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Hayflick界限

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1961年, Hayflick和Moorhead报道,体外培养的人二倍体细胞表现出明显的衰老、退化和死亡的过程。若 将细胞数以1∶2的比率(即一瓶细胞分为两瓶细胞)连续进行传代(群体倍增),则平均只能传代40~60次,此后细胞就逐渐解体并死亡。这个发现很快就得 到许多研究者的证实。他们的工作表明:细胞,至少是培养的细胞,不是不死的,而是有一定的寿命的;它们的增殖能力不是无限的,而是有一定的界限,这就是著 名的Hayflick界限。此外,Hayflick等还发现,从胎儿肺得到的成纤维细胞可在体外条件下传代50次,而从成人肺得到的成纤维细胞只能传代 20次,可见细胞的增殖能力与供体的年龄有关。这一现象也为许多研究者所证实。Hayflick还比较了取自寿命长度不同的生物的胚成纤维细胞在体外培养 条件下的传代次数和寿命的关系,发现物种寿命与培养细胞寿命之间存在着确定的相互关系,例如取自龟的培养细胞传代次数达90~125次,而来自小鼠的细胞 在体外的传代次数只有14~28次。 

    为了确定体外培养的人二倍体细胞的衰老是细胞本身决定的还是由于培养环境的恶化(例如培养 基中营养物质的缺乏,细菌的污染或有毒物质的积累)造成的,Hayflick设计了巧妙的实验,他以间期有无巴氏小体作为供体细胞的标记,将取自老年男性 个体的细胞(间期无巴氏小体)和取自年轻女性个体的细胞(间期可见巴氏小体)进行单独或混合培养,并统计其倍增次数。结果混合培养中的两类细胞的倍增次数 与各自单独培养时相同,即在同一培养基中,当年轻细胞旺盛增殖的同时,年老细胞就停止生长了。这一结果有力地说明,巴氏小体的污染并没有影响细胞的衰老, 决定细胞衰老的因素在细胞内部,而不是外部的环境。为了进一步探索体外培养的二倍体细胞衰老表达的控制机理, Wright和 Hayflick用松胞素 B处理细胞,然后离心除去细胞核,得到细胞质体(cytoplast),再用细胞质体与完整细胞进行杂交,观察杂种细胞衰老的表现。结果发现,年轻的细胞 质体与年老的完整细胞融合时,得到的杂种细胞不能分裂;而年老的细胞质体与年轻的完整细胞融合时,杂种细胞的分裂能力与年轻细胞几乎相同。这一实验的结果 说明,是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老的表现。至此,Hayflick界限,即关于细胞的增殖能力和寿命是有限的观点,为广大的研究者所接受。当我们 叙述到这里时,会很自然地提出这样的问题,有些细胞在体外传代而发生转型(癌化),并形成细胞系,它们可以在体外无限传代,这些细胞多数为非整倍性或亚二 倍性,其染色体组型与遗传性发生了变化,与二倍体细胞是根本不一样的,它们在培养时完全失去了接触抑制,所以完全不受Hayflick界限规律的支配。

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