حد هايفليك

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

حد هايفليك ، أو ظاهرة هايفليك ، هو عدد مرات انقسام مجموعة خلايا جسدية بشرية طبيعية ومتمايزة قبل توقف انقسام الخلايا . [ 1 ] [ 2 ]

طُرح مفهوم حد هايفليك على يد عالم التشريح الأمريكي ليونارد هايفليك عام 1961، [ 3 ] في معهد ويستار في فيلادلفيا ، بنسلفانيا. أثبت هايفليك أن مجموعة خلايا جنينية بشرية طبيعية تنقسم ما بين 40 و60 مرة في مزارع الخلايا قبل دخولها مرحلة الشيخوخة . وقد دحضت هذه النتيجة ادعاء ألكسيس كاريل بأن الخلايا الطبيعية خالدة .

فسّر هايفليك اكتشافه بأنه شيخوخة على المستوى الخلوي. ويبدو أن شيخوخة مجموعات الخلايا ترتبط بالشيخوخة الجسدية العامة للكائن الحي. [ 3 ] [ 4 ]

صاغ ماكفارلين بورنيت اسم "حد هايفليك" في كتابه " الطفرات الجوهرية: نهج وراثي للشيخوخة " ، الذي نُشر عام 1974. [ 5 ]

تاريخ

الاعتقاد بخلود الخلايا

قبل اكتشاف ليونارد هايفليك، كان يُعتقد أن خلايا الفقاريات لديها قدرة غير محدودة على التكاثر. وقد صرّح ألكسيس كاريل ، الجراح الحائز على جائزة نوبل ، بأن "جميع الخلايا المستأصلة في مزارع الأنسجة خالدة، وأن عدم استمرار تكاثر الخلايا يعود إلى الجهل بأفضل الطرق لزراعتها". [ 5 ] وادّعى أنه استنبت خلايا ليفية من قلوب الدجاج (التي تعيش عادةً من 5 إلى 10 سنوات) وأنه حافظ على نمو المزرعة لمدة 34 عامًا. [ 6 ]

مع ذلك، لم يتمكن علماء آخرون من تكرار نتائج كاريل، [ 5 ] ويُشتبه في أن ذلك يعود إلى خطأ في الإجراء التجريبي. ولتوفير العناصر الغذائية اللازمة، ربما أُضيفت الخلايا الجذعية الجنينية للدجاج إلى المزرعة يوميًا. وهذا من شأنه أن يسمح بسهولة بزراعة خلايا جديدة طازجة في المزرعة، وبالتالي لم يكن هناك تكاثر لا نهائي للخلايا الأصلية. [ 3 ] وقد تكهن البعض بأن كاريل كان على علم بهذا الخطأ، لكنه لم يعترف به قط. [ 7 ] [ 8 ]

كما يُفترض أن الخلايا التي استخدمها كاريل كانت صغيرة بما يكفي لاحتواء خلايا جذعية متعددة القدرات ، والتي، إذا ما زُوِّدت بمغذٍّ داعم لتنشيط التيلوميراز ، لكانت قادرة على درء الشيخوخة التكاثرية، أو حتى عكسها. أما المزارع التي لا تحتوي على خلايا جذعية متعددة القدرات نشطة التيلوميراز، فكانت ستُملأ بخلايا غير نشطة التيلوميراز، والتي كانت ستخضع لحدّ 50 ± 10 انقسامًا خلويًا حتى تحدث الشيخوخة الخلوية كما هو موضح في نتائج هايفليك. [ 4 ]

التجربة والاكتشاف

بدأ هايفليك يشك في مزاعم كاريل أثناء عمله في مختبر بمعهد ويستار. لاحظ هايفليك أن إحدى مزارع خلايا الأرومة الليفية الجنينية البشرية التي كان يزرعها قد اكتسبت مظهرًا غير طبيعي، وأن انقسام الخلايا قد تباطأ. في البداية، تجاهل الأمر معتبرًا إياه شذوذًا ناتجًا عن تلوث أو خطأ تقني. إلا أنه لاحظ لاحقًا مزارع خلايا أخرى تُظهر أعراضًا مشابهة. راجع هايفليك دفتر ملاحظاته البحثية، ففوجئ بأن مزارع الخلايا غير النمطية قد زُرعت جميعها حتى انقسامها الأربعين تقريبًا، بينما لم تُظهر المزارع الأصغر سنًا أيًا من هذه المشاكل. علاوة على ذلك، كانت الظروف متشابهة بين المزارع الأصغر سنًا والأقدم التي لاحظها - نفس وسط الاستنبات، وأوعية الاستنبات، والفني. دفعه هذا إلى الشك في أن هذه الأعراض ناتجة عن تلوث أو خطأ تقني. [ 9 ]

بعد ذلك، شرع هايفليك في إثبات أن توقف قدرة الخلايا الطبيعية على التكاثر، الذي لاحظه، لم يكن نتيجة تلوث فيروسي أو ظروف استزراع سيئة أو أي عامل آخر غير معروف. تعاون هايفليك مع بول مورهد لإجراء التجربة الحاسمة لاستبعاد هذه العوامل كأسباب محتملة. وبصفته عالمًا ماهرًا في علم الوراثة الخلوية ، تمكن مورهد من التمييز بين الخلايا الذكرية والأنثوية في المزرعة الخلوية. جرت التجربة على النحو التالي: قام هايفليك بخلط أعداد متساوية من الخلايا الليفية الذكرية البشرية الطبيعية التي انقسمت عدة مرات (الخلايا في الانقسام الأربعين) مع الخلايا الليفية الأنثوية التي انقسمت مرات أقل (الخلايا في الانقسام الخامس عشر). تم الاحتفاظ بمجموعات خلوية غير مختلطة كعناصر تحكم. بعد 20 انقسامًا في المزرعة المختلطة، لم يتبق سوى الخلايا الأنثوية. توقف انقسام الخلايا في مزارع التحكم غير المختلطة في الأوقات المتوقعة؛ وعندما توقف انقسام مزرعة التحكم الذكرية، لم يتبق سوى الخلايا الأنثوية في المزرعة المختلطة. يشير هذا إلى أن الأخطاء التقنية أو الفيروسات الملوثة ليست تفسيرات محتملة لتوقف انقسام الخلايا الأقدم، ويثبت أنه ما لم يتمكن الفيروس أو العامل المسبب من التمييز بين الخلايا الذكرية والأنثوية (وهو ما لم يكن بوسعه فعله)، فإن توقف التكاثر الخلوي الطبيعي يخضع لآلية عد داخلية. [ 3 ] [ 5 ] [ 9 ]

دحضت هذه النتائج مزاعم كاريل بشأن الخلود، وأثبتت صحة نظرية هايفليك كنظرية بيولوجية موثوقة. وعلى عكس تجربة كاريل، فقد نجح علماء آخرون في تكرار تجربة هايفليك.

مراحل الخلايا

يصف هايفليك ثلاث مراحل في حياة الخلايا المزروعة الطبيعية. في بداية تجربته، أطلق على المزرعة الأولية اسم "المرحلة الأولى". تُعرَّف المرحلة الثانية بأنها الفترة التي تتكاثر فيها الخلايا؛ وقد أطلق هايفليك على هذه المرحلة اسم "النمو الغزير". بعد أشهر من التضاعف، تصل الخلايا في النهاية إلى المرحلة الثالثة، وهي ظاهرة أطلق عليها اسم " الشيخوخة "، حيث يتباطأ معدل تكاثر الخلايا قبل أن يتوقف تمامًا.

طول التيلومير

تنقسم الخلية الجنينية البشرية الطبيعية عادةً ما بين 50 و70 مرة قبل أن تصل إلى مرحلة الشيخوخة الخلوية. ومع انقسام الخلية، تقصر التيلوميرات الموجودة في نهايات الكروموسومات. ويُعرف حد هايفليك بأنه الحد الأقصى لتكاثر الخلايا الذي يفرضه تقصير التيلوميرات مع كل انقسام. وتُعرف هذه المرحلة النهائية بالشيخوخة الخلوية .

وُجد أن حد هايفليك يرتبط بطول المنطقة التيلوميرية في نهاية الكروموسومات. أثناء عملية تضاعف الحمض النووي للكروموسوم، لا يمكن نسخ أجزاء صغيرة من الحمض النووي داخل كل تيلومير ، فتُفقد. [ 10 ] يحدث هذا بسبب الطبيعة غير المتساوية لتضاعف الحمض النووي، حيث لا تتضاعف الخيوط الرائدة والمتأخرة بشكل متناظر. [ 11 ] لا تُشفّر المنطقة التيلوميرية من الحمض النووي أي بروتين؛ إنها ببساطة شفرة مُكررة في المنطقة الطرفية للكروموسومات الخطية حقيقية النواة. بعد انقسامات عديدة، تصل التيلوميرات إلى طول حرج، فتُصبح الخلية هرمة. عند هذه النقطة، تكون الخلية قد وصلت إلى حد هايفليك. [ 12 ] [ 13 ]

كان هايفليك أول من أشار إلى أن الخلايا السرطانية وحدها هي الخالدة. ولم يكن من الممكن إثبات ذلك إلا بعد أن أثبت أن الخلايا الطبيعية فانية. [ 3 ] [ 4 ] لا يحدث شيخوخة خلوية في معظم الخلايا السرطانية بسبب التعبير عن إنزيم يُسمى التيلوميراز . يعمل هذا الإنزيم على إطالة التيلوميرات، مانعًا تيلوميرات الخلايا السرطانية من التقصير، ومُعطيًا إياها قدرة تكاثرية غير محدودة. [ 14 ] يتمثل أحد العلاجات المقترحة للسرطان في استخدام مثبطات التيلوميراز التي تمنع استعادة التيلومير، مما يسمح للخلية بالموت كباقي خلايا الجسم. [ 15 ]

الشيخوخة العضوية

أشار هايفليك إلى أن نتائجه التي تُظهر أن الخلايا الطبيعية لديها قدرة محدودة على التكاثر قد تكون ذات أهمية لفهم الشيخوخة البشرية على المستوى الخلوي. [ 4 ]

أُفيد بأن القدرة التكاثرية المحدودة للخلايا الليفية البشرية، التي لوحظت في مزارع الخلايا ، تفوق بكثير عدد عمليات التكاثر التي تخضع لها الخلايا غير الجذعية في الجسم الحي خلال فترة ما بعد الولادة الطبيعية. [ 16 ] إضافةً إلى ذلك، أشارت بعض الدراسات إلى عدم وجود علاقة عكسية بين القدرة التكاثرية لسلالات الخلايا البشرية الطبيعية وعمر المتبرع البشري الذي أُخذت منه الخلايا، كما ذُكر سابقًا. وبات من الواضح الآن أن بعض هذه النتائج المتباينة على الأقل تُعزى إلى تباين أعداد تكاثر الخلايا في مواقع الجسم المختلفة التي أُخذت منها الخلايا. [ 16 ]

تشير المقارنات بين الأنواع المختلفة إلى أن قدرة الخلايا على التكاثر قد ترتبط في المقام الأول بكتلة جسم الكائن الحي، ولكن على الأرجح بعمره. وبالتالي، فإن القدرة المحدودة للخلايا على التكاثر في المزارع الخلوية قد تكون ذات صلة مباشرة بالشيخوخة الجسدية العامة للكائن الحي. [ 3 ] [ 4 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ رودريغيز-برينيس، إغناسيو أ.؛ وودارز، دومينيك؛ كوماروفا، ناتاليا ل. (9 ديسمبر 2015). " قياس الشيخوخة التكاثرية كمسار كابح للأورام وهدف لعلاج السرطان" . التقارير العلمية . 5 17660. Bibcode : 2015NatSR...517660R . doi : 10.1038/srep17660 . PMC 4673423. PMID 26647820 .  
  2. ↑ بيترسن، توماس؛ نيكلاسون، لورا (سبتمبر 2007). "عمر الخلية والطب التجديدي" . المواد الحيوية . 28 (26): 3751-3756 . doi : 10.1016/j.biomaterials.2007.05.012 . PMC 2706083. PMID 17574669 .  
  3. 1 2 3 4 5 6 هايفليك إل، مورهد بي إس (1961). "الزراعة المتسلسلة لسلالات الخلايا البشرية ثنائية الصبغيات". أبحاث الخلية التجريبية . 25 (3): 585-621 . doi : 10.1016/0014-4827(61)90192-6 . PMID 13905658 . 
  4. 1 2 3 4 5 هايفليك، ل. (1965). "العمر المحدود لسلالات الخلايا البشرية ثنائية الصبغيات في المختبر". أبحاث الخلية التجريبية . 37 (3): 614-636 . doi : 10.1016/0014-4827(65)90211-9 . PMID 14315085 . 
  5. 1 2 3 4 شاي، جيه دبليو؛ رايت، دبليو إي (أكتوبر 2000). "هايفليك، وحدوده، والشيخوخة الخلوية". مراجعات الطبيعة في بيولوجيا الخلية الجزيئية . 1 (1): 72-76 . doi : 10.1038/35036093 . PMID 11413492. S2CID 6821048 .  
  6. ↑ كاريل أ، إيبيلينغ أ.هـ (1921). "عمر وتكاثر الخلايا الليفية" . مجلة الطب التجريبي . 34 (6): 599-606 . doi : 10.1084/jem.34.6.599 . PMC 2128071. PMID 19868581 .  
  7. ↑ ويتكوفسكي جيه إيه (1985). "أسطورة خلود الخلية". اتجاهات في العلوم البيوكيميائية. 10 ( 7): 258-260 . doi : 10.1016/0968-0004(85)90076-3 .
  8. ↑ ويتكوفسكي، جيه إيه (1980). " خلايا الدكتور كاريل الخالدة" . تاريخ الطب. 24 ( 2): 129-142 . doi : 10.1017/S0025727300040126 . PMC 1082700. PMID 6990125 .  
  9. 1 2 هايفليك، ل. (19 مايو 2016). "على عكس الشيخوخة، فإن طول العمر محدد جنسيًا". في: بنغتسون، ف. ل.؛ سيترستين، ر. أ. (محرران). دليل نظريات الشيخوخة ( الطبعة الثالثة). شركة سبرينغر للنشر. ص 31-52 . ISBN   978-0-8261-2942-0.
  10. ↑ واتسون، ج. د. (1972). "أصل الحمض النووي T7 المتكرر". مجلة نيتشر للبيولوجيا الجديدة . 239 (94): 197-201 . doi : 10.1038/newbio239197a0 . PMID 4507727 . 
  11. ↑ روسو، فيليب؛ أوتكسييه، شانتال (أكتوبر 2015). " بيولوجيا التيلومير: الأساس المنطقي للتشخيص والعلاج في السرطان" . بيولوجيا الحمض النووي الريبي . 12 (10): 1078-1082 . doi : 10.1080/15476286.2015.1081329 . PMC 4829327. PMID 26291128 .  
  12. ↑ أولوفنيكوف، أ.م. (1996). " التيلوميرات، التيلوميراز، والشيخوخة: أصل النظرية". علم الشيخوخة التجريبي. 31 ( 4): 443-448 . doi : 10.1016/0531-5565(96)00005-8 . PMID 9415101. S2CID 26381790 .  
  13. ^ أولوفنيكوف، أ.م. (1971). "مبدأ الهامش في مادة بولينوكليوتيدات" [ مبادئ بضع الهامش في تخليق القالب للبولينوكليوتيدات ] . دوكلادي أكاديمي ناوك SSSR . 201 (6): 1496–1499 . بميد 5158754 . 
  14. ↑ فينغ وآخرون (1995). "مكون الحمض النووي الريبوزي (RNA ) لتيلوميراز الإنسان". مجلة ساينس . 269 (5228): 1236-1241 . رمز Bibcode : 1995Sci...269.1236F . doi : 10.1126/science.7544491 . PMID 7544491. S2CID 9440710 .   
  15. ↑ رايت، دبليو إي، وشاي، جيه دبليو (2000). "ديناميكيات التيلومير في تطور السرطان والوقاية منه: اختلافات جوهرية في بيولوجيا التيلومير لدى الإنسان والفأر". مجلة نيتشر الطبية . 6 (8): 849-851 . doi : 10.1038/78592 . PMID 10932210. S2CID 20339035 .  
  16. كريستوفالو، في. جيه.، ألين، آر. جي.، بينولو، آر. جيه.، مارتن، بي. جي.، بيك، جيه. سي. (1998). " العلاقة بين عمر المتبرع وعمر التكاثر للخلايا البشرية في المزارع الخلوية: إعادة تقييم" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 95 (18): 10614-10619 . Bibcode : 1998PNAS...9510614C . doi : 10.1073/pnas.95.18.10614 . PMC 27943. PMID 9724752 .  

للمزيد من القراءة