Как противостоять старению днк, удлинить теломеры. Теломеры – индикатор старения или «счетчики» жизни
Пугач Оксана Александровна
студент 3 курса, кафедра медицинской химии НГМУ,
РФ, г. Новосибирск
Е- mail : oksana - pugach @ rambler . ru
Суменкова Дина Валерьевна
научный руководитель, д-р биол. наук, доцент, кафедра медицинской химии НГМУ,
РФ, г. Новосибирск
Теломераза – это специфическая ДНК полимераза, которая «наращивает» теломерные районы хромосом. Фермент содержит в своем строении белковую часть и молекулу РНК. Известно, что теломеры состоят из 15 тысяч нуклеотидных пар, которые представляют собой повторы двух триплетов ТТА (четыре повтора) и ГГЦ (8 повторов). Теломеры большинства соматических клеток подвергаются укорачиванию при пролиферации клеток вследствие неполной репликации концевых участков (концевой недорепликации). Активность теломеразы проявляется в стволовых клетках, кератиноцитах, клетках сперматогенного эпителия, а в нормальных дифференцированных соматических клетках и клетках тканей её активность отсутствует.
Оказывается, что в клетках большинства опухолей теломераза активна. Так, в клетках доброкачественной опухоли происходит повышение теломеразной активности на 20–30 %, а при злокачественном процессе её активность достигает 70–100 %. Если в нормальных соматических клетках существует генетически обусловленный механизм контроля пролиферации, то раковые же клетки обладают способностью обходить этот механизм. Так как они приобретают свойство иммортальности, которое связано с активацией фермента теломеразы, компенсирующей укорочение теломеров. Следовательно, мы можем сделать вывод, что активация теломеразы может быть важным фактором прогрессирования опухолевых заболеваний. В некоторых опухолях активность теломеразы проявляется почти в 100 % случаев, например мелкоклеточный рак легкого, рак шейки матки, доброкачественные поражения миндалевидной железы. В тоже время имеются опухоли, у которых теломеразная активность не определяется, например лейомиома (доброкачественная опухоль, возникающая в мышечном слои матки – миометрии) .
Экспрессия теломеразы может возникать вследствие какого-либо отбора клонов при критическом уровне укорочении теломер. Сначала клетки начинают быстро делиться, при этом у них начинает укорачиваться длина теломер, затем выживают только те, у которых теломераза остается активной. И в этом случае мы можем говорить о том, что активность теломеразы может быть маркером опухолевой прогрессии и нежелательного прогноза. Таким примером является лимфогранулематоз (злокачественное заболевание лимфоидной ткани), в котором основное увеличение теломеразной активности осуществляется при переходе от первой стадии ко второй .
Другим вариантом механизма появления теломеразной активности являются нарушения метаболизма клеток, происходящие в процессе возникновения опухолевых заболеваний. В таком случае активность теломеразы проявляется в начале заболевания и служит маркером для опухолевого заболевания. Так, при раке шейки матки, теломеразная активность и стадия рака не имеет никакой зависимости, так как активна теломераза уже на первой стадии, а её активация происходит в процессе предопухолевых заболеваний . При гемобластозах (опухолевые заболевания кроветворной и лимфатической ткани) теломераза изначально может быть активна в исследуемом типе клеток, а в дальнейшем её активность будет лишь нарастать при переходе к раку. Так, в случае нарушения регуляции стволовой клетки, обладающей теломеразной активностью, сохраняется большой запас пролиферативного потенциала, достаточного для приобретения различных злокачественных признаков. При этом теломеразная активность проявляется лишь вначале роста опухоли. Метод детекции активности фермента не позволяет обнаружить её на уровне одной клетки, но уже небольшой участок теломераза-положительных клеток будет заметен. Механизмы экспрессии теломеразы, как правило, изучают на клеточных линиях, поэтому сложно сказать какой из них и с какой частотой встречается в исследуемом типе опухолевых заболеваний .
Определение активности теломеразы используют для диагностики опухолевых заболеваний и для создания потенциальных противоопухолевых средств – ингибиторов теломеразы. Измерение теломеразной активности и её интерпретация затрудняется тем, что многие нормальные клетки крови и костного мозга обладают теломеразной активностью. Уровень активности теломеразы изменяется с возрастом, чем старше человек, тем она меньше. Стоит отметить, что метод измерения теломеразной активности с помощью полимеразной цепной реакции не вполне количественный. Он не дает возможности зафиксировать небольшие различия. Учитывая, что активность теломеразы клеток зависит от их пролиферативного состояния, в случае положительного результата мы не можем сказать – обусловлена она большим количеством клеток с малой активностью фермента или малым количеством клеток с большей активностью теломеразы. Кроме того, есть вероятность появления ложноположительных результатов .
В связи с трудностями измерения теломеразной активности, её определяют в сочетании с измерением длины теломер. Длину теломер измеряют как длину концевых рестрикционных фрагментов, проводят количественную гибридизацию или Саузерн-анализ (выявление определенной последовательности ДНК в материале). В последнее же время стали использовать методики количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени или анализ гибридизации клеток. В настоящее время методы детекции активности фермента активно разрабатываются .
Пока не найдены препараты, способные с высокой эффективностью подавлять экспрессию генов теломеразы, но есть подходы, которые используют факт активной работы промоторов теломеразы в опухолевых клетках. До этапа клинических испытаний дошли конструкции в составе онколитического аденовируса, который инъецируется непосредственно в саму опухолевую клетку. Этот вирус содержит гены, увеличивающие чувствительность клеток к предложенной терапии. Так как данные гены регулируются промоторами генов теломеразы то, следовательно, их действие осуществляется только на клетке с работающей теломеразой .
Так как в большинстве опухолевых клеток присутствует теломераза, она может стать хорошим кандидатом на роль антигена, связанного с опухолью. При активности теломеразы в клетке фрагменты теломеразной обратной транскриптазы экспонируются на клеточной поверхности и могут служить мишенью для иммунного ответа. Преимущество данной процедуры заключается в отсутствии периода ожидания, как при других методах подавления теломеразы. Клинические испытания были проведены для опухолей простаты, рака поджелудочной железы и гепатоцеллюлярной карциномы. Данная иммунотерапия показывает усиление иммунного ответа против опухоли. Только неясно, насколько могут пострадать здоровые стволовые клетки, которые также обладают теломеразной активностью .
При использовании методов подавления теломеразной активности имеется ряд проблем: эффект наступает с большой задержкой, так как должно пройти большое количество времени, чтобы в отсутствии теломеразы теломеры укоротились за счет недорепликации. Это время может длиться десятки клеточных циклов. В этом случае ингибирование теломеразы будет давать эффект только при малом количестве клеток. Разрабатывая методы противоопухолевой терапии с использованием ингибиторов теломеразы, необходимо учитывать, что некоторые опухолевые клетки способны переходить в длительно неделящееся состояние и тем самым не подаваться действию большинства химиотерапевтических агентов.
Однако в ряде случаев, если лечение будет содержать традиционные методы, которые действуют немедленно и уничтожают большую часть опухолевых клеток, и антителомеразную терапию, не позволяющую раковым клеткам длительно размножаться, то результат в перспективе будет, несомненно, лучше.
Список литературы:
- Глухов А.И., Григорьева Я.Е. Исследование активности теломеразы при разработке неинвазивной диагностики онкопатологий мочевого пузыря // Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». – 2012. – Т. 14, – № 4. – С. 15–16.
- Егоров Е.Е., Теломеры, теломераза, канцерогенез и мера здоровья // Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика. – 2010. – Т. 3, – № 2. – С. 191–194.
- Кушлинский Н.Е., Немцова М.В. Молекулярно-биологические характеристики злокачественных новообразований // Вестник РАМН. – 2014. – № 1. – С. 33–35.
- Свинарева Л.В. Влияние модифицированных ДНК и РНК олигонуклеотидов, содержащих теломерные повторы, на активность теломеразы и рост опухолевых клеток: Автореф. дис. канд. хим. наук – Москва, 2010. – 9 с.
- Скворцов Д.А., Рубцова М.П., Зверева М.Е. Регуляция теломеразы в онкогенезе // Acta Naturae (русскоязычная версия). – 2009. – С. 52–53.
Гипотеза о роли теломера/теломеразы в старении клеток и развитии опухолевого роста стала получать все большую экспериментальную и клиническую поддержку и может быть продуктивно использована как для понимания некоторых вопросов канцерогенеза, так и для разработки новых путей противоопухолевой терапии.
Роль теломера и теломеразы в регуляции опухолевого роста
Теломерами называют концевые участки хромосом, состоящие из сотен повторяющихся строго определенных нуклеотидных последовательностей (TТAGGG)n. Эти последовательности, напоминающие «шапочки», надетые на концы хромосом, выполняют важную функцию в сохранении стабильности хромосом, предохраняя их от слияний, транслокаций и других поломок в процессе митоза.Из-за существования, так называемых, «проблем концевой репликации ДНК», выражающихся в невозможности полного восстановления длины теломера при каждом ресинтезе ДНК, в процессе деления соматических клеток происходит его последовательное укорочение. Достижение теломером минимальной длины, способной защитить хромосомы от повреждения при митозе, является сигналом для выхода клеток из митотического цикла. Исходя из этого, теломеры принято считать «биологическими часами клетки», их роль в процессах репликационного «старения» изучается.
Длина теломеров обычно определяется после расщепления клеточной ДНК мелкощепящими рестриктазами путем измерения терминальных рестрикционных фрагментов (теломеры не расщепляются) мечеными теломерными олигонуклеотидами в реакции блот-гибритизации и выражается числом «килобаз» (kb) .
В табл. 4.4.1. приведены данные о средней длине теломеров кроветворных клеток различных иерархических уровней.
Таблица 4.4.1. Длина теломеров различных кроветворных клеток (kb)
Из представленных данных следует, что наиболее длинные теломеры были выявлены в клетках тканей плода и новорожденных. В мононуклеарных и CD-34+ клетках периферической крови и костного мозга взрослых длина теломеров оказалась значительно ниже. В последние годы было установлено, что укорочение теломеров в детском возрасте происходит значительно скорее, чем у взрослых. Так, в работе Zeicher S., Palumbo Р., было показано, что у 9 детей в течение 3-х первых лет жизни скорость укорочения теломеров клеток крови оказалась в 4 раза выше, чем у взрослых, соответственно 270 bp и 50 bp в год.
Минимальная длина теломера, при которой еще возможно деление в нормальных тканях - 2 kb. Исходя из данных, полученных при культивировании фибробластов, об укорочении теломеров на 50 bp при каждом делении, нетрудно рассчитать, сколько митотических циклов может пройти клетка, имея ту или иную длину теломера, детерминированную уровнем клеточной дифференцировки, а также генетикой и возрастом индивидуума. Это число может быть значительным, составляя, например, для клеток плода и новорожденного 60-80 удвоений. Такие представления и дали основание считать теломеры «биологическими часами» клеток. Предполагается, что укорочение теломера является механизмом, определяющим число клеточных делений, предшествующих старению.
«Репродуктивное» старение клеток человека может быть разделено на 2 стадии: Ml (стадия смертности 1) и М2 (стадия смертности 2). Стадия Ml наступает после значительного укорочения теломерных участков хромосом, контролируется супрессорными белками р53 и pRb и выражается в «аресте» клеток, т.е. выходе их из митотического цикла временно или вследствие конечной дифференцировки. При недостаточности функциональной активности этих белков происходит критическое укорочение теломеров и наступает стадия М2, включающая механизм апоптоза.
Противостоит этим событиям теломераза - рибонуклеопротеиновый энзим , который используется в качестве матрицы для синтеза TTAGGG последовательностей в концевых участках хромосом, препятствуя таким образом укорочению теломеров.
Теломераза - нормальный компонент зародышевых и самообновляющихся тканей, но в большинстве соматических клеток отсутствует или присутствует в редуцированном количестве.
Таблица 4.4.2. Уровень активности теломеразы в нормальных гемопоэтических клетках (+ - +++ степень выраженности по данным, представленным в цитируемых источниках)
Система кроветворения является быстро обновляющейся тканью. Теломераза обнаруживается практически во всех дифференцированных клетках. Находясь там в количестве, недостаточном для иммортализации, теломераза способствует, по-видимому, замедлению темпа укорочения теломеров. В полипотентных стволовых клетках содержание теломеразы ниже, чем в коммитированных предшественниках.
Это казалось бы хорошо согласуется с тем, что в популяции стволовых клеток доля делящихся клеток много меньше, чем в популяции предшественников. Однако связывать активность теломеразы с пролиферативным статусом клеток было бы большим упрощением, поскольку известно, например, что активно пролиферирующие СD34-негативные предшественники имеют уровень активности теломеразы, сопоставимый с низко пролиферирующей популяцией стволовых клеток.
При культивировании CD34+ клеток активность теломеразы стимулируется смесью колониестимулирующих факторов, а цитокины, стимулирующие апоптоз (например, TGFb1), и высокие концентрации ретиноевой кислоты, напротив, снижают активность теломеразы. Митогенная стимуляция лимфоцитов повышает примерно в 20 раз активность теломеразы, которая постепенно снижается до исходного уровня через 5-10 последовательных удвоений.
Приведенные выше данные заставляют предположить существование эндогенного репрессора теломеразы.
Особенно демонстративно это следует из экспериментов по гибридизации теломер-позитивных и теломер-негативных клеток: в гибридных клонах, способных к пролиферации, уровень теломеразы оказался очень низким или не выявлялся вовсе.
Действительно, локус, ответственный за репрессию теломеразы, был выявлен на коротком плече хромосомы 3. Делеция региона 3р21 часто наблюдается при мелкоклеточном и не мелкоклеточном раке легкого и сопровождается увеличением активности теломеразы. Более того, введение нормальной хромосомы 3 в опухолевую клеточную линию с высокой активностью теломеразы вызывает ее снижение, постепенное укорочение теломеров и остановку пролиферации через 100 дней культивирования.
Эти данные являются основанием для следующих предположений:
- Супрессию теломеразы можно рассматривать как потенциальный способ подавления опухолевого роста;
- «Репродуктивное» старение клеток и, напротив, их иммортализация являются сложными многоступенчатыми процессами.
Высокая активность теломеразы характерна для большинства злокачественных опухолей. В табл.4.4.3 суммированы данные литературы о частоте высокой теломеразной активности при злокачественных новообразованиях различной локализации. Учитывались результаты определения теломеразной активности методом амплификации теломерных последовательностей в PCR-реакции (TRAP-метод). Метод этот отличается большой чувствительностью, недостатком его является возможность только полуколичественной оценки.
Таблица 4.4.3. Частота высокой активности теломеразы при раках разной локализации
*- активность выше базового уровня содержания фермента в нормальных клетках крови.
Рисунок 4.1. Пути старения клетки. Ген А, ген В, ген С - гены старения, картированные на хромосомах 4,1,7. Рисунок а - вариант старения клетки, когда работают все механизмы программы клеточного старения; программа продолжает выполняться при сохранении хотя бы одного из зффекторных механизмов старения (рис.b, с); условие иммортализации клетки - отключение всех механизмов старения (рис.d)
Приведенные данные показывают, что подавляющее большинство злокачественных опухолей характеризуется существенным повышением активности теломеразы. В клетках нормальных тканей, из которых исходит опухоль, активность теломеразы обычно отсутствует. Исключение составляют лишь стволовые кроветворные клетки, яички и яичники плода.
Определение активности теломеразы успешно используется для дифференциальной диагностики и прогноза течения злокачественных новообразований. Для злокачественных заболеваний, исходящих из кроветворных клеток, характерным является нарушение механизма, обеспечивающего стабилизацию хромосом: укорочение теломеров ниже критического предела приводит к снижению теломеразной активности и остановке деления.
Большинство онкогематологических заболеваний отличает сочетание высокой активности теломеразы с резким укорочением теломерных участков хромосом (ниже 5 kb).
Механизм возникновения такой закономерности остается нерасшифрованным: либо высокая активность теломеразы в опухоли возникает в ответ на укорочение теломеров и является результатом извращения нормальных регуляторных механизмов, либо в опухоли сохраняется высокая теломеразная активность образующей ее клоногенной стволовой клетки, следствием чего и является чрезмерная потеря теломерных последовательностей.
Теломеразная активность опухолевых клеток способствует высокому пролиферативному потенциалу, а неполноценность теломеров при продолжающемся клеточном делении формирует генетическую нестабильность, вызывает дополнительные мутации и хромосомные аберрации, лежащие в основе опухолевой прогрессии.
Интересные данные были получены Ohyashiki Y., Iwama Н.,е.а: при исследовании 93 больных с МДС у 35 пациентов было выявлено резкое укорочение теломеров. Именно в этой группе больных значительно чаще наблюдали низкую концентрацию гемоглобина, высокий процент бластных клеток, высокую частоту цитогенетических аномалий, чаще отмечалась лейкемическая трансформация.
Резкое повышение теломеразной активности (в 10-50 раз по сравнению с нормой) при ОМЛ, по мнению некоторых исследователей, является плохим прогностическим показателем и свидетельствует о лекарственной резистентности бластных кеток.
Итак, теломер/теломеразная гипотеза старения и рака может быть сформулирована следующим образом:
- прогрессивное укорочение теломера во всех соматических клетках, включая стволовые клетки обновляющихся тканей, является нормальным механизмом - биологическими часами, регулирующими клеточное старение;
- сигналом для наступления клеточного старения является укорочение до критического уровня одного или нескольких теломеров в клетке;
- теломераза репрессирована в большинстве соматических клеток, любые изменения в путях репрессии теломеразы вызывают реактивацию или повышение активности энзима;
- активация теломеразы либо любой другой механизм стабилизации теломеров в клетках опухоли является отличительным признаком всех иммортализированных популяций раковых клеток.
Перспективы использования ингибиторов теломеразы в противоопухолевой терапии
Исходя из всего сказанного в предыдущем разделе, представляется вполне реальным, что подавление активности теломеразы, может стать новым перспективным направлением противоопухолевой терапии. Назначение антителомеразных агентов вслед за стандартной противоопухолевой терапией (хирургия, облучение, химиотерапия) могло бы снизить пролиферативный потенциал резидуальных опухолевых клеток и предотвратить развитие рецидива. Ингибиторы теломеразы могли бы также быть использованы для профилактики развития опухоли в группе пациентов высокого риска и в начальных стадиях рака для профилактики метастазирования.В перспективности этого направления убеждают наблюдения над больными с особой формой нейробластомы у детей, при которой, несмотря на наличие метастазов, часто наступает спонтанная ремиссия. Отличительной особенностью этой формы нейробластомы является отсутствие активности теломеразы в опухолевых клетках.
В настоящее время можно прогнозировать развитие следующих направлений, рассчитанных на подавление теломеразной активности в опухолевых клетках:
- олигонуклеотидные антитела, преимущество которых заключается в том, что РНК-матрица теломеразы, обеспечивающая ее активное взаимодействие с теломером, легко может быть инактивирована связыванием с нуклеиновыми кислотами, в том числе и с олигонуклеотидными антителами.
- введение нормальной хромосомы 3, содержащей супрессор теломеразы, в опухолевые клетки; обнадеживающие результаты получены при введении хромосомы 3 в клеточные линии рака почки и рака грудной железы: снижение теломеразной активности подтверждалось уменьшением содержания мессенжера РНК, кодирующего каталитический протеиновый фрагмент теломеразы (hTERT) ; прекращение роста произошло после 23-43 удвоений популяции;
- использование дендритных вакцин, стимулирующих образование цитотоксических Т-лимфоцитов к hTERT-фрагменту теломеразы; эффективность таких вакцин была подтверждена в иммунизации ex vivo клеточных линий, полученных от больных с раком предстательной железы.
Другим ограничением может стать токсическое воздействие на стволовые клетки самообновляющихся тканей и герментативные органы. Однако большая длина теломеров в клетках этих тканей позволяет считать, что циторедуктивный эффект в опухолевых клетках наступит раньше, чем в нормальных клетках-мишенях, а последующая отмена препарата приведет к восстановлению теломеразной активности нормальных клеток.
Практическое применение этого направления терапии требует дальнейших теоретических и эксперимертальных исследований, но представляется весьма заманчивым.
Е.Б. Владимирская
Скорее всего, Вы наблюдали, что люди одинакового возраста стареют по-разному , некоторые выглядят значительно моложе сверстников. Одни люди даже в преклонном возрасте проворны и энергичны, тогда как другие с молодых лет жалуются на болезни, усталость и рассеянность.
Почему люди стареют по-разному? Что определяет процесс старения – природа и гены или образ жизни и внешние факторы? Как продлить молодость, обрести здоровье и долголетие? Эти вопросы по-прежнему актуальны, как и многие годы назад.
Большинство людей, считает, что только природа и наследственность влияет на процесс старения. Но в последнее время появляется все больше людей, которые уверены, что образ жизни, повседневные привычки важнее наследственности. Кто же прав?
Каждый из нас рождается с заранее заданным набором генов, но последние исследования ученых подтверждают, что наши привычки и образ жизни значительно влияет на то, как эти гены себя проявят, насколько здоровыми будут клетки.
Теломеры: старение и молодость
Учёные генетики, исследуя ДНК, открыли, что в наших клетках есть счетчики, которые отсчитывают время жизни клеток.
Их называют теломеры
– это защитные «колпачки» на концах хромосом, состоящие из последовательности нуклеотидов.
При каждом делении клетки теломеры становятся короче
. С возрастом количество теломер уменьшается, в какой-то момент теломеры достигают критической длины, клетки перестают делиться и отмирают.
Исследователи считают, что старение и предрасположенность к различным заболеваниям зависят от длины теломер.
Сколько теломер у человека
Учёные установили, что теломеры у молодых людей состоят из 8-10 тысяч нуклеотидов. Чем длиннее теломеры в клетках, тем больше у человека потенциал здоровья и долголетия.
Можно ли удлинить теломеры
Выдающимся научным открытием стал тот удивительный факт, что концевые участки хромосом могут удлиняться, замедлять старение . За открытие влияния теломеразы на продолжительность жизни американским ученым в 2009 году присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.
Теломеры могут надстраиваться с помощью фермента теломеразы, но этот фермент активен только в стволовых и в раковых клетках.
Для непосредственного увеличения концевых участков хромосом можно использовать медицинское вмешательство извне.
Однако, удлинять теломеры, активизируя фермент теломеразу подобным образом, небезопасно, так как существует риск перерождения клетки в раковую.
Более интересны исследования, проведенные учеными Калифорнийского университета, которые показали, что теломеры могут удлиниться естественным способом, без каких либо биохимических воздействий, всего лишь изменением образа жизни.
10 безопасных способов удлинить теломеры и укрепить здоровье
1. Контролируйте стресс
Кратковременный стресс, с которым легко можно справиться, не вредит теломерам. Более того, он помогает выработать навыки и уверенность в себе, необходимые для преодоления сложных жизненных ситуаций.
Укорачивают теломеры хронический стресс и депрессия . К тому же сильный страх в сочетании с плохим умением справляться со стрессом приводит к физиологическим изменениям, острой гормональной и воспалительной реакции на стресс.
Работайте над стрессоустойчивостью, это пойдет на пользу здоровью и теломерам.
Сталкиваясь с серьезными потрясениями, старайтесь ограничить влияние сложных ситуаций на свою жизнь в целом. Учитесь воспринимать их не как угрозу, страх, тревогу, неуверенность в завтрашнем дне, а скорее, как вызов, возбуждение, уверенность в положительных переменах.
Медитации, йога, цигун, психофизические практики повышают уровень теломеразы в иммунных клетках или удлиняют их теломеры, что подтверждается результатами исследования.
Не зря Будда говорил: «Секрет здоровья, ума и тела состоит в том, чтобы не горевать о прошлом и не беспокоиться о будущем, а жить в настоящем мудро и честно».
Характер и теломеры
Укорачивают теломеры такие черты характера, как пессимизм, враждебность , импульсивность. И наоборот, было установлено, что теломеры в среднем длиннее у добросовестных, организованных, целеустремленных, умеющих контролировать эмоции людей.
2. Польза физкультуры на клеточном уровне
Результаты исследований подтвердили, что физические нагрузки действительно стимулируют способность теломеразы восстанавливать теломеры.
Причем, умеренные аэробные упражнения на выносливость, выполняемые три раза в неделю по 45 минут, за полгода смогли повысить активность теломеразы вдвое! Нет возможности ходить в фитнес клуб, ходите быстрым шагом не менее 30 минут 2-3 раза в неделю.
К тому же на людей, регулярно занимающихся физическими упражнениями, меньше воздействует такой неблагоприятный фактор, как окислительный стресс.
3. Восстановите кислотно-щелочной баланс
Генетики считают, что одной из главных причин быстрого сокращения теломер является нарушение кислотно-щелочного баланса организма и большое количество свободных радикалов, которые повреждают ДНК, белки, жиры, становится основной причиной воспалительных и аутоиммунных процессов.
Окислительный стресс ускоряет процесс старения и способствует развитию возрастных заболеваний: болезней сердца и сосудов, артрита, диабета, неврологических расстройств, туберкулеза, рака.
В клетках организма уже содержатся антиоксиданты, обеспечивающие естественную защиту от окислительного стресса. Они представляют собой молекулы, которые способны отдавать свободным радикалам электрон, оставаясь при этом стабильными.
Чтобы не испытывать недостатка в антиоксидантах, включайте в рацион больше листовой зелени, свежих фруктов, ягод, овощей. Особенно полезны цитрусовые. Возьмите за привычку выпивать утром стакан воды с долькой лимона. Много антиоксидантов также в зеленом чае, фасоли и других бобовых, орехах, семечках, цельных злаках.
При скудном однообразном питании принимайте курсами комплексные антиоксидантные добавки или витамины С, Е, А . Отдавайте предпочтение антиоксидантам натурального происхождения, которые будут хорошо усваиваться и не приведут к их избытку, что тоже не хорошо.
4. Купируйте воспалительные процессы
Люди с самыми короткими теломерами страдают от хронического воспалительного процесса .
Краткосрочное воспаление способствует заживлению поврежденных клеток, но если оно переходит в хронический процесс, то нарушается нормальное функционирование различных органов и систем организма, в результате возникают серьезные заболевания.
Если вы хотите замедлить старение и как можно дольше оставаться здоровыми, то следует сделать все возможное, чтобы предотвратить хроническое воспаление.
Во-первых, перестаньте подкармливать воспаление.
Глюкоза, полученная организмом из простых или рафинированных углеводов (белого хлеба, белого риса, макарон, картофеля), а также из газированных напитков, пакетированных соков и выпечки, конфет очень быстро попадает в кровь, что приводит к повышению концентрации цитокинов, которые распространяют воспаление по всему организму.
Во-вторых, употребляйте достаточное количество продуктов, содержащих Омега 3 жирные кислоты (или рыбий жир). Омега-3 снижает окислительный стресс и гасит вялотекущие воспалительные процессы, в результате, теломеры становятся длиннее.
Много Омега-3 содержится в жирных сортах рыбы, семге, тунце, листовой зелени, семенах льна, льняном масле.
Лучше всего получать все необходимые вещества вместе с пищей, но если такой возможности нет, то биологически активные добавки могут стать отличной альтернативой. Но при выборе пищевых добавок, в том числе и БАД Омега-3 или Рыбий жир в капсулах, обращайте внимание на производителя, не все БАДы одинаково полезны и хорошо усваиваются.
Совет : При аутоиммунном тиреоидите щитовидной железы, ревматоидном артрите и других аутоиммунных заболеваниях Омега-з помогает остановить хронический воспалительный процесс. Обязательно включайте в свой рацион продукты богатые Омега-3 жирными кислотами либо принимайте курсами Омега-3 в капсулах.
5. Контролируйте качество и режим сна
Во время сна организм корректирует настройку внутренних биологических часов, регулирует аппетит, сбрасывает негативные эмоции и переживания, обновляет настроение.
Сколько часов сна нужно теломерам?
Доказано, что у людей, высоко оценивших качество своего сна, теломеры длиннее.
Чтобы теломеры были более длинными требуется, как минимум семь часов сна в сутки. Важно не только количество часов сна, но и регулярность, качество и режим сна.
Считается, что стабильный режим сна в значительной мере влияет на способность клеток регулировать активность теломеразы.
6. Придерживайтесь сбалансированного питания
Поддержанию здоровой клеточной среды в организме способствует употребление натуральных продуктов, богатых клетчаткой, антиоксидантами и флавоноидами, рыбы и морепродуктов, свежих фруктов и овощей, листовой зелени, фасоли, цельных злаков, орехов и семян.
Эти продукты снижают уровень воспаления, окислительного стресса и инсулинорезистентности. Они полезны для теломер и здоровья в целом.
Минимизируйте употребление белого хлеба, белого риса, макарон, картофеля, газированных напитков, пакетированных соков, конфет, сладостей, выпечки, мороженого, т.к. избыток быстрых углеводов (глюкозы) разрушает ДНК, белки, липиды.
Стабильный уровень сахара в крови сохраняет длину теломер .
7. Витамин D, ультрафиолет и теломераза
Исследователи установили, что чем выше концентрация в крови витамина D, тем длиннее теломеры . Влияние витамина D на теломеры, вероятно, связано с ингибирующим эффектом на воспаление.
Помните, что закисляющий стресс и воспаление старят Вас быстрее, поэтому ежедневно старайтесь получить дозу солнечного света, чтобы выглядеть и чувствовать себя лучше.
Лучшие источники витамина D – красная рыба, тунец, палтус, камбала, куриные яйца.
Жителям регионов с малым количеством солнечных дней, можно в осенне-зимний период принимать витамин D в виде биологически активной добавки к пище.
Однако, ультрафиолетовые лучи способен повреждать теломеры. Избыточное пребывание на солнце вредно . При надлежащей защите от ультрафиолетовых лучей клетки кожи могут долго противостоять старению.
8. Корень астрагала удлиняет теломеры
Однако, бесконтрольный прием любого сильнодействующего иммуностимулирующего препарата может иметь негативные последствия, обязательно посоветуйтесь со своим лечащим врачом.
9. Вредные привычки и экология
Во многих исследованиях была обнаружена корреляция между курением и более интенсивным сокращением теломер .
Злоупотребление крепким алкоголем повышает уровень С-реактивного белка, вырабатываемого в печени и служащего маркером воспаления.
Кроме того, спирт превращается в ацетальдегид, вещество, с канцерогенными свойствами, который повреждает ДНК и наносит вред теломерам.
Красное вино в разумных дозах, наоборот, за счет содержащегося в нем вещества ресвератрол улучшает функцию кровеносных сосудов, разрушает жировые клетки, тормозит процесс старения.
По возможности оградите себя от токсичных веществ , избегайте продуктов, содержащих пестициды, используйте чистящие средства на основе натуральных ингредиентов, выбирайте безопасные средства личной гигиены, покупайте нетоксичную малярную краску, займитесь озеленением дома.
10.Образование и социальная поддержка
Что же касается образования, то зависимость наблюдается более или менее устойчивая: чем выше уровень образования, тем длиннее теломеры .
Очень важно, особенно с выходом на пенсию не оставаться в изоляции. Больше общайтесь с родными и друзьями, найдите себе новое посильное занятие и единомышленников, давайте работу мозгу, посещайте общественные мероприятия.
Вес, диеты, обмен веществ и теломеры
Ученые считают, что лишний вес не укорачивает теломеры буквально. А вот, объем талии (жир на животе свидетельствует об ожирении внутренних органов) и степень чувствительности к инсулину, действительно, имеет значение.
Нарушение обмена веществ, а не лишний вес, вызывает болезни и укорачивает теломеры .
Диеты также причиняют вред теломерам, т.к. вызывают стресс.
Резюме. Как удлинить теломеры
Исследования наглядно показали, что изменения в образе жизни начинают отражаться на длине теломер и количестве теломеразы за достаточно короткий период – от трех недель до четырех месяцев.
Эффект теломер книга
Подробнее о том, как образ жизни, психоэмоциональная и гормональная сферы влияют на биологический возраст через влияние на работу фермента теломеразы и длину теломер, Вы можете прочитать в книге известного ученого, лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине 2009 года, Элизабет Элен Блэкберн «Эффект теломер : революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни».
ВРЕМЕННЫЙ ДОСТУП! Для пользователей ВКонтакте
ЧИТАТЬ КНИГУ "ЭФФЕКТ ТЕЛОМЕР"
Вот пример «полезной» активации теломеразы. В отличие от большинства клеток, в Т-лимфоцитах здоровых людей активность теломеразы высокая, в то время как при иммунодефиците (в том числе при СПИДе) эта активность «теряется». В лимфоцитах тех редких ВИЧ-инфицированных людей, у которых болезнь не прогрессирует, активность теломеразы остаётся высокой.
Исходя из этого, учёные Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) попробовали искусственно увеличить активность теломеразы в клетках ВИЧ-инфицированных людей с помощью вещества под названием ТАТ2 . И в самом деле, теломераза «заставила» Т-лимфоциты CD8+ бороться против вируса. Исследователи рассчитывают, что будет разработан новый терапевтический подход, который можно будет применять в дополнение к стандартным притивовирусным препаратам при лечении не только СПИДа, но и других вирусных инфекций.
Однако Американская федерация исследований старения (The American Federation for Aging Research) отмечает, что про-раковый потенциал активаторов теломеразы ставит под сомнение их использование в качестве «лекарств против старости».
Получается, что можно замедлить старение и рано умереть от рака «молоденьким», а можно состариться с «нормальной» скоростью, но прожить долгую жизнь. Как и всё в нашей жизни, эту проблему рассматривал Пушкин: ворон одну падаль клюёт, да триста лет живёт, а орёл — свежее мясо, но живёт всего тридцать лет («Капитанской дочка»).
Похоже, что в недалёком будущем у обеспеченных пациентов появится возможность «омолаживаться» активаторами теломеразы. А если это приведет к раку — не беда, можно будет лечиться ингибиторами теломеразы, разработанными той же компанией.
Новости партнёров
На тему: «Теломеры и теломераза».
Выполнила:
Жумаханова Адина
Факультет: общественное здравоохранение
Группа:
Курс:1
Алматы 2012
Введение…………………………………………………………………………………...3
1. Определение теломеры и теломеразы …………………………………………..…4-9
1.1.Функции теломер………………………………………………………………....5
1.2. Проблема концевой недорепликации ДНК………………………………….…6
2. Теломеразная активность у млекопитающих: механизмы регуляции…………..9-10
3. Теломераза, рак и старение………………………………………………….……11-13
Заключение…………………………………………………………………………...…..14
Литература……………………………………………………………………..…………15
Приложения…………………………………………………………………………..16-17
Введение.
Работа посвящена изучению строения и функций теломер и теломеразы, изучению их влияния на клеточное строение, экспрессии теломераз в нормальных клетках человека, а также изучению теломеразной активности и длины теломер в опухолевых клетках.
Актуальность работы заключается в изучении влияния фермента теломеразы на развитие опухолевых клеток, изучении возможностях процесса беспрерывного деления благодаря деятельности теломеразы.
Также актуальность работы заключается в изучении процессов старения как организма в целом, так и клетки. Работа дает возможность понять как происходит недорепликация концевых участков ДНК, какие процессы происходят в клетке для её деления, какие ферменты и белки участвуют в этих процессах.
Целью работы является изучение механизмов, сопровождающих деление клетки, изучение влияния теломеразы на внутриклеточные процессы и связь между теломеразой, раковыми клетками и старением клетки.
Теломеры и теломераза
Теломеры (от др.греч. τέλος - конец и μέρος - часть) - концевые участки хромосом. Теломерные участки хромосом характеризуются отсутствием способности к соединению с другими хромосомами или их фрагментами и выполняют защитную функцию. У большинства организмов теломерная ДНК представлена многочисленными короткими повторами. Их синтез осуществляется необычным РНК-содержащим ферментом теломеразой.
Существование специальных структур на концах хромосом было постулировано в 1938 году классиками генетики, лауреатами Нобелевской премии Барбарой Мак-Клинток и Германом Мёллером. Независимо друг от друга они обнаружили, что фрагментация хромосом (под действием рентгеновского облучения) и появление у них дополнительных концов ведут к хромосомным перестройкам и деградации хромосом. В сохранности оставались лишь области хромосом, прилегающие к их естественным концам. Лишенные концевых теломер, хромосомы начинают сливаться с большой частотой, что ведет к тяжелым генетическим аномалиям. Следовательно, заключили они, естественные концы линейных хромосом защищены специальными структурами. Г. Мёллер предложил называть их теломерами.
У большинства эукариот теломеры состоят из специализированной линейной хромосомной ДНК, состоящей из коротких тандемных повторов. В теломерных участках хромосом ДНК вместе со специфически связывающимися с теломерными ДНК-повторами белками образует нуклеопротеидный комплекс - конститутивный (структурный) теломерный гетерохроматин. Теломерные повторы - весьма консервативные последовательности, например повторы всех позвоночных состоят из шести нуклеотидов TTAGGG, повторы всех насекомых - TTAGG, повторы большинства растений - TTTAGGG.
В последующие годы выяснилось, что теломеры не только предотвращают деградацию и слияние хромосом (и тем самым поддерживают целостность генома хозяйской клетки), но и, по-видимому, ответственны за прикрепление хромосом к специальной внутриядерной структуре (своеобразному скелету клеточного ядра), называемой ядерным матриксом. Таким образом, теломеры играют важную роль в создании специфической архитектуры и внутренней упорядоченности клеточного ядра.
У дрожжей повторяющиеся блоки в теломерной ДНК заметно длиннее, чем у простейших, и зачастую не столь регулярные. Каково же было удивление ученых, когда оказалось, что теломерная ДНК человека построена из TTAGGG-блоков, то есть отличается от простейших всего лишь одной буквой в повторе. Более того, из TTAGGG-блоков построены теломерные ДНК (вернее, их G-богатые цепи) всех млекопитающих, рептилий, амфибий, птиц и рыб. Столь же универсален теломерный ДНК-повтор у растений: не только у всех наземных растений, но даже у их весьма отдаленных родственников - морских водорослей он представлен последовательностью TTTAGGG. Впрочем, удивляться здесь особенно нечему, так как в теломерной ДНК не закодировано никаких белков (она не содержит генов), а у всех организмов теломеры выполняют универсальные функции.
1.1.Функции теломер:
1. Участвуют в фиксации хромосом к ядерному матриксу, обеспечивая правильную ориентацию хромосом в ядре.
2.Соединяют друг с другом концы сестринских хроматид, образующихся в хромосоме после S-фазы. Структура теломер однако допускает расхождение хроматид в анафазе. Мутация гена теломеразной РНК с изменением нуклеотидной последовательности теломер приводит к нерасхождению хроматид.
3. Предохраняют от недорепликации генетические значимые отделы ДНК в отсутствие теломераз.
4.Стабилизируют в присутствии теломераз концы разорванных хромосом путем добавления к ним теломер с возможностью функционирования. Примером является восстановление функции гена α – талассемией путем добавления теломер к точкам разрыва длинного плеча 16 хромосомы.
5. Влияют на активность генов. Гены, расположенные рядом с теломерами, функционально менее активны(репрессированы). Данный эффект носит название транскрипционного молчания или сайленсинга. Укорочение теломер приводит к отмене эффекта положения генов с активацией прителомерных генов. В основе сайленсинга может лежать действие белков(Rap1, TRF1), взаимодействующих с теломерами.
6. Выступают в качестве регулятора количества клеточных делений. Каждое деление клетки сопровождается укорочением теломеры на 50-65 пар нуклеотидов. В отсутствие теломеразной активности количество делений клетки будет определяться протяженностью оставшихся теломер.