A 19. század végén új technika jelent meg, amely forradalmasította a biológiai kutatást, és új korszakot nyitott az öregedési folyamatok megismerésében. A technikát szövettenyésztésnek, pontosabban sejttenyésztésnek nevezik. Az eljárás lényege, hogy emberből vagy állatból eltávolítanak egy pici élő szövetdarabot, és ezt, vagy az ebből kinyert sejteket laboratóriumi üvegedénybe helyezik. Ezután folyékony tápkeverékkel táplálják a sejttenyészetet, valamint testhőmérsékleten tartják, ennek következtében a sejtek növekedni és osztódni kezdenek.
A 20. század elején Alexis Carrel francia kutató fontos kísérleteket végzett sejtkultúrákkal. Csirkeszívből vett szövetdarabot helyezett sejtkultúrába és biztosította a növekedésükhöz és osztódásukhoz megfelelő tápközeget. Carrel és kollégája 34 éven át tenyésztett egy csirkeszívből kivett szövetdarabkát. Carrel ezen munkája egy dogma kialakulásához vezetett, amely 50 éven át uralkodott a sejttenyésztés területén: ha a sejteket tenyészetbe helyezzük és biztosítjuk számukra növekedésükhöz a lehető legjobb körülményeket, akkor a végtelenségig élnek és osztódnak. A normális sejtek tehát halhatatlanok!
Tudjuk, hogy a rákos sejtek mind tenyésztett sejtkultúrákban, mind az emberi szervezetben halhatatlanok. Ha igaz lenne Carrel állítása, vagyis hogy az állati szervezetből vett normális sejtek tenyészetbe helyezve vég nélkül osztódnak, akkor a normális sejtek nem öregednének, tehát eredendően halhatatlanok volnánk. Ebből a biogerontológusok azt a következtetést vonhatnák le, hogy a sejtek öregedését a szervezetben a sejteken kívül lejátszódó folyamatok okozzák. Ezt a dogmát Leonard Hayflick 1961-ben megjelent cikke döntötte meg. A cikkben Hayflick és munkatársa, Paul Moorhead, azt állította, hogy a normális sejtek a sejttenyészetben éppen úgy korlátozott ideig őrzik meg működő- és osztódóképességüket, mint az állati szervezetekben, amelyekből származnak.
Rámutattak, hogy egyes sejtpopulációk azért halhatatlanok, mert valamilyen szempontból abnormálisak, és majdnem mindig rákos sejtekké válnak. Kijelentették, hogy a normális tenyésztett sejtek halandók, és csak a tenyésztett daganatos sejtek halhatatlanok. Hayflick a kísérleteihez embrionális sejteket használt, és azt tapasztalta, hogy ezek a sejtek körülbelül 50x képesek osztódni. Ezen a ponton túl abbahagyták az osztódást és elpusztultak. Az 50-nél kevesebbszer osztódott sejtek pedig további osztódásokat mutattak. Több kísérlet is igazolta az átlag 50 sejtosztódást.
Ezek után felmerült a kérdés a tudósban, hogy hány megkettőződés történik, ha a kiinduló tenyészethez felnőtt emberekből származó sejteket használnak. A kísérletek azt mutatták, hogy ezek a sejtek kevesebbszer osztódtak, mint az embrióból származók. A későbbi kísérletek is igazolták, hogy minél idősebb a donor, annál kevesebbszer osztódtak a tenyésztett normális sejtek. Ezt a jelenséget kimutatták a fehérvérsejtek, bőr, aorta, máj és a szemlencse sejtjeinek esetében. Ezekből a kísérletekből úgy tűnt, hogy a normális embriók sejtjei számára valamiféle beépített óra körülbelül 50 megkettőződést tesz lehetővé. Számos kutató megerősítette az eredményeket, amelyek ma is relevánsak.
Azóta a cikk a „klasszikus” rangra emelkedett-egyike a legtöbbet idézett 100 szakcikknek a hatvanas években a világon megjelent kétmillió közül. Még egy évtized kemény munkája kellett ahhoz, amíg a közvélemény elfogadta azt a gondolatot, hogy az öregedés sejtszinten is bekövetkezhet. Ezen ismeretek tudatában lehetővé vált, hogy lombikban végezzenek el olyan kísérleteket emberi sejtekkel, amelyek élő emberben lehetetlenek volnának. Két olyan rendellenesség esetében (mint a már említett Werner-szindróma, és a szintén említésre kerülő Hutchinson-Gilford progéria), amelyek a felgyorsult öregedés jeleit mutatják az emberben, vizsgálatot végeztek ilyen betegek sejtjeivel.
Azt tapasztalták, hogy a bőrmetszetekből vett sejtek sokkal kevesebb megkettőződést éltek túl, mint az azonos korú normális vizsgálati alanyok sejtjei. Ez a megfigyelés is alátámasztotta azt a tételt, hogy a tenyésztett normális emberi sejtek véges osztódási képessége az öregedés sejtszintű megnyilvánulása lehet. A legújabb megfigyelések is egy, az osztódásokat számláló rendszer, „genetikai óra” meglétét bizonyítják. Ezzel az állítással szemben számos olyan kérdés merül fel, amelyre talán ma már tudjuk a választ. Hol helyezkedik el ez az óra a sejtben? Hogyan működik? Meg lehet-e zavarni? Ez az óra a sejtben a sejtmagban helyezkedik el. Tudjuk, hogy a sejtmagban helyezkedik el a sejt genetikai információjának hordozója a DNS, ez a kettős, csavarodott, helikális makromolekula.
A sejtek osztódását megelőzően a DNS duplikálódik, majd a megkettőződött DNS állomány osztódáskor először kromoszómákba rendeződik, ezután megfeleződik, és így azonos genetikai információ jut a keletkező utódsejtekbe. Az eukarióta kromoszómák, szemben a gyűrű alakú bakteriális DNS-sel, lineáris, a két végén nyitott DNS-t tartalmaznak. Ez a lineáris DNS szerkezet jelentős gondokat okoz a DNS szintézis során. Ennek kiküszöbölésére jöttek létre az eukarióta kromoszómák végein a telomér régiók, amelyekben fajra jellemző rövid DNS szekvenciák ismétlődnek, egymás után több példányban. Emberben a telomér-DNS ismétlődő egységei kromoszómavégenként mintegy 2000 példányban ismétlődnek. Ez a régió géneket nem tartalmaz, szerepe a kromoszómavégek védelme.
Alzheimer-kór és pusztuló agysejtek
Az öregedés önmagában nem vezet elbutuláshoz. Időseknek kevesebb agysejtjük van, mint a fiatalaknak, de ez még önmagában nem felelős az Alzheimer-kór kialakulásáért. Az Alzheimer-kór három fokozatban határozható meg. az első fokozat a “friss emlékezet zavara”. Erre példa: Mi volt ma a reggeli?
Másoki fokozat: friss emlékezet zavara és egyre zavarosabb beszéd jellemzi. Az Alzheimer-kór betege sajnos nincs tudatában betegségével, sokszor depressziós is lehet.
Harmadik fokozat során a beteg már nem képes ellátni önmagát.
forrás: Hajnal Katalin: Az öregedés biológiája
