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海佛烈克極限

十月 04, 2023

海佛烈克極限、海夫力克極限（英語：Hayflick limit）[註 1]，又稱海佛烈克現象（Hayflick phenomenon），指正常人類細胞群體在細胞分裂停止前所能分裂的次數限制。經驗證據（英语：Empirical evidence）顯示，每個細胞的DNA所相連接的端粒，在每次新的細胞分裂後會略微縮減，直至縮減至一個極限長度為止[2][3]。

海佛烈克極限這一概念是在1961年由賓夕法尼亞州費城威斯達研究所（英语：Wistar Institute）的美國解剖學家李奧納多·海佛烈克（英语：Leonard Hayflick）提出[2]。海佛烈克證明了一個正常的人類胎兒細胞群體，在細胞培養下可以分裂40-60次，而此細胞群體將會進入衰老（英语：Senescence）期；這駁斥了諾貝爾獎得主亞歷克西·卡雷爾「一般正常的細胞具有永生性（英语：Biological immortality）」的論點。每次有絲分裂會略微縮短細胞中附著於DNA上的端粒，而人體中端粒的縮短最終會导致細胞分裂無法進行；這種細胞群體衰老機制的出現，和整個人體的生理性衰老有所關連。此機制似乎也能夠防止基因體不穩定（英语：Genome instability）；端粒的縮短會限制細胞分裂的次數，也就可以預防人類衰老細胞中癌细胞的發展情況。然而，端粒的縮短會傷害免疫功能，因此可能同时增加了患癌風險[4]。

端粒的長度 编辑

 
在細胞凋亡之前，每個細胞平均可以分裂50─70次。當細胞分離時，染色體末端的端粒會變小。海佛烈克極限理論認為，隨著細胞分裂，端粒會不斷縮小，最終將不會出現在染色體上；此最終階段就是所謂的衰老期，也證明了「端粒損壞與細胞衰老之間具有關連性」的概念。

海佛烈克極限發現與DNA鏈末端的端粒區域長度相關。在DNA複製的過程中，每個DNA鏈末端的短小片段（端粒）在每次DNA複製完成後，即無法複製而丟失[5]。DNA的端粒區域無法解碼成任何一個蛋白質，僅僅在DNA的末端區域形成一個重複的編碼，而DNA複製後失去的也是這個編碼。在多次DNA複製之後，端粒就會消耗殆盡，導致細胞開始凋亡。這種機制可以預防DNA複製的錯誤，進而預防基因突變的發生。一旦端粒在細胞多次複製之後消耗殆盡，細胞將無法複製下去；此時該細胞就會達到自身的海佛烈克極限[6][7]。

這個過程不會發生在大多數的癌細胞中，起因在於一種稱做端粒酶的酵素。此酵素可以維持端粒的長度，這會導致癌細胞中的端粒不會縮短，且給予這些細胞無限複製的潛力[8]。目前正在研擬中的癌症治療方案（英语：Experimental cancer treatment）提出使用酶抑制劑，可以阻止端粒的復原，讓癌細胞變得如同一般體細胞一樣凋亡[9]。此外，端粒酶激活劑可以修復或延長健康細胞中的端粒，進而延長這些健康細胞的海佛烈克極限，但也会給予它们癌細胞的特徵。端粒酶的激活也可能延長免疫系統中細胞的端粒長度，來預防端粒非常短的細胞發生癌变[來源請求]。

在體外實驗中，肌肽可以增加人類纖維母細胞的海佛烈克極限[10]，也可以抑制端粒縮短的速度[11]。

註解 编辑

  1. ^ 澳大利亞諾貝爾獎得主弗蘭克·麥克法蘭·伯內特爵士首次在其著作Intrinsic Mutagenesis: A Genetic Approach to Ageing（1974年）使用「海佛烈克極限」此術語[1]。

参考文献 编辑

  1. ^ Shay JW, Wright WE. Hayflick, his limit, and cellular ageing (PDF). Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2000, 1 (1): 72–76. PMID 11413492. doi:10.1038/35036093. 
  2. ^ 2.0 2.1 Hayflick L, Moorhead PS. The serial cultivation of human diploid cell strains. Exp Cell Res. 1961, 25 (3): 585–621. PMID 13905658. doi:10.1016/0014-4827(61)90192-6. 
  3. ^ Hayflick L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains. Exp. Cell Res. 1965, 37 (3): 614–636. PMID 14315085. doi:10.1016/0014-4827(65)90211-9. 
  4. ^ Eisenberg DTA. An evolutionary review of human telomere biology: The thrifty telomere hypothesis and notes on potential adaptive paternal effects. American Journal of Human Biology. 2011, 23 (2): 149–167. PMID 21319244. doi:10.1002/ajhb.21127. 
  5. ^ Watson JD. Origin of concatemeric T7 DNA. Nature New Biol. 1972, 239 (94): 197–201 [2019-05-27]. PMID 4507727. doi:10.1038/newbio239197a0. （原始内容于2019-05-27）. 
  6. ^ Olovnikov AM. Telomeres, telomerase and aging: Origin of the theory. Exp. Gerontol. 1996, 31 (4): 443–448. PMID 9415101. doi:10.1016/0531-5565(96)00005-8. 
  7. ^ Olovnikov, A. M. Принцип маргинотомии в матричном синтезе полинуклеотидов [Principles of marginotomy in template synthesis of polynucleotides]. Doklady Akademii Nauk SSSR. 1971, 201: 1496–1499. 
  8. ^ Feng F; et al. The RNA component of human telomerase. Science. 1995, 269 (5228): 1236–1241. PMID 7544491. doi:10.1126/science.7544491. 
  9. ^ Wright WE, Shay JW. Telomere dynamics in cancer progression and prevention: Fundamental differences in human and mouse telomere biology. Nature Medicine. 2000, 6 (8): 849–851. PMID 10932210. doi:10.1038/78592. 
  10. ^ McFarlan GA, Holliday R. Retardation of the senescence of cultured human fibroblasts by carnosine. Exp. Cell Res. 1994, 212 (2): 167–175. PMID 8187813. doi:10.1006/excr.1994.1132. 
  11. ^ Shao L; Li QH; Tan Z. L-carnosine reduces telomere damage and shortening rate in cultured normal fibroblasts. Biochem Biophys Res Commun. 2004, 324 (2): 931–936. PMID 15474517. doi:10.1016/j.bbrc.2004.09.136. 

参见 编辑

十月 04, 2023
海佛烈克極限, 海夫力克極限, 英語, hayflick, limit, 又稱海佛烈克現象, hayflick, phenomenon, 指正常人類細胞群體在細胞分裂停止前所能分裂的次數限制, 經驗證據, 英语, empirical, evidence, 顯示, 每個細胞的dna所相連接的端粒, 在每次新的細胞分裂後會略微縮減, 直至縮減至一個極限長度為止, 這一概念是在1961年由賓夕法尼亞州費城威斯達研究所, 英语, wistar, institute, 的美國解剖學家李奧納多, 海佛烈克, 英语, leona. 海佛烈克極限 海夫力克極限 英語 Hayflick limit 註 1 又稱海佛烈克現象 Hayflick phenomenon 指正常人類細胞群體在細胞分裂停止前所能分裂的次數限制 經驗證據 英语 Empirical evidence 顯示 每個細胞的DNA所相連接的端粒 在每次新的細胞分裂後會略微縮減 直至縮減至一個極限長度為止 2 3 海佛烈克極限這一概念是在1961年由賓夕法尼亞州費城威斯達研究所 英语 Wistar Institute 的美國解剖學家李奧納多 海佛烈克 英语 Leonard Hayflick 提出 2 海佛烈克證明了一個正常的人類胎兒細胞群體 在細胞培養下可以分裂40 60次 而此細胞群體將會進入衰老 英语 Senescence 期 這駁斥了諾貝爾獎得主亞歷克西 卡雷爾 一般正常的細胞具有永生性 英语 Biological immortality 的論點 每次有絲分裂會略微縮短細胞中附著於DNA上的端粒 而人體中端粒的縮短最終會导致細胞分裂無法進行 這種細胞群體衰老機制的出現 和整個人體的生理性衰老有所關連 此機制似乎也能夠防止基因體不穩定 英语 Genome instability 端粒的縮短會限制細胞分裂的次數 也就可以預防人類衰老細胞中癌细胞的發展情況 然而 端粒的縮短會傷害免疫功能 因此可能同时增加了患癌風險 4 目录 1 端粒的長度 2 註解 3 参考文献 4 参见端粒的長度 编辑 nbsp 在細胞凋亡之前 每個細胞平均可以分裂50 70次 當細胞分離時 染色體末端的端粒會變小 海佛烈克極限理論認為 隨著細胞分裂 端粒會不斷縮小 最終將不會出現在染色體上 此最終階段就是所謂的衰老期 也證明了 端粒損壞與細胞衰老之間具有關連性 的概念 海佛烈克極限發現與DNA鏈末端的端粒區域長度相關 在DNA複製的過程中 每個DNA鏈末端的短小片段 端粒 在每次DNA複製完成後 即無法複製而丟失 5 DNA的端粒區域無法解碼成任何一個蛋白質 僅僅在DNA的末端區域形成一個重複的編碼 而DNA複製後失去的也是這個編碼 在多次DNA複製之後 端粒就會消耗殆盡 導致細胞開始凋亡 這種機制可以預防DNA複製的錯誤 進而預防基因突變的發生 一旦端粒在細胞多次複製之後消耗殆盡 細胞將無法複製下去 此時該細胞就會達到自身的海佛烈克極限 6 7 這個過程不會發生在大多數的癌細胞中 起因在於一種稱做端粒酶的酵素 此酵素可以維持端粒的長度 這會導致癌細胞中的端粒不會縮短 且給予這些細胞無限複製的潛力 8 目前正在研擬中的癌症治療方案 英语 Experimental cancer treatment 提出使用酶抑制劑 可以阻止端粒的復原 讓癌細胞變得如同一般體細胞一樣凋亡 9 此外 端粒酶激活劑可以修復或延長健康細胞中的端粒 進而延長這些健康細胞的海佛烈克極限 但也会給予它们癌細胞的特徵 端粒酶的激活也可能延長免疫系統中細胞的端粒長度 來預防端粒非常短的細胞發生癌变 來源請求 在體外實驗中 肌肽可以增加人類纖維母細胞的海佛烈克極限 10 也可以抑制端粒縮短的速度 11 註解 编辑 澳大利亞諾貝爾獎得主弗蘭克 麥克法蘭 伯內特爵士首次在其著作Intrinsic Mutagenesis A Genetic Approach to Ageing 1974年 使用 海佛烈克極限 此術語 1 参考文献 编辑 Shay JW Wright WE Hayflick his limit and cellular ageing PDF Nature Reviews Molecular Cell Biology 2000 1 1 72 76 PMID 11413492 doi 10 1038 35036093 2 0 2 1 Hayflick L Moorhead PS The serial cultivation of human diploid cell strains Exp Cell Res 1961 25 3 585 621 PMID 13905658 doi 10 1016 0014 4827 61 90192 6 Hayflick L The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains Exp Cell Res 1965 37 3 614 636 PMID 14315085 doi 10 1016 0014 4827 65 90211 9 Eisenberg DTA An evolutionary review of human telomere biology The thrifty telomere hypothesis and notes on potential adaptive paternal effects American Journal of Human Biology 2011 23 2 149 167 PMID 21319244 doi 10 1002 ajhb 21127 Watson JD Origin of concatemeric T7 DNA Nature New Biol 1972 239 94 197 201 2019 05 27 PMID 4507727 doi 10 1038 newbio239197a0 原始内容存档于2019 05 27 Olovnikov AM Telomeres telomerase and aging Origin of the theory Exp Gerontol 1996 31 4 443 448 PMID 9415101 doi 10 1016 0531 5565 96 00005 8 Olovnikov A M Princip marginotomii v matrichnom sinteze polinukleotidov Principles of marginotomy in template synthesis of polynucleotides Doklady Akademii Nauk SSSR 1971 201 1496 1499 Feng F et al The RNA component of human telomerase Science 1995 269 5228 1236 1241 PMID 7544491 doi 10 1126 science 7544491 Wright WE Shay JW Telomere dynamics in cancer progression and prevention Fundamental differences in human and mouse telomere biology Nature Medicine 2000 6 8 849 851 PMID 10932210 doi 10 1038 78592 McFarlan GA Holliday R Retardation of the senescence of cultured human fibroblasts by carnosine Exp Cell Res 1994 212 2 167 175 PMID 8187813 doi 10 1006 excr 1994 1132 Shao L Li QH Tan Z L carnosine reduces telomere damage and shortening rate in cultured normal fibroblasts Biochem Biophys Res Commun 2004 324 2 931 936 PMID 15474517 doi 10 1016 j bbrc 2004 09 136 参见 编辑 nbsp 生物学主题 nbsp 医学主题 老化 細胞凋亡 生物學永生 英语 Biological immortality 海拉細胞 取自 https zh wikipedia org w index php title 海佛烈克極限 amp oldid 69559906, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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