimit në të (). Objektivat e këtij studimi ishin:
1) krijimi i një modeli laboratorik të besueshëm të stresit të shkaktuar
plakja e parakohshme e qelizave të disqeve ndërvertebrale të njeriut;
2) të përcaktojë potencialin e IGF1 si një agjent antiqelizor i plakjes in vitro.
Faktori i rritjes 1 i ngjashëm me insulinën (IGF1) ndërmjetëson efektet e hormonit të rritjes (GH). IGF1 prodhohet nga hepatocitet e mëlçisë në përgjigje të stimulimit të receptorëve të tyre somatotropin. Në indet periferike, është IGF-1 që siguron pothuajse të gjitha efektet fiziologjike të hormonit të rritjes.
Për të krijuar modelin, u përdor një trajtim 2-orësh me peroksid hidrogjeni, më pas u përcaktua lokalizimi i qelizave të plakura duke përdorur beta-galaktozidazën duke përdorur metoda imunocitokimike dhe u vlerësua përqindja e qelizave të plakura në kulturë pas 3 ditësh kultivim. Nëntë kultura u krijuan nga kirurgjia
material nga 8 pacientë qelizat e të cilëve u testuan me IGF1
përqëndrime prej 0, 50, 100 dhe 500 ng/ml. IGF me një përqendrim prej 50 dhe 100 ng/ml pati një efekt të parëndësishëm në përqindjen e qelizave të plakura u vërejt një rënie e konsiderueshme në përqindjen e qelizave të plakura kur trajtohej me IGF në një përqendrim prej 500 ng/ml. Këto të dhëna janë një fazë në zhvillimin e agjentëve terapeutikë për të luftuar plakjen qelizore, duke përfshirë qelizat e diskut ndërvertebral.

Trajtimi i resveratrolit dhe glaukomës

Resveratroli është një fitoaleksin (një antibiotik i prodhuar në bimët që janë infektuar). Prodhohet në shumë bimë si përgjigje ndaj patogjenëve bakterialë dhe kërpudhave. Tani përftohet artificialisht dhe përdoret si shtesë ushqimore. Është treguar se rrit jetëgjatësinë në organizmat eksperimentalë si majaja dhe minjtë.
Paloma Liton, Pedro Gonzalez, David L. Epstein dhe anëtarët e laboratorëve të tyre në Qendrën Mjekësore të Universitetit Duke DUKE EYE kryen një studim mbi efektin e resveratrolit në trajtimin e glaukomës.
Presioni i ngritur intraokular (IOP) është një faktor rreziku kryesor për glaukomën parësore me kënd të hapur (POAG), e cila përbën më shumë se 90% të rasteve të glaukomës, një sëmundje e rëndë e syrit e lidhur me moshën. Presioni i lartë intraokular ndodh për shkak të zvogëlimit të rrjedhjes së humorit ujor përmes sistemit trabekular (TM) të kanalit të Schlemm. Funksioni i reduktuar i TM në POAG shoqërohet me shprehjen e shënuesve inflamatorë, plakjen e qelizave dhe uljen e qelizës. Aktualisht, trajtimi i glaukomës është për të ulur presionin, por kjo qasje terapeutike nuk përmirëson funksionimin e TM në pacientët me glaukoma. Shkencëtarët kryen studime të efektit të resveratrolit në shprehjen e shënuesve inflamatorë, dëmtimin oksidativ dhe plakjen e qelizave TM të ekspozuara ndaj stresit oksidativ kronik. Resveratroli redukton prodhimin ndërqelizor të shënuesve inflamatorë (IL1alfa, IL6, IL8 dhe ELAM-1), si dhe shënuesit e plakjes (beta-galaktozidaza, lipofuscina, etj.). Resveratroli gjithashtu ka një efekt anti-apoptotik që nuk shoqërohet me një ulje të përhapjes së qelizave. U arrit në përfundimin se resveratroli parandalon anomalitë e qelizave TM në pacientët me glaukoma.

Së fundi

Procesi i plakjes qelizore është i larmishëm. Ai nxitet nga faktorë të ndryshëm dhe kalon nëpër rrugë të ndryshme sinjalizimi. Procesi i plakjes është i ndryshëm në qeliza të ndryshme dhe ndodh në periudha të ndryshme. Por në çdo rast çon në mosfunksionim të qelizave dhe vdekje. Kur shqyrtojmë plakjen qelizore, lindin disa pyetje që ne jemi përpjekur pjesërisht t'i adresojmë:
1) Në çfarë mase korrespondon plakja qelizore me plakjen e organizmit në tërësi?
2) Si plaken llojet e ndryshme të qelizave?
3) Cili është ndryshimi midis plakjes së qelizave në trup (in vivo) dhe në kushte laboratorike (in vitro)?
4) Si ndikon plakja e qelizave në funksionin e qelizave?
5) Si mund të ndikoni në procesin e plakjes së qelizave?
6) Cilat janë perspektivat për përdorimin e rregullimit të plakjes qelizore në trajtimin e sëmundjeve të lidhura me moshën?
Përgjigjet për këto dhe pyetje të tjera janë shumë të rëndësishme për zhvillimin e trajtimeve kundër plakjes. Ky është një nga mekanizmat themelorë të plakjes njerëzore.

Ky rishikim përshkruan mekanizmat e plakjes replikative të qelizave somatike të gjitarëve, ndikimin e qelizave të vjetra në indet përreth dhe trupin e njeriut, dhe patologjitë që lidhen me mosfunksionimin e telomereve.

Prezantimi.

Qelizat që kanë hyrë në një gjendje plakjeje replikuese karakterizohen nga një grup shënuesish biologjikë. Shënuesi më i dukshëm është ndalimi i ciklit qelizor në fazën G1. Ndalimi i ciklit qelizor gjatë plakjes replikative është një proces i pakthyeshëm në kuptimin që edhe faktorët e rritjes nuk mund të stimulojnë qelizat të ndahen. Qelizat e vjetra mbeten metabolikisht aktive dhe mund të mbeten të qëndrueshme në thelb për një kohë të pacaktuar. Një komponent i rëndësishëm i këtij stabiliteti mund të jetë rezistenca e qelizave të vjetra ndaj apoptozës.

Përveç ndalimit të pakthyeshëm të rritjes së qelizave, qelizat e vjetra pësojnë ndryshime karakteristike në morfologji: ato bëhen më të mëdha, më të sheshta dhe të grimcuara. Në literaturë, këto qeliza shpesh karakterizohen nga shprehja e tyre e b-galaktozidazës së lidhur me plakjen, e cila është aktive në pH 6. Hidrolaza lizozomale β-galaktozidaza është normalisht aktive në pH 4. Kur qelizat në kulturë hyjnë në një gjendje plakjeje replikuese , numri i qelizave në të cilat - galaktozidaza është aktive në pH 6.

Kohët e fundit, shkencëtarët kanë zbuluar më shumë shënues biologjikë specifikë për përcaktimin e plakjes replikative, të cilët mund të ndahen në disa kategori. (1) Përbërësit e rrugëve sinjalizuese që nxisin dhe ruajnë gjendjen e plakjes (p.sh. induksioni i inhibitorëve të kinazës të varur nga ciklina p16 dhe p21); (2) shënuesit e stresit gjenotoksik (siç janë vendet e dëmtimit të ADN-së dhe kolokalizimi i tyre me telomeret); (3) shfaqja e një lloji karakteristik të heterokromatinës fakultative të lidhur me plakjen; (4) sekretimi i disa citokinave inflamatore dhe faktorëve modifikues të indeve.

Në versionin klasik termi<репликативное старение >përdoret për të përshkruar ndalimin e pakthyeshëm të ciklit qelizor të shoqëruar me mosfunksionim të telomereve, veçanërisht me shkurtimin e tyre. Megjithatë, kohët e fundit, shkencëtarët po e përdorin gjithnjë e më shumë termin në një kuptim më të gjerë. Gjegjësisht, ky term përdoret për të përshkruar plakjen e shkaktuar nga stresi. Kjo shpjegohet me faktin se disa lloje të stresit mund të nxisin mosfunksionimin e telomereve, duke përfshirë shkurtimin e tyre, i cili nga ana tjetër çon në të njëjtat mekanizma si në plakjen klasike replikuese. Ky busull do të përshkruajë mekanizmat e plakjes qelizore të lidhur me mosfunksionimin e telomereve, domethënë mekanizmat e plakjes replikative në versionin e tij klasik.

Telomeret janë elementët më të rëndësishëm të gjenomit.

Telomeret janë struktura të specializuara terminale të kromozomeve, të përbëra nga ADN dhe proteina. Telomeret lejojnë qelizat të dallojnë skajet e kromozomeve nga thyerjet e dyfishta të ADN-së. Skajet e hapura të kromozomeve i nënshtrohen degradimit, rikombinimit ose bashkimit përmes riparimit të ADN-së. Degradimi i kromozomeve çon në humbjen e informacionit gjenetik dhe, nëse ky proces nuk parandalohet, në vdekjen e qelizave. Rikombinimi mund të çojë në rirregullime, ose në një ulje ose rritje të gjatësisë së telomereve, të cilat mund të fillojnë para kohe ose, anasjelltas, të ndalojnë plakjen e qelizave. Ngjitja e telomereve çon në formimin e kromozomeve dicentrike (një kromozom me dy centromere), të cilat shkatërrohen gjatë mitozës, duke gjeneruar thyerje shtesë të ADN-së me dy fije dhe paqëndrueshmëri të gjenomit në tërësi. Kështu, pa telomeret, informacioni gjenetik mund të humbasë, të pësojë rirregullime ose të bëhet i paqëndrueshëm.

Për shkak të një sërë procesesh (për shembull, dëmtimi i ADN-së, ndarjet e përsëritura të qelizave në mungesë të telomerazës aktive, ndryshimet në proteinat e lidhura me telomerët), telomeret mund të humbasin ose të bëhen jofunksionale. Në përgjigje të telomereve jofunksionale ose të dëmtuara, qelizat mund të vdesin, t'i nënshtrohen plakjes, e cila shoqërohet me ndalim të ciklit qelizor ose të fitojnë një sërë mutacionesh. Efekte të tilla sigurisht që mund të kenë pasoja të thella në të gjithë organizmin, veçanërisht në organizmat komplekse që përmbajnë qeliza mitotike dhe postmitotike. Tani dihet me siguri se telomeret jofunksionale mund të kontribuojnë në zhvillimin e tumorit. Megjithatë, gjatë zhvillimit të tumorit, për të mbijetuar, qelizat e kancerit duhet të fitojnë mekanizma për të stabilizuar dhe rivendosur funksionin e telomereve. Nga ana tjetër, ka prova që telomeret jofunksionale mund të nxisin plakjen qelizore dhe të nxisin zhvillimin e patologjive të lidhura me moshën, si sëmundjet vaskulare, shërimin e dobët të plagëve dhe imunoseshencën. Për më tepër, në disa inde, stabilizimi i telomereve, në disa kushte, mund të parandalojë ose ngadalësojë zhvillimin e proceseve që lidhen me plakjen.

Përbërja dhe struktura e telomereve. ADN telomerike.

Telomerët e gjitarëve përbëhen nga një sekuencë e thjeshtë, 5-TTAGGG-3, e përsëritur qindra deri në mijëra herë në çdo skaj të kromozomit. Shumica e rajoneve të telomereve janë ADN me dy fije, por fundi i çdo telomeri është një bisht me një fije 3 G. Ky bisht është një substrat për telomerazën, një transkriptazë e kundërt qelizore që mund të shtojë ADN telomerik në fund të kromozomit. Struktura e telomerit mbron bishtin G nga degradimi dhe, në një farë mase, nga zgjatja e parregulluar nga telomeraza.

Gjatësia e rajoneve TTAGGG ndryshon nga speciet në specie. Për shembull, telomeret njerëzore janë 10-15 kb (kilobaza) në madhësi, ndërsa minjtë laboratorikë (Mus musculus) kanë telomerë më të gjatë (>30 kb) dhe më heterogjenë. Nga ana tjetër, telomeret e një specie miu të lidhur (Mus spretus) janë pak më të shkurtra se ato të njerëzve. Gjatësia e telomereve gjithashtu ndryshon midis qelizave të ndryshme somatike të të njëjtit organizëm.

A është gjatësia totale e një telomere e rëndësishme për funksionin e tij? Një krahasim i jetëgjatësisë së llojeve të ndryshme të kafshëve tregoi se gjatësia e telomereve nuk ka shumë ndikim në plakjen e qelizave ose të trupit. Kështu, Homo sapiens dhe Mus spretus kanë telomerë pothuajse të së njëjtës gjatësi, por në të njëjtën kohë ato ndryshojnë ndjeshëm në shkallën e zhvillimit të tumorit dhe kohën e plakjes. Përkundrazi, minjtë e laboratorit Mus musculus kanë telomere më të gjata se të afërmit e tyre të egër Mus spretus, megjithatë, të gjitha këto specie kanë pothuajse të njëjtën jetëgjatësi. Ka të ngjarë që funksioni telomerik të varet nga struktura në tërësi dhe jo vetëm nga gjatësia e saj.

Janë identifikuar disa proteina që lidhen me telomerët e gjitarëve. Ata rregullojnë strukturën dhe kontrollojnë gjatësinë e telomereve. Disa janë të lidhura ekskluzivisht me telomeret, ndërsa të tjerat janë të lokalizuara në ndarje të tjera bërthamore ose qelizore.

Tek gjitarët, dy proteina, TRF1 dhe TRF2, lidhen drejtpërdrejt dhe në mënyrë specifike me ADN-në telomerik me dy fije, dhe një proteinë e tretë, POT1, lidhet në mënyrë specifike me bishtin G me një fije floku. TRF2 dhe POT1 janë veçanërisht të rëndësishme për stabilizimin e strukturës së telomereve dhe mbrojtjen e skajeve të kromozomeve nga degradimi dhe grumbullimi. Dy proteina shtesë të lidhura me telomerët tek gjitarët, TIN2 dhe hRAP1, janë gjithashtu të lokalizuara në mënyrë specifike në telomer, por jo drejtpërdrejt, por nëpërmjet lidhjes me TRF1 dhe TRF2, përkatësisht. Këto proteina, së bashku me TRF1, kontrollojnë gjatësinë e telomereve. Ato nuk veprojnë si telomeraza, por përkundrazi rregullojnë strukturën telomerike dhe për këtë arsye janë në gjendje të lejojnë hyrjen e telomerazës në bishtin G. TRF1, hRAP1 dhe TIN2 gjithashtu ndihmojnë në stabilizimin e strukturës së telomereve.

Dy polimeraza ribozë jo-klasike poli-ADP (PARPs), TANK1 dhe TANK2, enzima që zakonisht lidhen me riparimin e ADN-së dhe mirëmbajtjen e stabilitetit të kromozomeve, gjithashtu ndërveprojnë me TRF1. Roli i tyre në ruajtjen e strukturës dhe funksionalitetit të telomereve ende nuk është kuptuar plotësisht.

Kohët e fundit, u zbulua se disa proteina të njohura të përfshira në riparimin e ADN-së janë gjithashtu të lokalizuara pranë telomereve. Një shembull është Ku, një komponent lidhës fundor i ADN-së i protein kinazës së varur nga ADN-ja (DNA-PK) që është i rëndësishëm për riparimin e thyerjeve të dyfishtë nga bashkimi i skajit johomolog (NHEJ). Kështu, ADN-PK, përveç rolit të saj në riparimin e ADN-së, mund të luajë një rol në mirëmbajtjen e telomereve. Kjo ide mbështetet nga të dhënat e fundit që tregojnë se ADN-PK, së bashku me TRF2, kërkohet për përpunimin specifik të telomereve pas replikimit të tyre në fazën S. Për më tepër, kompleksi RMN, i rëndësishëm për riparimin e ADN-së, mund të funksionojë pranë telomerit. Tek gjitarët, ky kompleks është i lidhur me telomeret, të paktën gjatë fazës S.

Struktura e telomerit.

Kohët e fundit u tregua se skajet e telomereve formojnë një lak të madh të ngjashëm me laso të quajtur lak t. Lapat t telomerike janë izoluar nga minjtë, njerëzit dhe protozoarët, duke sugjeruar një strukturë të konservuar në mënyrë evolucionare. Tek minjtë dhe njerëzit, madhësia e lakut t lidhet me gjatësinë e telomereve, duke filluar nga 3 kb në limfocitet normale njerëzore deri në 18 kb në qelizat e mëlçisë së miut. Protozoarët, përkundrazi, kanë sythe më të vogla (1 kb) t, pavarësisht gjatësisë së telomerit prej 10-20 kb.

Formimi i sytheve t telomerike varet nga TRF2. Përveç kësaj, formimi dhe/ose mirëmbajtja e sytheve t telomerik stabilizohet nga proteina të tjera të lidhura me telomerët, veçanërisht TRF1 dhe TIN2. Si i mbrojnë sythe t telomeret nga degradimi dhe ngjitja dhe rregullojnë gjatësinë e telomereve? Dihet se bishti G është i varrosur në ADN telomerik me dy fije në kryqëzimin e lakut t dhe bishtit. Kështu, cikli t mund të sigurojë një strukturë që nuk njihet<концов>ADN-ja dhe për këtë arsye nuk ka ngjashmëri me thyerjet me dy fije. Mund të mbrojë gjithashtu bishtin G nga degradimi dhe të kufizojë aksesin e telomerazës në substratin e saj. Ndërprerja e lakut t rezulton në një përgjigje qelizore që, të paktën në disa raste, i ngjan përgjigjes qelizore ndaj thyerjeve të dyfishta të ADN-së.

Mekanizmat molekularë të plakjes replikuese.

Telomeret shkurtohen me çdo cikël dyfishimi të gjenomit, domethënë me çdo ndarje qelizore. Shkalla minimale e shkurtimit të telomereve në qelizat njerëzore është 30-50 çifte bazë për ndarje. Shkurtimi progresiv i telomereve përfundimisht çon në shkurtimin e telomereve në një gjatësi kritike ose shkakton ndryshime në strukturën e telomereve, duke çuar në humbjen e proteinave që lidhin telomerin dhe më pas aktivizimin e procesit të plakjes. Mbështetja e kësaj hipoteze është fakti se shprehja shtesë e nën-njësisë katalitike të telomerazës (TERT) mund të parandalojë shkurtimin e telomereve dhe të ndryshojë ndalimin e rritjes së qelizave të ndërmjetësuara nga plakja. Në të kundërt, frenimi i telomerazës në qelizat e pavdekshme u zbulua se kufizonte jetëgjatësinë e tyre replikuese. Megjithatë, shumica e qelizave nuk shprehin telomerazën dhe i përgjigjen mosfunksionimit të telomereve me ndalim të pakthyeshëm të ciklit qelizor.

Mekanizmat me të cilët njihen telomeret e shkurtuara dhe aktivizohet programi i plakjes nuk janë kuptuar ende plotësisht. Janë propozuar disa hipoteza për efektin e shkurtimit të telomereve në plakje, duke përfshirë induksionin e një reagimi ndaj dëmtimit të ADN-së dhe aktivizimin normalisht të heshtur.<генов старения>, e lokalizuar në rajonet subtelomerike.

Shkencëtarët kanë bërë përpjekje të mëdha për të shpjeguar mekanizmat molekularë të plakjes. Kështu, u identifikuan gjenet, shprehja e të cilëve ndryshon gjatë plakjes së qelizave. Megjithatë, ende nuk është vërtetuar nëse këto ndryshime në shprehjen e gjeneve janë shkak apo pasojë e plakjes. Hulumtimi në mekanizmat molekularë të plakjes është i ndërlikuar nga fakti se plakja nuk është një proces unik qelizor. Mekanizmat e plakjes ndryshojnë ndjeshëm në qelizat e marra nga specie të ndryshme shtazore. Për shembull, ndryshe nga fibroblastet njerëzore, fibroblastet e miut shprehin telomerazën dhe kanë telomerë shumë të gjatë, por pas disa kalimeve në kulturë, fibroblastet e miut fillojnë të plaken, gjë që është e pavarur nga shkurtimi i telomereve dhe ndoshta ndërmjetësohet nga stresi oksidativ. Edhe lloje të ndryshme qelizash të marra nga e njëjta kafshë mund të ndryshojnë ndjeshëm në mekanizmat e plakjes. Fibroblastet njerëzore fillojnë të plaken pas një numri të kufizuar ndarjesh qelizore në kulturë, dhe shprehja e telomerazës e anulon këtë proces. Në të kundërt, qelizat epiteliale të qumështit të njeriut hyjnë me shpejtësi në një gjendje ndalimi të rritjes qelizore, e cila nuk shoqërohet me shkurtimin e telomereve, por ndërmjetësohet nga aktivizimi i frenuesit të kinazës p16 të varur nga ciklina. Një nënpopullim qelizash me p16 të inaktivizuar del nga gjendja e ndalimit dhe vazhdon të ndahet derisa të ndodhë një ndalim dytësor i rritjes së qelizave, i cili këtë herë shoqërohet me shkurtimin e telomereve. Këto dallime pasqyrojnë dallimet në shprehjen e një numri gjenesh në këto qeliza të vjetra, duke sugjeruar se ka rrugë të shumta drejt plakjes. Rrugët e ndryshme të plakjes, megjithatë, konvergojnë në dy proteina, p53 dhe pRb.

Rrugët e plakjes replikuese.

Rruga p53-p21.

Studimet në të cilat aktiviteti ose shprehja e p53 u frenua duke përdorur qasje të ndryshme kanë përcaktuar qartë rolin e tij specifik në plakje. Inaktivizimi i p53 mund të vonojë, edhe pse jo të kundërt, plakjen replikative në qelizat njerëzore. Në qelizat e vjetra, nivelet e p53 mRNA dhe proteina janë kryesisht të pandryshuara, por p53 bëhet fosforiluar dhe aktiviteti i tij si faktor transkriptimi rritet me plakjen. Mbetet e paqartë se si aktivizohet p53 nga shkurtimi i telomereve. Rezultatet e fundit tregojnë se telomeret kritike të shkurtra, të cilat kanë humbur strukturën e tyre dhe lidhjen me proteinat rregullatore, nxisin një përgjigje qelizore të ngjashme me atë të shkaktuar nga dëmtimi i ADN-së, që çon në aktivizimin e ATM/ATR dhe Chk1/Chk2, të cilat, nga ana tjetër, kthejnë, çojnë në fosforilim dhe aktivizim të p53.

Një nga objektivat e p53 është frenuesi i kinazave të varura nga ciklin, p21. Shprehja e p21 rritet gjatë plakjes replikative dhe aktivizimi i tij varet nga sinjalet e inicuara nga shkurtimi i telomereve, pasi shprehja TERT bllokon këtë aktivizim. U zbulua se shprehja e p21 gjatë plakjes replikative rregullohet nga dy mekanizma, të varur nga p53 dhe të pavarur nga p53. Shprehja e tepërt e p21 shkakton ndalimin e rritjes së qelizave në disa qeliza, ndërsa fshirja e p21 mund të vonojë ndalimin e lidhur me plakjen. Së bashku, këto studime sugjerojnë se funksionet e p53 në plakje përfshijnë, të paktën pjesërisht, induksionin e p21.

Rruga p16-pRb.

Zbulimi i shënuesve të lidhur me plakjen në zonat ku zhvillohen patologjitë e lidhura me moshën, ofron baza shtesë për të supozuar se ekziston një lidhje midis plakjes qelizore dhe plakjes së trupit. Disa grupe studiuesish kanë dhënë prova për praninë e qelizave të vjetra endoteliale në pllakat aterosklerotike. Ndryshimet në shprehjen e gjeneve në qelizat e vjetra janë faktorë në zhvillimin e aterosklerozës. Është gjetur gjithashtu një lidhje midis plakjes qelizore dhe një sëmundjeje tjetër të lidhur me moshën, osteoartritit. Qelizat e vjetra u gjetën në grupe kondrocitesh pranë lezionit osteoartritik. Normalisht, niveli i qarkullimit të kondrociteve në kërc është i ulët, por ai rritet ndërsa sëmundja përparon, gjë që nga ana tjetër kontribuon në konsumimin e telomereve. Një sëmundje karakteristike e meshkujve të moshuar është hiperplazia beninje e prostatës, e cila karakterizohet nga rritja e zonës së tranzicionit të prostatës për shkak të përhapjes së qelizave epiteliale dhe stromale. Është interesante se ky përhapje është për shkak të pranisë së qelizave të vjetra epiteliale të gjetura në këtë zonë. Këto qeliza sekretojnë citokinat IL-1 dhe IL-8, të cilat stimulojnë sekretimin e faktorëve të rritjes stromale, gjë që nga ana tjetër nxit përhapjen e qelizave të epitelit të pakuptimtë. Pra, prania e qelizave të vjetra mund të nxisë përparimin e qelizave prekanceroze fqinje dhe rrjedhimisht zhvillimin e kancerit në indet e vjetra.

Nga ana tjetër, siç u përmend më lart, plakja qelizore mund të mbrojë trupin e gjitarëve nga tumoret. Sidoqoftë, nëse plakja qelizore gjithashtu kontribuon në plakjen e organizmit, ka të ngjarë që ky të jetë një shembull i pleiotropisë antagoniste evolucionare. Kjo teori sugjeron se disa veçori që evoluan si mekanizma mbrojtës në organizmat shumëqelizorë, veçanërisht gjitarët, janë optimale për organizmat e rinj, por mund të kenë efekte të dëmshme në organizmat e moshuar. Ndalimi i ciklit qelizor i shoqëruar me plakjen qelizore mund të jetë vetë tipari që frenon zhvillimin e tumorit tek individët e rinj. Në të kundërt, funksionet e ndryshuara të qelizave të vjetra mund të kenë efekte të dëmshme në organizmat e vjetër. Këto efekte të dëmshme duket se janë gjithashtu të pranishme në indet e reja, por për shkak se numri i qelizave të vjetra te individët e rinj është i vogël, efektet e tyre të dëmshme nuk janë sistematike. Ndërsa trupi plaket, qelizat e vjetra grumbullohen. Është e mundur që akumulimi i këtyre qelizave me funksione dhe profil sekretor të ndryshuar të çojë në ndryshime fiziologjike dhe prishje të integritetit të indit dhe të trupit në tërësi.

Profili sekretor i qelizave të vjetra mund të prishë mikromjedisin e indeve, i cili është i rëndësishëm për shtypjen e rritjes dhe proliferimit të qelizave me mutacione onkogjene. Kështu, dëmtimi, mosfunksionimi i telomereve ose gabimet në sinjalizimin mitogjenik mund të çojnë në akumulimin e qelizave të vjetra, por efektet e tyre mund të bëhen të rëndësishme dhe të dëmshme vetëm më vonë në jetë, kur ato të jenë grumbulluar në numër të mjaftueshëm. Meqenëse numri i qelizave me mutacione onkogjene rritet me moshën, gjasat që ato të ndeshen me qeliza të vjetra rriten te njerëzit e moshuar. Nëse kjo ndodh, qelizat e vjetra krijojnë një mikromjedis që nxit rritjen e përhapjes dhe transformimin malinj të qelizave mutant. Kështu, pavarësisht nga mbrojtja e tumorit në organizmat e rinj, plakja qelizore e shkaktuar nga mosfunksionimi i telomereve mund të nxisë përparimin e tumorit në organizmat e moshuar.

Plakja replikative si mekanizmi kryesor për zhvillimin e plakjes së parakohshme të trupit.

Disa sëmundje njerëzore janë treguar të lidhen me shkurtimin e papërshtatshëm të telomereve. Edhe pse patologji të tilla mund të ndryshojnë deri diku në manifestimin e tyre, të gjitha ato çojnë në plakje të parakohshme dhe vdekje të hershme të trupit. Aktualisht janë të njohura tre sindroma që shkaktohen nga mutacionet në gjenet që kodojnë holoenzimat e telomerazës: dyskeratosis congenita, anemia aplastike dhe disa raste të fibrozës pulmonare idiopatike. Pacientët që vuajnë nga dyskeratosis congenita janë me shtat të shkurtër, vuajnë nga moszhvillimi i sistemit riprodhues dhe infertiliteti, kanë defekte në lëkurë dhe sistemin hematopoietik dhe zakonisht vdesin nga mungesa e qelizave të palcës kockore. Shumë prej këtyre patologjive zhvillohen edhe te minjtë e telomerazës nokaut. Një sindromë e njohur kohët e fundit, fibroza pulmonare idiopatike, është një sëmundje hipertrofike, fatale e shoqëruar me dhëmbëza progresive të mushkërive që rezulton në dështim pulmonar.
Sindromat progeroide segmentale njerëzore janë treguar gjithashtu të lidhura me plakjen qelizore dhe qelizat e marra nga pacientë të tillë zakonisht kanë qëndrueshmëri të kufizuar in vitro. Më të studiuarit janë sindroma Werner, ose progeria e të rriturve, dhe sindroma Hutchinson-Gilford, ose progeria e fëmijëve. Sindroma Werner është një çrregullim autosomik recesiv i shkaktuar nga mutacionet në gjenin WRN, i cili kodon helikazat e familjes RecQ, të cilat janë të përfshira në riparimin dhe transkriptimin e ADN-së. Pacientët me sindromën Werner shfaqin një fenotip geriatrik të karakterizuar nga thinja e flokëve, tullaci, katarakte dypalëshe, diabeti i tipit 2, moszhvillimi riprodhues, osteoporoza dhe ateroskleroza; Jetëgjatësia e pacientëve të tillë është mesatarisht jo më shumë se 47 vjet, shkaku i vdekjes është zakonisht zhvillimi i kancerit ose sëmundjeve vaskulare. Sindroma Hutchinson-Gilford është një çrregullim autosomik dominant i shkaktuar nga një mutacion në gjenin LMNA që kodon lamin A/C, i cili rezulton në shprehjen e një varianti të bashkimit të progerinës. Pacientët që vuajnë nga sindroma Hutchinson-Gilford shfaqin gjithashtu një fenotip geriatrik, duke përfshirë shtatin shumë të shkurtër, tiparet karakteristike të fytyrës të moshës së vjetër, rënien e flokëve, lipodistrofinë, sklerodermën, osteolizën dhe aterosklerozën; vdekja ndodh mesatarisht në moshën 12 vjeçare, si pasojë e infarktit të miokardit ose goditjes në tru. Megjithëse defektet gjenetike në sindromën Werner dhe sindromën Hutchinson-Gilford janë të ndryshme, janë paraqitur prova që në të dyja rastet, rritja e plakjes qelizore shoqërohet me një rritje të shkallës së shkurtimit të telomereve.

sindromi Werner

konkluzioni.

Më shumë se 45 vjet më parë, u bënë zbulime të mëdha në kuptimin e mekanizmave molekularë të plakjes së qelizave. Megjithatë, ka ende pyetje që shkenca e ka të vështirë t'u përgjigjet. Një nga çështjet kryesore deri më sot është nevoja për të kërkuar shënues biologjikë me të cilët mund të dallohet me saktësi një qelizë në një gjendje plakjeje replikuese nga një qelizë normale në fazën e pushimit. Parametrat që përdoren aktualisht për këto qëllime janë shumë jospecifik. Siç u përmend më lart, këto përfshijnë ndalimin e pakthyeshëm të rritjes së qelizave, ndryshimet në morfologji (rrafshim, zgjerim dhe granulim i qelizave), si dhe ngjyrosje pozitive për β-galaktozidazën e lidhur me plakjen, aktive në pH6. Megjithatë, për sa i përket karakteristikave morfologjike, ato janë shumë subjektive. Shprehja e β-galaktozidazës, aktive në pH6, është e mundur jo vetëm për shkak të plakjes, por edhe për shkak të proceseve të tjera që ndodhin në qelizë dhe inde. Prandaj, nevojitet një shënues ose shënues i paqartë dhe specifik, dhe derisa një shënues i tillë të bëhet i disponueshëm, do të jetë e vështirë të përcaktohet saktë prania dhe numri i qelizave të vjetra in vivo. Gjetjet e fundit mbi shprehjen e gjeneve kanë hapur mundësi të reja për shkencëtarët që studiojnë plakjen për të identifikuar dhe karakterizuar shënues të veçantë të plakjes.

Studimi i rolit të plakjes qelizore në një sërë patologjish të lidhura me moshën po bëhet një temë gjithnjë e më popullore. Siç u diskutua më lart, tani ekzistojnë prova bindëse eksperimentale që tregojnë një lidhje midis rritjes së shkallës së plakjes qelizore dhe rritjes së plakjes së trupit. Shkalla në të cilën plakja qelizore kontribuon në jetëgjatësinë natyrore në specie të ndryshme shtazore aktualisht mbetet e panjohur. Ka të ngjarë që plakja qelizore të jetë një nga disa (ose shumë?) faktorë që ndikojnë ose kontribuojnë në plakjen e trupit.

Me përjashtim të rrugëve p53-p21 dhe p16-pRb, dihet pak për komponentët e rrugëve gjenetike të plakjes. Janë identifikuar shumë gjene, shprehja e të cilëve ndryshon në qelizat e vjetra, por mbetet e panjohur nëse këto ndryshime në shprehjen e gjeneve janë shkak apo pasojë e procesit të plakjes. Identifikimi dhe karakterizimi i komponentëve të rinj gjenetikë të rrugëve të plakjes mund të sigurojë një pasqyrë të mekanizmave molekularë të plakjes, si dhe të sigurojë mjetet e nevojshme për të moduluar rrugët e plakjes in vivo. Duke pasur aftësinë për të manipuluar procesin e plakjes in vivo, do të jetë e mundur të parandalohet ose të paktën të ngadalësohet zhvillimi i kushteve patologjike që lidhen me ndryshimet e lidhura me moshën në trup.

8. Chen J.-H., Hales C.N., Ozanne S.E. "Dëmtimi i ADN-së, plakja qelizore dhe plakja e organizmit: shkakësore apo korrelative?"

9. Campisi J. "Qelizat e moshuar, shtypja e tumorit dhe plakja e organizmit: qytetarë të mirë, fqinjë të këqij."

10. Jeyapalan J.C., Sedivy J.M. "Plakja qelizore dhe plakja e organizmit".

11. Shay J.W., Wright W.E. "Plakja dhe përjetësimi: roli i telomereve dhe telomerazës".

Dy ose tre vitet e fundit kanë qenë fjalë për fjalë vite përparimi për gerontologjinë. Së pari, shkencëtarët gjetën një mënyrë për të zgjatur jetën e majave, krimbave dhe madje edhe minjve përmes agjërimit, pastaj gjetën disa gjene që mund të zgjasin jetëgjatësinë aktive. Madje ishte e mundur të zbulohej një lidhje midis zhvillimit të sistemit riprodhues, indit dhjamor dhe jetëgjatësisë.

Por qasja ndaj bazës molekulare dhe qelizore të plakjes nuk ka ndryshuar për disa dekada: akumulimi i mutacioneve që lindin në mënyrë të pashmangshme gjatë ndarjes, shkatërrimi gradual i proteinave dhe shterimi i sistemeve "rezervë".

Martin Hetzer nga Instituti Salk për Kërkime Biologjike dhe kolegët e tij ishin në gjendje të përsosin ndjeshëm këtë kuptim:

Pas fjalëve të përgjithshme për konsumimin, ekziston të paktën një ndërprerje në funksionimin e poreve bërthamore, të cilat sigurojnë shkëmbim selektiv të përmbajtjes midis bërthamës dhe qelizës.

Megjithë dimensionet mikroskopike - nga pesë në qindra mikrometra, vetë qeliza përfshin disa dhjetëra organele të tjera, kryesore ndër të cilat është bërthama, e cila siguron rregullimin e të gjitha proceseve ndërqelizore dhe madje edhe jashtëqelizore. Brenda bërthamës, e cila mund të zërë deri në 80% të vëllimit (në spermë), ndodhet gjëja më e vlefshme - informacioni gjenetik i koduar në sekuencën e ADN-së.

Nëse nuk do të ishte për membranën bërthamore, atëherë numri i mutacioneve dhe dështimeve në leximin e kodit thjesht nuk do ta lejonte qelizën të jetonte. Por pavarësisht membranës së dyfishtë që rrethon kromozomet,

Aparati gjenetik nuk është i izoluar: lloje të ndryshme të ARN-së largohen vazhdimisht nga bërthama, duke rregulluar sintezën e proteinave, ndërsa sinjalet që aktivizojnë faktorët e transkriptimit depërtojnë brenda.

Siç është rasti me barrierat "më të mëdha" që veprojnë në nivelin e të gjithë organizmit, ajo bërthamore gjithashtu ka përshkueshmëri selektive: për shembull, molekulat e tretshme në yndyrë, qofshin ato hormone steroide ose ilaçe të caktuara, depërtojnë lehtësisht në vetë membranën, e cila. është më shumë si një film i hollë vaji me ndërthurje.

Por acidet nukleike, proteinat dhe komponimet e tjera hidrofile janë të destinuara të kalojnë nëpër kanale speciale - poret bërthamore. Pavarësisht nga shumëllojshmëria e molekulave që kalojnë, poret janë të strukturuara në mënyrë mjaft konservative në shumicën e organizmave dhe përbëhen nga një kanal i brendshëm dhe pjesë të jashtme simetrike, të ngjashme me molekulat e proteinave të vendosura në majat e një tetëkëndëshi.

Siç treguan Hetzer dhe bashkëautorët e botimit në Cell, me kalimin e kohës, këto pore fillojnë të "rrjedhin", gjë që shkakton pasoja më "të dukshme" - depozitimin e pllakave amiloide përgjatë enëve të gjakut të trurit, shkatërrimin e kërcit në nyjet, dhe "zhdukja" e zemrës.

Duke përdorur shembullin e qelizave muskulore, dhe më pas të gjithë trupit të nematodit C. elegans, shkencëtarët demonstruan se pjesa periferike e kanalit bërthamor rinovohet rregullisht, ndërsa pjesa qendrore rindërtohet vetëm gjatë ndarjes së qelizave, gjatë së cilës membrana bërthamore është fillimisht u shkatërrua dhe më pas u formua përsëri. Prandaj, poret bërthamore gradualisht "lodhen", por, ndryshe nga sistemet e tjera ndërqelizore, ato nuk rinovohen, gjë që çon në "rrjedhje". Si rezultat, jo vetëm mutagjenët, por edhe molekula të tjera që prishin funksionimin e aparatit gjenetik hyjnë në bërthamë.

Nëse bëhet fjalë për rinovimin e vazhdueshëm të qelizave të lëkurës ose epitelit të zorrëve, atëherë një problem i tillë nuk lind, por ç'të themi për qelizat nervore ose muskulore që praktikisht nuk ndahen gjatë gjithë jetës? Nuk është për t'u habitur që metabolizmi i tyre është i lidhur jo vetëm me "sinjalet" nga bërthama, por edhe me kaskadat e vendosura të reaksioneve që nuk kërkojnë ndërhyrje të shpejtë të aparatit gjenetik.

Zbulimi i Hetzer-it nuk u bë një tjetër hipotezë "të vetë-mjaftueshme" në teorinë e plakjes. Shkencëtarët kanë demonstruar se si speciet reaktive të oksigjenit, të cilat prej kohësh janë bërë armiku kryesor i gerontologëve, mund të përshpejtojnë konsumimin e poreve bërthamore dhe bashkë me të edhe plakjen e të gjithë qelizës. Mund të shpresojmë vetëm se një sistem që kompenson këto "rrjedhje" ekziston ende, dhe nëse mund të zbulohet, ky do të jetë një moment historik i ri në studimin e jetëgjatësisë aktive.

Artikull për konkursin “bio/mol/tekst”: Kanë kaluar më shumë se 50 vjet që kur fenomeni i plakjes së qelizave u vërtetua në kulturat fibroblaste, por ekzistenca e qelizave të vjetra në organizëmështë vënë në pyetje prej kohësh. Nuk kishte asnjë dëshmi se plakja qeliza individuale luan një rol të rëndësishëm në plakjen e gjithçkaje trupi. Vitet e fundit janë zbuluar mekanizmat molekularë të plakjes së qelizave dhe lidhja e tyre me kancerin dhe inflamacionin. Sipas koncepteve moderne, inflamacioni luan një rol kryesor në gjenezën e pothuajse të gjitha sëmundjeve të lidhura me moshën, të cilat në fund të fundit çojnë në vdekje në trup. Doli se qelizat e vjetra, nga njëra anë, veprojnë si shtypës të tumorit (pasi ndalojnë në mënyrë të pakthyeshme ndarjen e tyre dhe zvogëlojnë rrezikun e transformimit të qelizave përreth), dhe nga ana tjetër, metabolizmi specifik i qelizave të vjetra mund të shkaktojë inflamacion dhe degjenerimi i qelizave parakanceroze fqinje në ato malinje. Aktualisht janë duke u zhvilluar provat klinike të barnave që eliminojnë në mënyrë selektive qelizat e vjetra në organe dhe inde, duke parandaluar kështu ndryshimet degjenerative në organe dhe kancerin.

Ka rreth 300 lloje qelizash në trupin e njeriut, dhe të gjitha ato ndahen në dy grupe të mëdha: disa mund të ndahen dhe shumohen (d.m.th. kompetente mitotike), dhe të tjerët - postmitotike- mos u ndani: këto janë neurone që kanë arritur në fazën ekstreme të diferencimit, kardiomiocitet, leukocitet granulare dhe të tjera.

Në trupin tonë ka inde rinovuese, në të cilat ekziston një grup qelizash që ndahen vazhdimisht që zëvendësojnë qelizat e shpenzuara ose që vdesin. Qeliza të tilla gjenden në kriptet e zorrëve, në shtresën bazale të epitelit të lëkurës dhe në palcën e eshtrave (qelizat hematopoietike). Rinovimi i qelizave mund të ndodhë mjaft intensivisht: për shembull, qelizat e indit lidhës në pankreas zëvendësohen çdo 24 orë, qelizat e mukozës gastrike - çdo tre ditë, leukocitet - çdo 10 ditë, qelizat e lëkurës - çdo gjashtë javë, afërsisht 70 g shtim. qelizat e zorrëve të vogla hiqen nga trupi çdo ditë.

Qelizat staminale, të cilat ekzistojnë pothuajse në të gjitha organet dhe indet, janë të afta të ndahen në mënyrë të pakufizuar. Rigjenerimi i indeve ndodh për shkak të përhapjes së qelizave staminale, të cilat jo vetëm që mund të ndahen, por edhe të diferencohen në qeliza të indit, rigjenerimi i të cilave ndodh. Qelizat staminale gjenden në miokard, në tru (në hipokampus dhe bulbs nuhatëse) dhe në inde të tjera. Kjo premton shumë për trajtimin e sëmundjeve neurodegjenerative dhe infarktit të miokardit.

Rinovimi i vazhdueshëm i indeve ndihmojnë në rritjen e jetëgjatësisë. Kur qelizat ndahen, ndodh përtëritja e indeve: qelizat e reja vijnë për të zëvendësuar ato të dëmtuara, ndërsa riparimi (eliminimi i dëmtimit të ADN-së) ndodh më intensivisht dhe rigjenerimi është i mundur në rast të dëmtimit të indeve. Nuk është për t'u habitur që vertebrorët kanë një jetëgjatësi dukshëm më të gjatë se jovertebrorët - të njëjtat insekte qelizat e të cilëve nuk ndahen si të rritur.

Por në të njëjtën kohë, indet e rinovimit i nënshtrohen hiperproliferimit, gjë që çon në formimin e tumoreve, përfshirë ato malinje. Kjo ndodh për shkak të disrregullimit të ndarjes qelizore dhe rritjes së shkallës së mutagjenezës në qelizat që ndahen në mënyrë aktive. Sipas koncepteve moderne, që një qelizë të fitojë vetinë e malinjitetit, ajo ka nevojë për 4-6 mutacione. Mutacionet ndodhin rrallë dhe që një qelizë të bëhet kancerogjene - kjo llogaritet për fibroblastet njerëzore - duhet të ndodhin rreth 100 ndarje (ky numër ndarjesh zakonisht ndodh tek një person rreth moshës 40 vjeç).

Sidoqoftë, vlen të kujtohet se mutacionet janë mutacione të ndryshme dhe sipas hulumtimeve të fundit gjenomike, në çdo gjeneratë një person fiton rreth 60 mutacione të reja (të cilat nuk ishin në ADN-në e prindërve të tij). Natyrisht, shumica e tyre janë mjaft neutrale (shih "Kaluar mbi një mijë: faza e tretë e gjenomikës njerëzore"). - Ed.

Për t'u mbrojtur nga vetja, në trup janë krijuar mekanizma të veçantë qelizor shtypjen e tumorit. Një prej tyre është plakja replikative e qelizave ( plakjes), i cili konsiston në ndalimin e pakthyeshëm të ndarjes qelizore në fazën G1 të ciklit qelizor. Me plakjen, qeliza ndalon ndarjen: ajo nuk i përgjigjet faktorëve të rritjes dhe bëhet rezistente ndaj apoptozës.

Kufiri i hayflick

Fenomeni i plakjes së qelizave u zbulua për herë të parë në vitin 1961 nga Leonard Hayflick dhe kolegët duke përdorur kulturën e fibroblasteve. Doli se qelizat në një kulturë të fibroblasteve njerëzore, në kushte të mira, jetojnë për një kohë të kufizuar dhe janë të afta të dyfishohen afërsisht 50 ± 10 herë - dhe ky numër filloi të quhet kufiri Hayflick. Para zbulimit të Hayflick, pikëpamja mbizotëruese ishte se qelizat janë të pavdekshme, dhe plakja dhe vdekja janë një pronë e organizmit në tërësi.

Ky koncept u konsiderua i pakundërshtueshëm kryesisht për shkak të eksperimenteve të Carrel, i cili mbajti një kulturë të qelizave të zemrës së pulës për 34 vjet (ajo u hodh vetëm pas vdekjes së tij). Sidoqoftë, siç doli më vonë, pavdekësia e kulturës së Carrelit ishte një objekt, pasi së bashku me serumin e fetusit, i cili u shtua në mjedisin e kulturës për rritjen e qelizave, vetë qelizat embrionale arritën atje (dhe, me shumë mundësi, kultura e Carrelit ishte jo më ajo që ishte në fillim).

Qelizat e kancerit janë vërtet të pavdekshme. Kështu, qelizat HeLa, të izoluara në vitin 1951 nga një tumor cervikal i Henrietta Lacks, përdoren ende nga citologët (në veçanti, një vaksinë kundër poliomielitit u zhvillua duke përdorur qelizat HeLa). Këto qeliza madje kanë qenë në hapësirë.

Për historinë magjepsëse të pavdekësisë së Henrietta Lacks, shihni artikullin "Qelizat e pavdekshme të Henrietta Lacks", si dhe "Trashëgimtarët e qelizave HeLa". - Ed.

Siç doli, kufiri i Hayflick varet nga mosha: sa më i vjetër të jetë një person, aq më pak herë qelizat e tij dyfishohen në kulturë. Është interesante se qelizat e ngrira, kur shkrihen dhe kultivohen më pas, duket se mbajnë mend numrin e ndarjeve përpara ngrirjes. Në fakt, ka një "numërues ndarjeje" brenda qelizës dhe me arritjen e një kufiri të caktuar (kufiri i Hayflick), qeliza ndalon ndarjen dhe bëhet e vjetëruar. Qelizat e vjetra (të vjetra) kanë një morfologji specifike - ato janë të mëdha, të rrafshuara, me bërthama të mëdha, shumë të vakuoluara dhe profili i tyre i shprehjes së gjeneve ndryshon. Në shumicën e rasteve janë rezistente ndaj apoptozës.

Megjithatë, plakja e trupit nuk mund të reduktohet vetëm në plakjen e qelizave. Ky është një proces shumë më kompleks. Ka qeliza të vjetra në një trup të ri, por ka pak prej tyre! Kur me kalimin e moshës, qelizat e plakura grumbullohen në inde, fillojnë proceset degjeneruese, të cilat çojnë në sëmundje të lidhura me moshën. Një nga faktorët e këtyre sëmundjeve është e ashtuquajtura senile inflamacion "steril"., e cila shoqërohet me shprehjen e citokineve proinflamatore nga qelizat e vjetra.

Një faktor tjetër i rëndësishëm në plakjen biologjike është struktura e kromozomeve dhe majat e tyre - telomeret.

Telomere teoria e plakjes

Figura 1. Telomeret janë skajet e kromozomeve. Meqenëse njerëzit kanë 23 palë kromozome (d.m.th., 46 copë), ka 92 telomere.

Në vitin 1971, bashkatdhetari ynë Alexey Matveevich Olovnikov sugjeroi që kufiri Hayflick shoqërohet me "nënpërsëritjen" e seksioneve terminale të kromozomeve lineare (ata kanë një emër të veçantë - telomeret). Fakti është se në çdo cikël të ndarjes së qelizave, telomeret shkurtohen për shkak të pamundësisë së polimerazës së ADN-së për të sintetizuar një kopje të ADN-së nga maja. Për më tepër, Olovnikov parashikoi ekzistencën telomeraza(një enzimë që shton sekuenca të përsëritura të ADN-së në skajet e kromozomeve), bazuar në faktin se përndryshe në qelizat që ndahen në mënyrë aktive ADN-ja do të "hahej" shpejt dhe materiali gjenetik do të humbiste. (Problemi është se aktiviteti i telomerazës zbehet në shumicën e qelizave të diferencuara.)

Telomeret (Fig. 1) luajnë një rol të rëndësishëm: ato stabilizojnë skajet e kromozomeve, të cilat përndryshe, siç thonë citogjenetistët, do të bëheshin “ngjitëse”, d.m.th. i ndjeshëm ndaj devijimeve të ndryshme kromozomale, gjë që çon në degradimin e materialit gjenetik. Telomeret përbëhen nga sekuenca të përsëritura (1000-2000 herë) (5'-TTAGGG-3'), duke dhënë gjithsej 10-15 mijë çifte nukleotide në çdo majë kromozomike. Në fundin 3', telomeret kanë një rajon mjaft të gjatë të ADN-së me një fije floku (150-200 nukleotide), i cili është i përfshirë në formimin e një laku të tipit lasso (Fig. 2). Disa proteina janë të lidhura me telomeret, duke formuar një "kapelë" mbrojtëse - quhet ky kompleks strehimore(Fig. 3). Shelterin mbron telomeret nga veprimi i nukleazave dhe ngjitja dhe, me sa duket, është pikërisht ajo që ruan integritetin e kromozomit.

Figura 2. Përbërja dhe struktura e telomereve. Ndarja e përsëritur e qelizave në mungesë të aktivitetit të telomerazës çon në shkurtimin e telomereve dhe plakje replikative.

Figura 3. Struktura e kompleksit telomerik ( strehimore). Telomeret gjenden në skajet e kromozomeve dhe përbëhen nga përsëritje të njëpasnjëshme TTAGGG që përfundojnë në një mbingarkesë 32-merëshe me një fije floku. E lidhur me ADN-në telomerike strehimore- një kompleks prej gjashtë proteinash: TRF1, TRF2, RAP1, TIN2, TPP1 dhe POT1.

Skajet e pambrojtura të kromozomeve perceptohen nga qeliza si dëmtim i materialit gjenetik, i cili aktivizon riparimin e ADN-së. Kompleksi telomerik, së bashku me strehën, "stabilizon" majat e kromozomeve, duke mbrojtur të gjithë kromozomin nga shkatërrimi. Në qelizat e moshuara, shkurtimi kritik i telomereve e prish këtë funksion mbrojtës dhe për këtë arsye fillojnë të formohen devijime kromozomale, të cilat shpesh çojnë në malinje. Për të parandaluar që kjo të ndodhë, mekanizma të veçantë molekularë bllokojnë ndarjen e qelizave dhe qeliza shkon në një gjendje plakjes- ndalim i pakthyeshëm i ciklit qelizor. Në këtë rast, qeliza është e garantuar se nuk do të jetë në gjendje të riprodhohet, që do të thotë se nuk do të jetë në gjendje të formojë një tumor. Në qelizat me një aftësi të dëmtuar të plakjes (të cilat riprodhohen pavarësisht nga mosfunksionimi i telomereve), formohen aberacione kromozomale.

Gjatësia e telomereve dhe shpejtësia e shkurtimit të tyre varet nga mosha. Tek njerëzit, gjatësia e telomereve varion nga 15 mijë çifte nukleotide (kb) në lindje deri në 5 kb. për sëmundjet kronike. Gjatësia e telomerit është maksimale në moshën 18 muajshe dhe më pas zvogëlohet me shpejtësi në 12 kb. deri në moshën pesë vjeçare. Pas kësaj, shpejtësia e shkurtimit zvogëlohet.

Telomeret shkurtohen me ritme të ndryshme te njerëz të ndryshëm. Pra, kjo shpejtësi ndikohet shumë nga stresi. E. Blackburn (fituese e çmimit Nobel në Fiziologji ose Mjekësi 2009) zbuloi se gratë që janë vazhdimisht nën stres (për shembull, nënat e fëmijëve të sëmurë kronikë) kanë telomerë dukshëm më të shkurtër në krahasim me moshatarët e tyre (rreth dhjetë vjet!). Laboratori i E. Blackburn ka zhvilluar një test komercial për të përcaktuar "moshën biologjike" të njerëzve bazuar në gjatësinë e telomereve.

Është interesante se minjtë kanë telomerë shumë të gjatë (50-40 kb, krahasuar me 10-15 kb te njerëzit). Në disa lloje të minjve laboratorikë, gjatësia e telomereve arrin 150 kb. Për më tepër, te minjtë, telomeraza është gjithmonë aktive, e cila parandalon shkurtimin e telomereve. Sidoqoftë, siç e dinë të gjithë, kjo nuk i bën minjtë të pavdekshëm. Jo vetëm kaq, por ata zhvillojnë tumore me një shkallë shumë më të lartë se njerëzit, duke sugjeruar që shkurtimi i telomereve si një mekanizëm mbrojtës i tumorit nuk funksionon te minjtë.

Kur krahasojmë gjatësinë e telomeres dhe aktivitetin e telomerazës në gjitarë të ndryshëm, rezultoi se speciet e karakterizuara nga plakja e qelizave replikative kanë një jetëgjatësi më të gjatë dhe peshë më të madhe. Këto janë, për shembull, balenat, jetëgjatësia e të cilave mund të arrijë 200 vjet. Për organizma të tillë, plakja replikuese është thjesht e nevojshme, pasi shumë ndarje gjenerojnë shumë mutacione që duhen luftuar disi. Me sa duket, plakja replikative është një mekanizëm i tillë luftarak, i cili shoqërohet gjithashtu me shtypjen e telomerazës.

Plakja e qelizave të diferencuara ndodh ndryshe. Edhe neuronet edhe kardiomiocitet plaken, por nuk ndahen! Për shembull, lipofuscina grumbullohet në to, një pigment senile që prish funksionimin e qelizave dhe shkakton apoptozën. Yndyra grumbullohet në qelizat e mëlçisë dhe shpretkës ndërsa plakemi.

Lidhja midis plakjes së qelizave replikative dhe plakjes së trupit, në mënyrë rigoroze, nuk është vërtetuar, por patologjia e lidhur me moshën shoqërohet edhe me plakjen e qelizave (Fig. 4). Neoplazitë malinje të të moshuarve shoqërohen kryesisht me inde të rinovuara. Kanceri në vendet e zhvilluara është një nga shkaqet kryesore të sëmundshmërisë dhe vdekshmërisë, dhe një faktor i pavarur rreziku për kancerin është thjesht... mosha. Numri i vdekjeve nga sëmundjet tumorale rritet në mënyrë eksponenciale me moshën, ashtu si edhe vdekshmëria e përgjithshme. Kjo na tregon se ekziston një lidhje thelbësore midis plakjes dhe kancerogjenezës.

Figura 4. Fibroblastet njerëzore të linjës WI-38 të ngjyrosura histokimikisht për praninë e aktivitetit të β-galaktozidazës. A - i ri; B - i vjetër (i moshuar).

Telomeraza është një enzimë që është parashikuar

Duhet të ketë një mekanizëm në trup që kompenson shkurtimin e telomereve, ky supozim është bërë nga A.M. Olovnikov. Në të vërtetë, në 1984 një enzimë e tillë u zbulua nga Carol Greider dhe u emërua telomeraza. Telomeraza (Fig. 5) është një transkriptazë e kundërt që rrit gjatësinë e telomereve, duke kompensuar nënreplikimin e tyre. Në vitin 2009, E. Blackburn, K. Grader dhe D. Shostak u nderuan me Çmimin Nobel për zbulimin e kësaj enzime dhe një seri punimesh mbi studimin e telomeres dhe telomerazës (shih: "Çmimi Nobel "pa moshë": 2009 nderon punën për telomeret dhe telomerazën").

Figura 5. Telomeraza përmban një komponent katalitik (tert transkriptaza e kundërt), ARN e telomerazës (hTR ose TERC), e cila përmban dy kopje të përsëritjes telomerike dhe është një shabllon për sintezën e telomereve dhe proteinën dyskerin.

Sipas E. Blackburn, telomeraza është e përfshirë në rregullimin e aktivitetit të afërsisht 70 gjeneve. Telomeraza është aktive në indet germinale dhe embrionale, në qelizat staminale dhe ato në rritje. Gjendet në 90% të tumoreve të kancerit, gjë që siguron përhapjen e pakontrollueshme të qelizave kancerogjene. Aktualisht, midis barnave që përdoren për trajtimin e kancerit, ekziston një frenues i telomerazës. Por në shumicën e qelizave somatike të një organizmi të rritur, telomeraza nuk është aktive.

Një qelizë mund të sillet në një gjendje plakjeje nga shumë stimuj - mosfunksionimi i telomereve, dëmtimi i ADN-së, i cili mund të shkaktohet nga ndikimet mutagjene mjedisore, proceset endogjene, sinjalet e forta mitogjene (mbishprehja e onkogjeneve Ras, Raf, Mek, Mos, E2F-1 , etj.), Çrregullime të kromatinës, stresit, etj. Në fakt, qelizat ndalojnë ndarjen - duke u plakur - në përgjigje të ngjarjeve që mund të shkaktojnë kancer.

Kujdestari i Gjenomit

Mosfunksionimi i telomereve, i cili ndodh kur ato shkurtohen ose streha është ndërprerë, aktivizon proteinën p53. Ky faktor transkriptimi e sjell qelizën në një gjendje plakjeje, ose shkakton apoptozë. Në mungesë të p53, zhvillohet paqëndrueshmëria e kromozomeve, karakteristikë e karcinomave njerëzore. Mutacionet në proteinën p53 gjenden në 50% të adenokarcinomave të gjirit dhe në 40-60% të adenokarcinomave kolorektal. Prandaj, p53 shpesh quhet "ruajtësi i gjenomit".

Telomeraza riaktivizohet në shumicën e tumoreve me origjinë epiteliale që shfaqen tek të moshuarit. Riaktivizimi i telomerazës mendohet të jetë një hap i rëndësishëm në proceset malinje, sepse lejon qelizat e kancerit të "kundërshtojnë" kufirin e Hayflick. Mosfunksionimi i telomereve nxit bashkimet dhe aberacionet kromozomike, të cilat në mungesë të p53 më së shpeshti çojnë në malinje.

Rreth mekanizmave molekularë të plakjes së qelizave

Figura 6. Diagrami i ciklit qelizor. Cikli qelizor ndahet në katër faza: 1. G1(para-sintetike) - periudha kur qeliza përgatitet për replikimin e ADN-së. Në këtë fazë, ndalimi i ciklit qelizor mund të ndodhë nëse zbulohet dëmtimi i ADN-së (gjatë riparimit). Nëse zbulohen gabime në replikimin e ADN-së dhe ato nuk mund të korrigjohen me riparim, qeliza nuk hyn në fazën S. 2.S(sintetike) - kur ndodh replikimi i ADN-së. 3. G2(postintetik) - përgatitja e qelizës për mitozë, kur kontrollohet saktësia e replikimit të ADN-së; nëse zbulohen fragmente të nën-përsëritura ose shqetësime të tjera në sintezë, kalimi në fazën tjetër (mitoza) nuk ndodh. 4. M(mitoza) - formimi i një boshti qelizor, ndarja (divergjenca e kromozomeve) dhe formimi i dy qelizave bija (vetë ndarja).

Për të kuptuar mekanizmat molekularë të kalimit të një qelize në një gjendje plakjeje, unë do t'ju kujtoj se si ndodh ndarja e qelizave.

Procesi i riprodhimit të qelizave quhet proliferim. Koha që një qelizë ekziston nga ndarja në ndarje quhet cikli qelizor. Procesi i përhapjes rregullohet si nga vetë qeliza - faktorët autokrinë të rritjes - dhe nga mikromjedisi i saj - sinjalet parakrine.

Aktivizimi i proliferimit ndodh përmes membranës qelizore, e cila përmban receptorë që perceptojnë sinjalet mitogjene - këta janë kryesisht faktorë të rritjes dhe sinjale kontakti ndërqelizor. Faktorët e rritjes janë zakonisht të një natyre peptide (rreth 100 prej tyre janë të njohur deri më sot). Këta janë, për shembull, faktori i rritjes së trombociteve, i cili është i përfshirë në formimin e trombeve dhe shërimin e plagëve, faktori i rritjes së epitelit, citokinat e ndryshme - interleukinat, faktori i nekrozës së tumorit, faktorët stimulues të kolonive, etj. Pas aktivizimit të proliferimit, qeliza del nga faza e pushimit G0 dhe fillon cikli qelizor (Fig. 6).

Cikli qelizor rregullohet nga kinazat e varura nga ciklina, të ndryshme për secilën fazë të ciklit qelizor. Ato aktivizohen nga ciklinat dhe inaktivizohen nga një numër frenuesish. Qëllimi i një rregullimi të tillë kompleks është të sigurojë sintezën e ADN-së me sa më pak gabime të jetë e mundur, në mënyrë që qelizat bija të kenë material trashëgues absolutisht identik. Kontrolli i korrektësisë së kopjimit të ADN-së kryhet në katër "pika kontrolli" të ciklit: nëse zbulohen gabime, cikli qelizor ndalon dhe aktivizohet riparimi i ADN-së. Nëse dëmtimi i strukturës së ADN-së mund të korrigjohet, cikli qelizor vazhdon. Nëse jo, është më mirë që qeliza të “bëjë vetëvrasje” (me apoptozë) për të shmangur mundësinë që të bëhet kancerogjene.

Mekanizmat molekularë që çojnë në ndalimin e pakthyeshëm të ciklit qelizor kontrollohen nga gjenet shtypëse të tumorit, duke përfshirë p53 dhe pRB, të lidhur me frenuesit e kinazës të varur nga ciklin. Shtypja e ciklit qelizor në fazën G1 kryhet nga proteina p53, që vepron përmes frenuesit të kinazës p21 të varur nga ciklin. Faktori i transkriptimit p53 aktivizohet nga dëmtimi i ADN-së dhe funksioni i tij është të heqë nga grupi i qelizave riprodhuese ato që janë potencialisht onkogjene (prandaj edhe pseudonimi p53 - "ruajtësi i gjenomit"). Kjo ide mbështetet nga fakti se mutacionet e p53 gjenden në ~ 50% të tumoreve malinje. Një tjetër manifestim i aktivitetit të p53 shoqërohet me apoptozën e qelizave më të dëmtuara.

Plakja e qelizave dhe sëmundjet e lidhura me moshën

Figura 7. Marrëdhënia midis plakjes së qelizave dhe plakjes së trupit.

Qelizat e moshuara grumbullohen me kalimin e moshës dhe kontribuojnë në sëmundjet e lidhura me moshën. Ato zvogëlojnë potencialin proliferativ të indeve dhe varfërojnë grupin e qelizave staminale, gjë që çon në çrregullime degjenerative të indeve dhe zvogëlon aftësinë për t'u rigjeneruar dhe rinovuar.

Qelizat e moshuara karakterizohen nga shprehja specifike e gjeneve: ato sekretojnë citokina inflamatore dhe metaloproteinaza që shkatërrojnë matricën ndërqelizore. Rezulton se qelizat e vjetra ofrojnë inflamacion të ngadaltë senile dhe akumulimi i fibroblasteve të vjetra në lëkurë shkakton një ulje të aftësisë për të shëruar plagët lidhur me moshën (Fig. 7). Qelizat e vjetra stimulojnë gjithashtu proliferimin dhe malinjitetin e qelizave prekanceroze aty pranë nëpërmjet sekretimit të faktorit të rritjes epiteliale.

Qelizat e moshuara grumbullohen në shumë inde njerëzore dhe janë të pranishme në pllakat aterosklerotike, ulcerat e lëkurës, nyjet artritike dhe në lezionet hiperproliferative beninje dhe preneoplazike të prostatës dhe mëlçisë. Kur tumoret kancerogjene rrezatohen, disa qeliza gjithashtu hyjnë në një gjendje plakjeje, duke siguruar kështu rikthimin e sëmundjes.

Kështu, plakja qelizore tregon efektin e pleiotropisë negative, thelbi i së cilës është se ajo që është e mirë për një organizëm të ri mund të bëhet e keqe për një të moshuar. Shembulli më i mrekullueshëm janë proceset e inflamacionit. Një reaksion inflamator i theksuar kontribuon në rikuperimin e shpejtë të trupit të ri nga sëmundjet infektive. Në pleqëri, proceset inflamatore aktive çojnë në sëmundje të lidhura me moshën. Tani pranohet përgjithësisht se inflamacioni luan një rol vendimtar në pothuajse të gjitha sëmundjet e lidhura me moshën, duke filluar nga ato neurodegjenerative.

Plakja e qelizave është një proces multifaktorial dhe ka qenë shqetësues për shkencëtarët që nga kohra të lashta. Ky proces përfshin programe molekulare endogjene të plakjes qelizore si dhe ndikime ekzogjene që çojnë në ndërhyrje progresive në proceset e mbijetesës së qelizave.

Me kalimin e moshës, një sërë funksionesh qelizore vuajnë në mënyrë progresive. Qelizat e plakjes kanë një aftësi të reduktuar për të absorbuar lëndët ushqyese dhe për të riparuar dëmtimet kromozomale. Ndryshimet morfologjike në qelizat e plakjes, në të cilat zvogëlohet aktiviteti i fosforilimit oksidativ në mitokondri dhe vakuolizimi i tyre, zvogëlohet retikulumi endoplazmatik dhe zvogëlohet aktiviteti i sintezës së enzimave dhe receptorëve të qelizave. Çfarë transformimesh ndodhin në bërthamën e qelizës gjatë procesit të plakjes.

Bërthama qelizoreështë vendi i ruajtjes dhe zbatimit të materialit gjenetik - planet për ndërtimin dhe rregullimin e proceseve të sintezës së proteinave në qelizë.

KRYESORE KOMPONENTET E BERNELIT JANË:

• membrana bërthamore;
• kromatinë;
• nukleolus;
• matricë bërthamore.

Bërthama është gjithmonë e lokalizuar në një vend të caktuar në qelizë. Funksionet kryesore që kryen bërthama qelizore janë ruajtja, përdorimi dhe transmetimi i informacionit gjenetik. Përveç kësaj, bërthama është përgjegjëse për formimin e nën-njësive ribozomale.

Bërthama në një qelizë mund të jetë në dy gjendje: mitotike (gjatë ndarjes) dhe ndërfazore (ndërmjet ndarjeve). Gjatë interfazës, nën një mikroskop, vetëm bërthama është e dukshme në bërthamën e një qelize të gjallë dhe ajo duket optikisht bosh. Strukturat e bërthamës në formën e fijeve dhe kokrrizave mund të vërehen vetëm kur qeliza është e ekspozuar ndaj faktorëve dëmtues, kur ajo kalon në gjendjen kufitare midis jetës dhe vdekjes. Nga kjo gjendje, qeliza mund të kthehet në jetën normale ose të vdesë.

MEMBRANA BËRTHAMORE - funksioni kryesor është barriera. Ai është përgjegjës për ndarjen e përmbajtjes së bërthamës nga citoplazma, kufizimin e transportit të lirë të makromolekulave midis bërthamës dhe citoplazmës, si dhe krijimin e rendit intranuklear - fiksimin e materialit kromozomik. Mbështjellësi bërthamor përbëhet nga një membranë bërthamore e jashtme dhe e brendshme.

Membrana e jashtme e mbështjellësit bërthamor, e cila është në kontakt të drejtpërdrejtë me citoplazmën e qelizës, ka një sërë karakteristikash strukturore që lejojnë që ajo të klasifikohet si pjesë e sistemit membranor të vetë rrjetës endoplazmatike. Para së gjithash, karakteristika të tilla përfshijnë praninë e poliribozomeve të shumta në anën e hialoplazmës, dhe vetë membrana e jashtme bërthamore mund të shndërrohet drejtpërdrejt në membranat e retikulit endoplazmatik të grimcuar.

Membrana e brendshme bërthamore është e lidhur me materialin kromozomal të bërthamës. Në anën e karioplazmës, e ashtuquajtura shtresa fibrile, e përbërë nga fibrile, është ngjitur me membranën e brendshme bërthamore, por nuk është karakteristike për të gjitha qelizat.

Mbështetja bërthamore nuk është e vazhdueshme. Ai përmban pore bërthamore, të cilat formohen si rezultat i shkrirjes së dy membranave bërthamore. Në këtë rast, formohen vrima të rrumbullakëta. Këto vrima në mbështjellësin bërthamor janë të mbushura me struktura komplekse globulare dhe fibrilare. Numri i poreve bërthamore varet nga aktiviteti metabolik i qelizave: sa më intensive të jenë proceset sintetike në qelizë, aq më shumë pore për njësi sipërfaqe të bërthamës së qelizës.

KROMATINE(nga chroma greke - ngjyra, bojë) - kjo është struktura kryesore e bërthamës ndërfazore. Kimikisht, është një kompleks proteinash dhe ADN-je me shkallë të ndryshme heliciteti (përdredhje). ADN-ja është një sekuencë nukleotidesh, individuale dhe unike për të gjithë. Është një shifër ose kod unik që përcakton karakteristikat e strukturës, funksionimit dhe zhvillimit (plakjes) të trupit. Domethënë, karakteristikat e plakjes janë të trashëguara.

Morfologjikisht dallohen dy lloje të kromatinës: heterokromatina dhe eukromatina. Heterokromatina korrespondon me rajonet e kromozomit të kondensuar pjesërisht në interfazë dhe është funksionalisht joaktive. Eukromatinë- këto janë seksione të kromozomeve të dekondensuar në interfazë, kromatin funksionalisht aktiv.

Gjatë mitozës, e gjithë eukromatina kondensohet maksimalisht dhe bëhet pjesë e kromozomeve. Gjatë kësaj periudhe, kromozomet nuk kryejnë asnjë funksion sintetik. Ndonjëherë, në disa raste, një kromozom i tërë mund të mbetet në një gjendje të kondensuar gjatë interfazës dhe ka pamjen e heterokromatinës së lëmuar. Për shembull, një nga kromozomet X të qelizave somatike të trupit të femrës i nënshtrohet heterokromatizimit në fazat fillestare të embriogjenezës (gjatë fragmentimit) dhe nuk funksionon. Kjo kromatinë quhet kromatinë seksuale ose trupa Barr.

Proteinat e kromatinës përbëjnë 60-70% të masës së saj të thatë dhe përfaqësohen nga dy grupe:

• proteinat e histonit;
• proteinat johistone.

Proteinat histonike(histone) janë proteina alkaline që përmbajnë aminoacide bazike (kryesisht lizinë, argininë). Ato janë të vendosura në mënyrë të pabarabartë në formën e blloqeve përgjatë gjatësisë së molekulës së ADN-së. Një bllok përmban 8 molekula histoni që formojnë një nukleozom. Nukleozomi formohet nga ngjeshja dhe mbimbështjellja e ADN-së.

Proteinat johistone përbëjnë 20% të sasisë së histoneve dhe në bërthamat ndërfazore formojnë një rrjet strukturor brenda bërthamës, i cili quhet matrica e proteinave bërthamore. Kjo matricë përfaqëson skelin që përcakton morfologjinë dhe metabolizmin e bërthamës.

Bërthamë- struktura më e dendur e bërthamës, është një derivat i kromozomit, një nga lokuset e tij me përqendrimin më të lartë dhe sintezën aktive të ARN-së në interfazë, por nuk është një strukturë apo organelë e pavarur.

Bërthama ka një strukturë heterogjene dhe përbëhet nga dy përbërës kryesorë - grimcuar dhe fibrilar. Komponenti granular përfaqësohet nga granula (nënnjësi ribozomale të maturuara) dhe lokalizohet përgjatë periferisë. Komponenti fibrilar është fijet ribonukleoproteinike të prekursorëve të ribozomeve, të cilat janë të përqendruara në pjesën qendrore të nukleolit.

Ultrastruktura e bërthamave varet nga aktiviteti i sintezës së ARN-së: në një nivel të lartë të sintezës, një numër i madh granulash zbulohen në bërthamë kur sinteza ndalon, numri i granulave zvogëlohet dhe nukleolat shndërrohen në fije të dendura fibrile të bazofiles; natyrës.

MATRIKË BËRTHAMORE (karioplazma) është pjesa e lëngshme e bërthamës që mbush hapësirën midis kromatinës dhe bërthamës.

Karioplazma përbëhet kryesisht nga proteina, metabolitë dhe jone. Pjesë e matricës bërthamore është shtresa fibroze e mbështjellësit bërthamor. Skeleti bërthamor ndoshta kontribuon në formimin e një shtylle proteine ​​në të cilën janë bashkangjitur sythe të ADN-së.

PLAKJA FIZIOLOGJIKE E QELIZAVEështë një gjendje e ndërprerjes së pakthyeshme të rritjes. Baza e plakjes së trupit është plakja qelizore. E cila, nga ana tjetër, shkaktohet nga riorganizimi i gjenomit që ndodh si rezultat i shkurtimit të telomereve dhe defekteve në sistemet e riparimit të ADN-së.

Është vërtetuar se në qelizat e plakjes aktivizohen gjenet specifike, dëmtohen rregullatorët dhe stimulohen frenuesit e rritjes dhe aktivizohen edhe mekanizma të tjerë gjenetikë. Shkencëtarët sugjerojnë se defektet e gjeneve mund të shkaktohen nga shkurtimi telomerik i kromozomeve.

Telomeret luajnë një rol të rëndësishëm në stabilizimin e pjesëve terminale të kromozomeve dhe lidhjen e tyre me matricën bërthamore. Gjatësia e telomereve zvogëlohet në qelizat e njerëzve të moshuar. Është zbuluar një lidhje midis gjatësisë së telomerit dhe aktivitetit të telomerazës, si rezultat i së cilës gjatësia e rajoneve telomerike të kromozomeve qelizore rritet ose mbetet në një nivel konstant.

Qelizat e vjetra nuk duken si ato të reja dhe kjo manifestohet në akumulimin e fragmenteve të tepërta të ADN-së dhe proteinave qelizore të pasakta, si dhe shfaqjen e strukturave jonormale në nukleolus (një grup proteinash dhe acidesh nukleike të vendosura në bërthamën e qelizës). . Gjithashtu, këto qeliza i nënshtrohen plakjes replikative, domethënë ato janë në gjendje të ndahen një numër të caktuar herë (rreth 50).

Shkencëtarët zbuluan gjithashtu se në Në disa raste është e mundur të rivendosni numëruesin. Në të njëjtën kohë, ishte e mundur të zbulohej se si aktivizohet gjeni i veçantë NDT80. Për të verifikuar rolin e synuar të këtij gjeni, studiuesit e aktivizuan atë në një qelizë të vjetër dhe jo riprodhuese. Përfshirja e NDT80 solli një efekt të dyfishtë - qeliza jetoi dy herë më shumë se zakonisht, dhe defektet e lidhura me moshën në nukleolus u korrigjuan. Kjo tregon se anomalitë nukleolare mbajnë një nga çelësat e plakjes qelizore (çelësi i dytë, telomerik, është studiuar shumë më mirë). Fatkeqësisht, nuk është ende e qartë se si funksionon mekanizmi për rivendosjen e orës celulare. Dihet vetëm se proteina e koduar nga gjeni NDT80 është një faktor transkriptimi, domethënë shërben si shkas - aktivizon gjene të tjera në qelizë.

Pasuesit e teorisë së radikaleve të lira të plakjes besojnë se dëmtimi i qelizave të fituara gjatë plakjes ndodh nën ndikimin e radikalëve të lirë. Shkaktarët e këtij dëmtimi mund të jenë ekspozimi ndaj rrezatimit jonizues ose një rënie progresive e aktivitetit të mekanizmave mbrojtës antioksidues, si vitamina E. Përveç kësaj, radikalet e lira shkaktojnë dëmtime të acideve nukleike si në bërthamë ashtu edhe në mitokondri. Mutacionet dhe shkatërrimi i ADN-së mitokondriale bëhen thjesht "dramatike" me kalimin e moshës. Radikalët e lirë të oksigjenit katalizojnë gjithashtu formimin e modifikimeve të proteinave, duke përfshirë enzimat, duke i bërë ato të ndjeshme ndaj efekteve të dëmshme të proteazave neutrale dhe alkaline që përmbahen në citosol, gjë që çon në ndërprerje të mëtejshme të funksioneve të qelizave.

Ndryshimet post-translative në proteinat ndërqelizore dhe jashtëqelizore ndodhin gjithashtu me moshën. Një nga llojet e ndryshimeve të tilla është glikozilimi jo enzimatik i proteinave. Për shembull, glikozilimi i proteinave të thjerrëzave të lidhura me moshën qëndron në themel të kataraktave senile.

Kështu, procesi i plakjes qelizore është i larmishëm. Ai nxitet nga faktorë të ndryshëm dhe kalon nëpër rrugë të ndryshme sinjalizimi. Procesi i plakjes është i ndryshëm në qeliza të ndryshme, ndodh në momente të ndryshme kohore, por në çdo rast çon në mosfunksionim dhe vdekje të qelizës. Diskutimi i shkaqeve të plakjes qelizore dhe ndikimi i saj në plakjen e përgjithshme të trupit nuk është arritur ende, dhe shkencëtarët ende nuk kanë gjetur përgjigje për pyetjet e shumta që janë të rëndësishme për zhvillimin e mjeteve për të luftuar plakjen.

• KOZMETIKA QELIZORE CELLCOSMET & CELLMEN (ZVICER)
• KOSMETIKA "DOCTOR SPIELLER BIOCOSMETIC" ( DR.SPILLER)
• INJEKSIONE BUKURI