Теория старения хейфлика. Теории старения

Году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре , умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.

Данная граница была найдена в культурах всех полностью дифференцированных клеток как человека , так и других многоклеточных организмов . Максимальное число делений клетки различно в зависимости от её типа и ещё сильнее различается в зависимости от организма, которому эта клетка принадлежит. Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.

Граница Хейфлика связана с сокращением размера теломер , участков ДНК на концах хромосом . Как известно, молекула ДНК способна к репликации перед каждым делением клетки. При этом имеющиеся у неё на концах теломеры после каждого деления клетки укорачиваются. Теломеры укорачиваются весьма медленно - по несколько (3-6) нуклеотидов за клеточный цикл, то есть за количество делений, соответствующее лимиту Хейфлика, они укоротятся всего на 150-300 нуклеотидов. Таким образом, чем короче у ДНК «теломерный хвост», тем больше делений у неё прошло, а значит - тем старше клетка.

В клетке существует фермент теломеразы , активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза «не работает», поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к её гибели в пределах лимита Хейфлика, потому что другой фермент - ДНК-полимераза - не способен реплицировать концы молекулы ДНК.

В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения, которая объясняет эрозию теломер прежде всего активностью клеточных рекомбиназ, активизирующихся в ответ на повреждения ДНК, вызванные, главным образом, возрастной депрессией мобильных элементов генома . Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза - открытого во второй половине 20 века явления плавного разрушения клетки, проявляющегося в уменьшении размера клетки и минимизации количества вещества, попадающего в межклеточное пространство после её разрушения.

Принцип эксперимента

Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в коллаборации с Полом Мурхедом, был довольно простым: смешивали равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские - 40 делений, женские - 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны . Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:

Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз;
Клетки, которые подверглись криогенной обработке, «помнят», сколько раз они делились до заморозки.

Биологический смысл явления

В настоящее время главенствует точка зрения, связывающая лимит Хейфлика с проявлением механизма подавления опухолеобразования, возникшего у многоклеточных организмов. Другими словами, опухолесупрессорные механизмы, такие как репликативное старение и апоптоз, бесспорно полезны в раннем онтогенезе и зрелости, но побочно являются причиной старения - ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных .

См. также

Примечания

Hayflick L., Moorhead P.S. // Exp. Cell Res., 1961, v. 253, p. 585-621.
Галицкий В.А. (2009). “Эпигенетическая природа старения” (PDF) . Цитология . 51 : 388-397.
L. Hayflick, P. S. Moorhead. The serial cultivation of human diploid cell strains // Experimental Cell Research. - 1961-12-01. - Т. 25 . - С. 585–621 . - ISSN 0014-4827 .
J. W. Shay, W. E. Wright. Hayflick, his limit, and cellular ageing // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. - 2000-10-01. - Т. 1 , вып. 1 . - С. 72–76 . -

Человек имеют необычайно долгую продолжительность жизни по сравнению с большинством жизней на Земле, особенно млекопитающими соответствующего размера. Хотя было предложено много теорий относительно того, почему это так, все еще продолжаются некоторые дискуссии относительно того, что определяет продолжительность жизни различных видов.

Самым старым человеком в истории – насколько сегодня известно, была 122-летняя француженка по имени Жанна, которая умерла в 1997 году. Однако люди, прожившие 100 лет или дольше, сегодня уже не представляются необычным явлением.

Сейчас мы воспринимаем это как весьма обычное дело, но важно помнить, что всего два столетия назад ожидаемая продолжительность жизни человека была намного меньше. Широко распространено мнение, что глобальная продолжительность жизни в 1900 году составляла всего 31 год. Благодаря быстрому развитию медицинских знаний в 20-м веке, а также глобализации таких знаний в обширных районах мира, продолжительность жизни во всем мире увеличилась примерно до 72 лет в 2014 году.

Это означает, что в течение сотен тысяч лет, когда развивался как вид, у него, вероятно, была продолжительность жизни не более 25-30 лет. Вы можете сравнить это с продолжительностью жизни шимпанзе, которая в среднем составляет 40-50 лет в дикой природе, и 50-60 лет в неволе, или горилл, которые живут примерно 40 лет.

Учитывая, насколько тесно мы связаны с человекообразными обезьянами – разделяя примерно 99% той же , что и шимпанзе и гориллы, – можно понять нашу довольно впечатляющую современную продолжительность жизни.

Хотя средняя продолжительность жизни по всему земному шару постоянно возрастала в течение прошлого столетия, существует вопрос о том, существует ли ограничение на человеческую жизнь, или же благодаря постоянному прогрессу в медицине средняя продолжительность жизни увеличиться с 72 до 100 лет.

Почему люди живут так долго по сравнению с большинством других видов?
Как упомянуто выше, точный механизм определения продолжительности жизни существа горячо обсуждается, но некоторые из самых сильных претендентов на объяснение включают общий расход энергии и верхний предел числа циклов деления клеток.

Расход энергии
По сравнению с большинством других видов, людям и обезьянам требуется много времени для достижения зрелости. Например, новорожденные антилопы могут бегать спустя 90 минут после рождения, тогда как люди часто не ходят до достижения возраста 1 года.

Некоторые виды землеройки, такие как же млекопитающие, как и люди, живут менее года и часто умирают в течение нескольких недель после рождения своего единственного потомства. С другой стороны, люди не достигают половой зрелости в течение по крайней мере первого десятилетия, и средний возраст женщин, родивших первого ребенка в странах мира, варьируется от 18 до 31 года.

Все это говорит о том, что другие виды развиваются, созревают и размножаются гораздо быстрее, и, следовательно, требуют гораздо более высокого потребления энергии, потому что их расход энергии намного выше. Упомянутые выше землеройки каждый день съедают насекомых общим весом почти с них самих, потому что их метаболизм невероятно быстр, а сердце бьется более 600 раз в минуту!

То есть другие виды развиваются и размножаются быстрее, достигая зрелости в течение 1-2 лет и размножаются настолько часто, насколько это возможно в течение их жизнеспособного периода размножения.

Люди и другие приматы совершенно противоположны этому, и скорость их метаболизма относительно ниже – примерно в два раза меньше, чем у других млекопитающих. Клеточное дыхание и расход энергии приводят к более быстрому истощению организма и его систем, а более низкий уровень метаболизма может продлить жизнь на десятилетия.

Клеточные деления
Другим потенциальным объяснением является встроенное ограничение количества раз, которое клеточная популяция может делиться, прежде чем стать стареющей, то есть неспособной делиться дальше.

Этот предел называется пределом Хейфлика, и для клеток человека он составляет приблизительно 52 цикла деления. Этот предел истечения срока деления клеток, похоже, намекает на естественную точку отсечения для человеческой жизни, и сохраняется для других животных.

Виды с заведомо короткой продолжительностью жизни, такие как мыши (2-3 года), имеют предел Хейфлика в 15 делений, в то время как животные с даже более длинной продолжительностью жизни, чем люди, имеют более высокий предел Хейфлика (например, морские черепахи, с ожидаемой продолжительностью жизни более двух столетий), имеют предел Хейфлика приблизительно 110.

По мере старения клеток их теломеры – участки ДНК на концах хромосом, уменьшаются в длине, что в конечном итоге делает невозможным дальнейшее точное деление клеток. человека проявляют признаки старения при приближении к этой границе и умирают приблизительно после 52 делений.

У ряда других простых видов был найден ген, который эффективно ограничивает продолжительность жизни, активируя другие гены, которые контролируют все, от транскрипции и продукции белка до репродуктивных триггеров. Было обнаружено, что, когда этот единственный ген мутировал у определенных дождевых червей, их продолжительность жизни могла удвоиться.

Предел Хейфлика. Среднестатистическая клетка делится около 50-70 раз прежде, чем умирает. По мере деления клетки теломеры на конце хромосомы становятся меньше.
© CC BY-SA 4.0, Azmistowski17

Этот ген, по-видимому, является ранним предшественником гена, который контролирует выработку инсулина у людей, который также может работать в качестве механизма контроля для ингибирования и активации других генов. Эти открытия являются захватывающими, поскольку они могут намекнуть на основополагающую генетическую схему жизни организма. Для исследователей, ищущих «источник молодости» или «бессмертие», эти границы исследований особенно интересны.

Исключения из правила
Хотя у людей есть потенциал жить в течение столетия или даже более, мы ни в коем случае не являемся самым долгоживущим организмом на планете. Известно, что гигантские черепахи, найденные на Галапагосских островах, живут более 150 лет, в то время как старейшему образцу Гренландской акулы более 400 лет. Что касается беспозвоночных, есть некоторые виды моллюсков, которые вообще могут жить более пяти веков!

Да, довольно примечательно, что ожидаемая продолжительность жизни человека более чем удвоилась в течение всего лишь одного столетия, но исходя из того, что мы знаем до сих пор, существует средняя граница того, как долго мы можем жить, если не найдем способ генетического продления жизни.

По мере того, как клетки и ткани стареют и накапливают больше ошибок в своем генетическом коде, организм начинает разрушаться, болезни становятся все более вероятными, а способность к лечению затрудняется. Относится к этому нужно спокойно, потому что как мы все знаем, жизнь прекрасна и непредсказуема, поэтому лучше всего жить, пока у нас есть такая возможность!

НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ И СПОРТА УКРАИНЫ

КАФЕДРА биологии человека

РЕФЕРАТ

ТЕМА: « Обмен веществ и энергии при старении»

Студент первого курса

55 группы

Ярмоша Игоря

Киев-2011

План

Вступление

Свободные радикалы

Лимит Х ейфлика

Гены старения

Выводы

Литература

Вступление

Существует около сотни гипотез объясняющих природу старения, однако, научным сообществом из всего этого многообразия признано не более десятка концепций.

Большинство специалистов сходится во мнении, что старение является феноменом, включающим целый комплекс взаимозависимых процессов. Стабилизация одной составляющей комплекса, приведет лишь к сравнительно незначительному продвижению в направлении решения основной проблемы.

То есть, скорее всего, нет единой причины по которой мы стареем, (допустим, износ или самоубийство клеток), а есть целый ряд причин, суммарное действие которых и вызывает разрушительные последствия, которым придуман обобщенный термин - старение. Причем, такие разрушительные изменения происходят на клеточном, организменном, и молекулярном уровнях. Вероятно, многие конкурирующие теории старения правы по-своему, а каждая из них даёт лишь часть общей картины.

Свободные радикалы

Кислород заставляет железо ржаветь, а масло - становиться прогорклым. В процессе жизнедеятельности в нашем организме образуются агрессивные формы кислорода (свободные радикалы, они же оксиданты) и провоцируют процессы, сходные с ржавлением или гниением, это разложение буквально съедает нас изнутри.

Агрессивные формы кислорода или оксиданты необходимы организму, они участвуют во многих физиологических процессах. Однако часто, число свободных радикалов возрастает сверх меры тогда, они же, разрушают всё, что попадает им "под руку": молекулы, клетки, кромсают ДНК вызывая клеточные мутации.

Свободные радикалы - это молекулы с неспаренным электроном.

Они весьма нестабильны и очень легко вступают в химические реакции. Такая нестабильная частица, сталкиваясь с другими молекулами, "крадет" у них электрон, что существенно изменяет структуру этих молекул.

Пострадавшие молекулы стремятся отнять электрон у других "полноценных" молекул, вследствие чего развивается разрушительная цепная реакция, губительно действующая на живую клетку. Цепные реакции с участием свободных радикалов могут являться причиной многих опасных заболеваний. Негативное действие свободных радикалов проявляется в ускорении старения организма, провоцировании воспалительных процессов в мышечных, соединительных и других тканях.

Установлено, что они отнимают у нас не один десяток лет жизни! Научно доказано что Свободные радикалы, повинны в развитии таких болезней, как: рак, атеросклероз, инфаркт, инсульт, ишемия, атеросклероз, заболевания нервной и иммунной систем и заболевания кожи.

Подробнее об этих маленьких убийцах

Оксиданты образуются в нашем теле четырьмя способами “Фабриками” свободных радикалов служат маленькие продолговатые тельца внутри клетки - митохондрии, ее энергетические станции.

Возникнув в клетке, радикалы повреждают ее внутренние структуры, а также оболочки самих митохондрий, что усиливает утечку.

В результате становится все больше и больше активных форм кислорода, и они разрушают клетку. Свободные радикалы, подобно "молекулярным террористам", "рыщут" по живым клеткам организма, повергая все в хаос.

Надо сказать, что природа заложила в организм собственные средства защиты от избытка свободных радикалов.

Система работает, но через нее все же постоянно проскальзывают отдельные радикалы, которые не успели вступить во взаимодействие с антиокислительными ферментами.

Когда уровень свободных радикалов возрастает (особенно при инфекционных заболеваниях и при длительном пребывании на солнце, во вредном производстве и т.п.), возрастает и потребность организма в дополнительных антиоксидантов, (они действуют как ловушки для свободных радикалов).

Например, курильщикам нужно втрое больше витамина C, чем некурящим, чтобы поддерживать такой же уровень антиоксидантов в крови.

Борьба со свободными радикалами идет несколькими путями: с помощью препаратов - "ловушек", нейтрализующих уже имеющиеся свободные радикалы, и средств, препятствующих образованию свободных радикалов.

Например, биофлавоноиды, открытые Альбертом Сент-Георги обладают способностью связывать свободные радикалы.

Еще в 1990 году Эймс и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли впервые объявили, что в тканях двухлетних крыс вдвое больше повреждений, вызванных свободными радикалами, чем в тканях двухмесячных крысят.

Группа Эймса открыла важнейшую зависимость между окислением, мутацией ДНК и возрастом, т.е. с возрастом мутации накапливаются, или как вариант, возраст (старение) это и есть клеточные мутации, которые со временем накапливаются.

Удалось объяснить и любопытное явление, которое достаточно давно обнаружили исследователи: изменения организма при естественном старении похожи на действие ионизирующей радиации, при воздействии такой радиации происходит разложение воды с образованием активных форм кислорода, которые начинают повреждать клетки.

Лимит Хейфлика

Как известно из начального курса биологии, клетки обладают способностью делиться. И какое то время они это охотно делают.

Однако, со временем, клетки утрачивают способность к самовоспроизведению. Это явление получило название "лимит Хейфлика" . Человеческая клетка в состоянии делиться всего 50-70 раз.

Этому были найдены причины внутри самих клеток. Когда молекула ДНК воспроизводит себе подобную, для нее это не обходится без потерь - кончик молекулы теломер уменьшается. Это происходит при каждом очередном делении, пока наконец он не истощается совсем и молекула ДНК уже не может выполнять свою функцию, а клетка соответственно не может больше делится.

Не смотря на то, что "лимит Хейфлика" это ограничитель не позволяющий жить бесконечно долго, есть мнение, что сей ресурс не вырабатывается за время жизни современного человека. Так Алексей Оловников (первый кто предположил о существовании теломер) говорит: действие теломер доказано, однако к старению сегодня, это не имеет прямого отношения. Каждый курильщик со временем умрет от рака - только не все доживают до момента, когда это произойдет, вероятно так и с теломерами.

Пока неизвестно какое место дальнейшие исследования отведут роли теломеров, в комплексе взаимозависимых процессов приводящих к старению. Учитывая что эта концепция получила широкую огласку, мы расскажем о ней подробнее.

Как было сказанно - клетки человека не могут бесконечно делитьсяч за исключением эмбр, половых, раковых.

Клетки с очень короткими теломерами, часто дают сбои при делении, так как их "укороченные" хромосомы становятся нестабильными.

Хромосомы оказываются менее защищенными перед воздействиями различных повреждающих факторов, так как именно теломера, словно наконечник защищает их.

Фермент теломераза играет важную роль в синтезе теломера на конце молекулы ДНК.

В экспериментах ученые смогли изменить ход процесса старения у клеток путем введения в ДНК генов, отвечающих за образование фермента теломеразы.

Раковые клетки, могут делится бесконечно, в них включен ген теломеразы, т.е. злокачественная клетка становится похожей на половую или эмбриональную, только в этих клетках ген присутствует, и восстанавливает нормальную длину теломера.

Группа исследователей из «Geron Corporation» ввели в клетки ген фермента теломеразы.

Тоесть, начал синтезироваться фермент, удлиняющий теломеры, клетки приобрели способность делиться в 2 раза больше, т.е. продолжительность их жизни возросла.

Клетки человека обладают способностью делиться 50–60 раз. В опытах группы "Герон" после введения теломеразы клетка дает свыше 100 делений. Ракового перерождения клеток не происходит.

Как сообщалось в одном издании корпорации "Герон", исследователи, которые проводят лабораторные опыты с теломеразой, уже продемонстрировали, что можно изменить обычные клетки человека так, чтобы они делились и размножались бесконечно.

В январе 1998 года средства массовой информации во всем мире буквально взорвались сообщениями о том, что группе американских ученых удалось заставить нормальные клетки человека преодолеть "лимит Хейфлика".

Вместо того чтобы состариться и умереть, клетки продолжали делиться.

При этом превращения их в раковые клетки (то есть злокачественной трансформации) не происходило. По всем признакам клетки, были нормальными. В газетах немедленно появились статьи с заголовками вроде "Генетики уткнулись в бессмертие", "Лекарства от старения будут доступны, как аспирин", "Таблетки от старости становятся реальностью" и т.п.

На самом деле, ученые работающие под патронажем "Geron Corporation", с помощью генетических манипуляций заставили в нормальных клетках человека работать фермент теломеразу, активность которой до этого была нулевой.

Таким образом, теломераза и стала причиной спасения ЕДИНИЧНЫХ клеток от одряхления.

Разумеется, не стоит буквально рассматривать гены, кодирующие белковые субъединицы теломеразы, как "гены бессмертия".

К тому же, поддержание длины теломерной ДНК на определённом уровне зависит не только от взаимодействия с ней теломеразы и теломерсвязывающих белков, но и от других, пока неизвестных факторов, регулирующих образование самих компонентов теломер-образующего комплекса.

Но тот факт, что введение в раковые клетки HeLa препаратов, блокирующих РНК-компонент теломеразы, приводит к укорочению теломер и последующей гибели клеток, вселяет надежду на появление новых средств борьбы с раком.

Кратко и по простому это звучит так: Даже если человека минуют болезни и несчастные случаи, его клетки со временем перестанут делиться, будут разрушаться и в конце концов умрут. Это явление известно как предел Хейфлика. Исследования показывают, что в настоящее время максимальная продолжительность жизни составляет около 125 лет.

А вот более подробно на эту тему…

Леонард Хейфлик обнаружил границу числа делений соматических клеток, которая составляет примерно 50-52 деления.

«Есть два типа человеческих клеток: половые, то есть женская яйцеклетка и сперма мужчин, и соматические, включающие порядка сотни триллионов других клеток, составляющих остальное тело. Все клетки размножаются делением.

В 1961 году Леонард Хейфлик открыл, что у соматических клеток есть верхний предел общего числа делений, и число возможных делений уменьшается с возрастом клетки. Существует не одна теория, объясняющая, почему существует этот так называемый предел Хейфлика.

Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в коллаборации с Полом Мурхедом, был довольно простым: смешивали равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские - 40 делений, женские - 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны. Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:

1. Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз;
2. Клетки, которые подверглись криогенной обработке, «помнят», сколько раз они делились до заморозки.

В основе главной из них лежит накопление случайных повреждений гена при репликации клетки. При каждом клеточном делении действуют факторы среды, например, дым, радиация, химикаты, известные под названием свободных гидроксильных радикалов, и продукты распада клеток, которые мешают точному воспроизведению ДНК в следующем поколении клетки. В организме существует много ферментов восстановления ДНК, которые следят за процессом копирования и устраняют неполадки транскрипции по мере их возникновения, но все ошибки они отловить не в состоянии. При неоднократной репликации клетки повреждения ДНК накапливаются, приводя к неверному синтезу белков и неправильному функционированию. Эти ошибки функционирования являются, в свою очередь, причиной болезней, характерных для старения, например, артериосклероза, заболеваний сердца и злокачественных опухолей.

Ещё одна теория утверждает, что барьер Хейфлика связан с теломерами, то есть некодирующими участками ДНК, присоединенными к концу каждой хромосомы. Теломеры действуют как лидеры кинопленки, обеспечивая точную репликацию ДНК. В процессе деления клетки происходит расплетание двух нитей ДНК и создание новых полных копий этой молекулы в дочерних клетках. Но при каждом делении клетки теломеры становятся чуть короче, и в итоге они уже не в состоянии защитить концы нитей ДНК; тогда клетка, сочтя короткие теломеры за поврежденные ДНК, прекращает рост. У овечки Долли, клонированной из соматической клетки взрослого животного, оказались укороченные теломеры взрослого организма, а не теломеры новорождённого ягнёнка, и, возможно, она не проживёт столь же долго, сколь её нормально рожденные братья и сестры.

Есть три основных типа клеток, для которых не существует лимита Хейфлика: половые клетки, раковые клетки и некоторые типы стволовых клеток.

Причина, из-за которой эти клетки способны к бесконечному размножению, связана с наличием фермента теломеразы, впервые выделенного в 1989 году — этот фермент препятствует укорочению теломер. Вот что позволяет клеткам зародышевого пути продолжаться через поколения, и вот что лежит в основе взрывного роста раковых опухолей».

источники
Фрэнсис Фукуяма , Наше постчеловеческое будущее: последствия биотехнологической революции, М., «Аст», 2004 г., с. 89-90.

Это копия статьи, находящейся по адресу

10.12.2016

Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) - граница количества делений соматических клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1961 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.

Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.

Ход эксперимента Леонарда Хейфлика и Пола Мурхеда.

Были взяты фибробласты - клетки соединительной ткани организма, синтезирующие внеклеточный матрикс. Фибробласты секретируют предшественники белков коллагена и эластина, а также мукополисахариды. В эмбриогенезе фибробласты происходят из стволовых клеток мезенхимного происхождения. Играют важную роль в заживлении ран, основной функцией является синтез компонентов межклеточного вещества: белков (коллагена и эластина).

Были смешены равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские - 40 делений, женские - 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли. На основании этого, Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны.

Было выдвинуто предположение, что так называемые "митотические часы" находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:

1. Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз.

2. Клетки, которые подверглись криогенной обработке "помнят" сколько раз они делились до заморозки.

Биологический смысл явления.

Эта граница была найдена в культурах всех полностью дифференцированных клеток как человека, так и других многоклеточных организмов. Максимальное число делений клетки различно в зависимости от типа клетки и ещё сильнее различается в зависимости от организма, которому эта клетка принадлежит. Граница Хейфлика связана с сокращением размера теломер, участков ДНК на концах хромосом. Как известно, молекула ДНК способна к репликации перед каждым делением клетки. При этом, имеющиеся у нее на концах теломеры после каждого деления клетки укорачиваются. Теломеры укорачиваются весьма медленно - по несколько (3-6) нуклеотидов за клеточный цикл, то есть за количество делений, соответствующее лимиту Хейфлика, они укоротятся всего на 150-300 нуклеотидов. Таким образом, чем короче у ДНК "теломерный хвост", тем больше делений у нее прошло, а значит - тем старше клетка.

В клетке существует фермент теломеразы, активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза "не работает", поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к ее гибели в пределах лимита Хейфлика, потому что другой фермент - ДНК-полимераза не способен реплицировать концы молекулы ДНК.

В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения, которая объясняет эрозию теломер прежде всего активностью клеточных рекомбиназ, активизирующихся в ответ на повреждения ДНК, вызванные, главным образом, возрастной депрессией мобильных элементов генома. Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза - открытого во второй половине 20 века явления плавного разрушения клетки, проявляющегося в уменьшении размера клетки и минимизации количества вещества, попадающего в межклеточное пространство после её разрушения.

Существование методик со стволовыми клетками некоторыми исследователями, например, профессором С. В. Савельевым, подвергается сомнению. Есть мнение, что это просто идеологическое обоснование существованию высокодоходной индустрии по поддержанию пациентов в состоянии комы-2, чтобы был аргумент для родственников пациента о возможности его реабилитации.