HÜCRELERİMİZDEKİ HAFIZA
Başka bir deneyle de normal fibroblast soylarının’ sınırlı bir bölünme sayısına sahip oldukları gösterilmiştir. İnsan embriyosundan alınarak kültürü yapılan fibroblastların-190°C sıvı azotta saklandıkları ve daha sonra uyandırıldıkları zaman mükemmel bir hafızaya sahip oldukları görülmüştür. Eğer bu hücreler 20’inci bölünme esnasında dondurulur ve uzun süre sonra uyandırılırsa, 30 bölünme daha geçirerek 50’nci bölünmeden sonra yaşlanarak ölmektedirler. Buradan şu sonuç çıkmaktadır ki, kültür içindeki hücrelerin dondurulmadan önceki ve sonraki bölünmelerinin toplam sayısı 50’ye tamam olmaktadır. Dondurulmuş hücreler çözüldüklerinde, sanki içlerindeki bölünmeleri sayan saatler yeniden çalışma-1 ya başlamakta ve kaldıkları yerden bu sayım işlemine devam I etmektedirler. Kültürü yapılan normal insan hücre soyların-1 dan biri “Wİ-38”, 13 yıldan fazla sıvı azotta tutuldukları halde’
42
BİLİM ve TEKNİK
hafızalarını kaybetmemişler, uyandırıldıkları zaman kaldıkları yerden yeniden geriye sayma işlemine devam etmişlerdir.
Kültürü yapılan insan hücrelerinin sınırlı bir bölünme ömrüne sahip oldukları fibroblastlarla gösterildiği gibi, deri, beyin, karaciğeriveidüz kas hücre tiplerinde de gösterilmiştir. Kural olarak, sağlıklı her hücre tipi sınırlı bir bölünme yeteneğine sahiptir. Fibroblastlar için bu sınır 50 bölünmedir. Ellinci bölünmeden sonra hücreler yaşlanarak ölmektedirler. Şimdilik bu kuralı bozacak bir ayrıcalıklı duruma rastlanma-makla beraber, patolojik bir durum olarak kanser hücreleri gösterilebilir, insan hücresinden yapılan kültürler, kanser etkeni maymun virüsü SV40 ile muamele edilerek, deyimi yerindeyse “ölümsüz” (!) bir hücre soyuna dönüştürülebilirler. Bugün yaklaşık 600 tip ölümsüz veya dönüşüme uğramış hücre soyu bilinmekte ve bunların birçoğu hayvan hücre kültürlerinde kendiliğinden ortaya çıkmaktadır. Örneğin “HeLa”!olarak bilinen en ünlü hücre soyu, 1952 yılından beri yaşatılmaktadır. Virüs veya saf bir DNA ile genetik kapsamı dönüşüme uğrayan hücreler, laboratuvar hayvanlarına enjekte edildikleri zaman tümörlere sebep olmakta, fakat normal hücreler böyle bir etki göstermemektedir. Görülüyor ki, hayvan hücrelerinin sınırsız bir bölünme ve yaşama gücüne sahip olabilmesi, ancak kanser hücrelerinin bütün veya bir kısım özelliklerini kazanmaları ile mümkün olmak-
Üstteki resimde görülen genç fibroblastlar insanın fetüs safhasından elde edilmiştir. Aktif çoğalma anında bulunan iğ şeklindeki hücrelerin çekirdekleri koyu -eriklilerdir.
Alttaki resimde ise hücre kültüründe 50 popülas-yon bölünmesini geçirmiş ve bu yeteneğini yitirmiş fibroblast hücreleri görülüyor.
tadır. Bu ise, insanlığın hizmetine sunulamayacak bir çelişkiyi göstermektedir. Çünkü, hücre ölümsüzlüğü organizmanın uzun yaşamasına katkıda bulunmadığı gibi, tersine, onu kısa zamanda ölüme götürmektedir.’ Ölümsüzleşeceğim”(!) diye ölümü hızlandırmak pek akıllı bir hareket olmasa gerek.
Zihinlerimizde şöyle bir soru yer edebilir: Yaşayan bir insandan kültürü yapılan hücrelerin bölünmelerini saymak suretiyle o insanın kaç yıl sonra öleceğini önceden kestirmek mümkün müdür! Ne yazık ki, bunu hesaplamak olanaksızdır. Ancak şu var ki, insan derisinden alınarak kültürü yapılmış olan normal fibroblastlar üzerinde yapılan çalışmalar, bu hücrelerin geçirdiği bölünme sayısı ile vericinin yaşı arasında ters bir orantı olduğunu göstermiştir. Yani, vericinin yaşı yüksekse hücrelerin bölünme sayısı düşük; vericinin yaşı düşükse hücrelerin bölünme sayısı yüksek olmaktadır.
HÜCRE BÖLÜNMESİNİ SAYAN BİYOLOJİK SAAT NEREDE?
Çok önemli başka bir soru da şudur: Acaba sağlıkla hücrelerin bölünme yeteneklerini düzenleyen mekanizma nasıl çalışmakta ve nereden idare edilmektedir! Bu sorunun cevabını WRIGHT ve HAYFLICK adlı iki araştırıcı vermiştir. Araş tırmacılar, kültür hücrelerini “cytochalasin-B” adlı bir ilaç la muamele ederek santrifüjle çekirdeklerini çıkarmışlar ve bu metotla sitoplast adı verilen milyonlarca çekirdeksiz hücre elde etmeyi başarmışlardır. Sitoplastlar günlerce canlı kalabildikleri gibi, normal hücre çekirdekleri ile kaynaşabilmek-tedirler. Hücre bölünmesini sayan saatin çekirdek içinde mi, yoksa sitoplazmada mı olduğunu belirlemek için, araştırmacılar, 10 bölünme geçirmiş genç çekirdekleri yaşlı sitoplast-larla, 30 bölünme geçirmiş yaşlı çekirdekleri de genç sito-plastlarla kaynaştırmalardır.ilk gözlemle,’hücre bölünmesini sayan saatin çekirdek içinde olabileceğini göstermiştir. Genç çekirdekleri taşıyan yaşlı sitoplastlar kültürde bölünmeye devam ettikleri halde, yaşlı çekirdeklere sahip genç sitoplastlar 5G bölünmedeki yaşam süresine ulaştıkları için biyolojik saatleri çoktan sayma işlemine son vermiş ve hücreler ölmüştür. Buradan da anlaşılmaktadır ki, hücre bölünmesini sayan saat çekirdek içinde olup, sitoplazmaıîın buna katkısı çok sınırlıdır.
Vücuttaki bütün hücrelerin bölünme hızı fıbroblastların-kine benzemez. Bilindiği gibi, deride, kan yapan dokularda ve bağırsağın iç yüzeyindeki hücreler çabuk çoğalırlar. Nöronlar ve duygu hücreleri belli bir olgunluktan sonra çok özelleşmiş olduklarından neredeyse hiç bölünmezler. Bazı geron-tolojistler, yaşlanma belirtilerine sadece hızlı bölünen hücrelerin içinde değil, aynı zamanda oldukça özelleşmiş hücre tiplerinin içinde de rastlandığını belirtmektedirler. Örneğin yaşlanma pigmenti olarak bilinen lipofüskin tanecikleri yaşlanma ile birlikte sinir, kalp ve karaciğer hücreleri içinde artmaktadır. Gerçekten, fibroblast ve diğer hızlı bölünen hüc-
– KALIK 1985
43
fonksiyonundaki azalmayı yavaşlatabilir, hatta tersine çevirebiliriz. Ay rica, yaşlandıkça kısa süreli bellek kaybı ortaya çıkar. Bunun nedeni, beyindeki belirli hücrelerin kaybı olabilir. Beyindeki bellek hücrelerinin nasıl çalıştığını anladıkça, bellek kaybını yavaşlatacak ya da durduracak ilaç terapileri ve beyin hücresi aşılama işlemleri düzenleme şansımız artar.
SORU: Bilim adamlart yaşlanmayı kontrol eden bir gen buldular mı?
CEVAP: Hücre düzeyinde, yaşlanma mekanizmasını yeni yeni kavramaya başladık. Öyle görünüyor ki, bir değil, yüzlerce yaşlanma geni var. Bu genleri bir kez belirledikten sonra, değiştirmek için yaklaşımlarda bulunabiliriz.
SORU: Spor ömrü uzatabilir mi?
CEVAP: Atletizmle uğraşan ve uğraşmayan kişileri karşılaştırdığımızda, aralarında ömür uzunluğu yönünden hiç fark yoktur. Öte yandan, spor yapmak, kemik kaybı ve osteoporosis gibi yaşlılıkla ortaya çıkan rahatsızlıkları azaltabilir. Bu, yaşlı kadınlarda ortaya çıkan ve yılda 200.000 kalça kırığı vakasına yol açan özel bir sorun. Ayrıca, spor yoluyla ileri yaşlarda bazı kardiouasküler fonksiyon-lann sürdürülebUdiğini de biliyoruz.
Sağlığa yararlı olma açısından yüzme ve yürüme çok iyidir. Fakat “jogging”ve koşmanın yararından o kadar emin değilim. Kardiovasküler sistem açısmdanliyi oldukları açık, ama eklemlere yapılan basınç yüzünden, ileri yaşlarda dizlerde ve kalçada osteoarthritis oluşmasına neden olabilirler.
SORU: Bazı özel besinler ve vitaminler yaşlanmayı önleyeoilirler mi?
CEVAP: Lesitin ve çinko gibi bazı maddelerin, yaşlanmayı yavaşlatıp, vücudu gençleştirdikleri yo-
tundaki iddialar bilimsel bir temele dayanmıyor. D vitamini ve kalsiyum, kemik kaybını önleyebilir: ama fazla miktarda alındığında zararlı olabilirler. E vitamini, laboratuvar deneylerinde vücuttaki zararlı moleküllerin hücrelerdeki genetik maddelere zarar vermesini önleyen ve “,antioxidant” olarak ad-landırlan bileşimler sınıfına dahil olduğundan, ömür uzatıcı vitamin olarak tanıtılır. Fakat E vitamininin gerçekten ömrü uzattığına ilişkin hiçbir delil yoktur.
SOD olarak satılan “superoxide dismutase’’ enziminin de zararlı moleküllerle savaşmada etkili olduğu ileri sürülmektedir. Ancak SOD ağızdan alındığında. bileşim bozulmakta ve kan akımına enzim olarak kanşamamaktadır. Sonuçta ağadan alındığında hiçbir etkisi yoktur.
A, D ve E vitaminleri gereğinden fazla alındığında ciddi tıbbi sorunlara neden olurlar. Yaşlılığa karşı olduktan ileri sürülen L-dopa ve vasopressin’in de ciddi yan etkileri vardır.
SORU: İklimin yaşlanma sürecini geciktirme etkisi var mıdır?
CEVAP: Hayır. Soğuk, sıcak ve ılık bölgelerde yaşayanları ömür uzunluğu açısından karşılaştıran araştırmalar, hiçbirinin diğerine karşı avantajlı durumda olmadığını göstermiştir.
SORU: İhtiyarlık yaşı nedir?
CEVAP: Ölümlerde azalmanın yanı sıra, bugün artık pek çok kişi 80 ve 90’tarma kadar yaşıyabili-yorlar. Uzunca bir dönem, toplumda 65 yaşın üstündekiler yaşlı sayılıyordu. Bugün 60 lı yaştakiler çok sağlıklı bir grup oluşturuyorlar. 80 ve 90’tardaki, yaslılık sonulları ite uğraşmaya başlamış kişileri- nazaran ”ayılıyorlar.
U.S. News & World Report’dan çev. İsmail YILDIRIM.
reler bölünme yeteneklerini tüketmeden hayvanların yaşlandıkları ve başka sebeblerle öldükleri görülebilir.
HÜCRELERDEKİ YAŞLANMA NASIL AÇIKLANIYOR
Hücrelerde görülen yaşlanma değişmelerine hangi faktörlerin etkili olduğu birçok bilim adamı tarafından İncelenmekte ve tartışılmaktadır. Bazıları problemin çözümünü genetik mesaj içinde aramaktadır. Yaşlanmayı genetik mekanizma ile açıklamaya çalışanlar, şöyle bir akıl yürütmektedirler: Nasıl ki döllenmiş bir yumurtadan eşeysel olgunluğa kadar olan gelişme bütün karmaşıklığına rağmen genetik mekanizma ile düzenleniyorsa, yaşlılıkla ilgili değişmelerin de genlerle kontrol edilmesi gerekir.
Şu anda yaşlanmayı açıkiamak için üç genetik teori kullanılmaktadır. Sunlar temelde hücre içerisinde bilgi taşıyan DNA ve RNA moleküllerinin özelliklerine dayanmaktadır. Londra Tıbbi Araştırma Konseyi’nden MEDVEDEV tarafın-
dan formüle edilen ve daha sonra Saik Enstitüsü’nden OR GEL tarafından geliştirilen bu hipoteze göre, DNA’daki genetik mesajın RNA’ya, enzimlere, protein-moleküllerine aktarılmasına dayanan “bilgi işleme sistemt’nde belli bir za man sonra nadir de olsa bir hat» ortaya çıkar. Böyle hatalar kusurb enzim moleküllerinin oluşmasına, hücre işleyişin bir düşüşe ve dolayısıyla yaşlanmaya sebep olurlar.
HART veSETtOVV adlıaraştırmacılar. Sorex’den fit insana kadar olan birkaç memeli türünden elde ettikleri d fibroblastlarının kültürlerini hazırlayarak bunları doğrudan tıuvlyole radyasyonuna maruz bıraktılar. Amaçları, ö DNA’ya zarar vermek, daha sonra bunun tamir edilme fi cumi incelemekti. Araştırmacılar. DNA tamir gücünün tır ‘erin yaşam süreleri ile doğru orantılı olduğunu buldular, neğin. doğal yaşam süreleri şempanzelerden iki misli olan insanın hücrelerindeki DNA tamir hızı da şempana ninkinden iki kat yüksek oluyordu.
44
BİLİM ve TEIİ
YENİ BİR KUYRUKLUYILDIZ BULUNDU
Bilindiği gibi 1985-86 yılı gökbilimde çok önem-
li bir dönem, çünkü insanoğlunun yaşamında bir kez görebildiği Halley kuyrukluyıldızı 76 yıl sonra kendisini göstermeye başladı. Tüm dünyada amatör ve profesyonel gökbilimciler bu popüler gökcismini görebilmek için seferber oldular. 7’den 70’e herkesin adını duyduğu, birçok sanatçının ilham kaynağı olan Hal-ley’i bu ziyaretinde 12 milyon teleskop, 180 milyon avcı dürbünü ve 2 milyon mikrobilgisayarın gözetim altında tutacağı tahmin ediliyor.
Fakat ilginçtir ki, 1910 yılındaki ziyaretinde olduğu gibi, bu kez de ondan daha parlak olacak başka bir kuyrukluyıldız keşfedildi.Auustralya’da\kurulu bulunan Ingilizlerin Schnidt Teieskobunu kullanarak çektikleri fotoğrafta bu yeni kuyrukluyıldızı keşfeden N. Hartley ve A. Oood isimli bilim adamları, böylece isimlerini göğe yazdırmış oldular. Çünkü geleneğe göre, kuyrukluyıldızlara, onları bulan kişilerin isimleri verilmektedir. Hartley-Good kuyrukluyıldızı, şu anda Güneş battığında batı ufkuna yakm Altair yıldızının
10 derece güneybatısında bulunmaktadır. Bu günlerde
7. kadirden bir parlaklığa sahip olan Hartley-Good kuyrukluyıldızının, büyük olasılıkla çıplak gözle görülebileceği tahmin edilmektedir. Yörünge elemanları daha yeni hesap edilen bu kuyrukluyıldız konusunda elimizde fazla bilgi bulunmamaktadır.
Bilindiği gibi, 1910 yılında tüm dünya Halley’i beklerken birdenbire hiç bilinmeyen ve tamamen yeni başka bir kuyrukluyıldız gökyüzünde parlayıverdi. “Büyük Ocak Kuyrukluyıldızı” olarak bilinen bu göz-alıcı yeni ziyaretçi, gündüz görünecek kadar parlaklaşmasına karşın, halkın fazla ilgisini çekmedi; çünkü gündüz nereye bakması gerektiğini bilmeyen insanlar, onu göremiyordu. Akşam gözükmeye başladığında da sönükleşmişti.
Dr. Ethem DERMAN
Bazı araştırma sonuçları da bölünme yeteneğinin son sınırına yaklaşan hücrelerde ONA tamir gücünün oldukça düştüğünü göstermiştir. Yani, hücre silsilesindeki yaşlanma, DNA tamir gücünde bir düşüşe sebep olmaktadır.
MEDVEDEV’in yaşlanmayla ilgili ikinci genetik hipotezi “yedek genler” veya “rezerv genler” düşüncesiyle açıklanmadadır. Sağlıklı bir hücre, yaşamı boyunca çekirdeğindeki DNA bilgisinin ancak %0.4 kadarını kullanabilmektedir. Yani kullanılmayan ktsım daha fazladır.
DNA molekülü boyunca, genlerin birçoğu aynı sırada tekrar edilirler. Yani, birbirinin aynısı olan genler arka arkaya dizili bulunurlar. Böylece genetik mesaj, oldukça zengin bir şekilde ifade edilmektedir. MEDVEDEV, tekrarlanan ve birbiri arkasına dizilmiş aynı özellikteki genlerin normal şartlarda bastırıldığını, fakat aktif bir gen aşırı derecede zarar görünce, bu ıdentik yedek genlerin devreye girerek eskisinin görevini üstlendiğini ileri sürdü. Bu fikre göre, DNA molekülü içinde tekrarlanan birimler, sistemin rastlantıyla veya doğal olarak uğrayacağı moleküler kazalara karşı bir sigorta görevi yapmaktadır. Öyle bir an gelecek ki, DNA boyunca tekrar eden bütün yedek genler, hataların giderilmesinde kullanılarak tüketilecek ve daha sonra hatalar tamir edilemeyecek derecede birikip yaşlanmaya yol açan fizyolojik yetersizlikler ortaya çıkacaktır. MEDVEDEV bu hipoteze dayanarak, uzun yaşayan türlerin kısa yaşayanlardan daha fazla DNA’ya sahip olması gerektiğini de ileri sürmüştür.
Yaşlanmanın üçüncü genetik hipotezi, adeta “yaşlanma genleri” diyebileceğimiz bir faktörün varlığına dayanmaktadır. Bu genler, biyokimyasal reaksiyon yollarını yavaşlatarak veya dondurarak yaşlanma değişmelerine yol açmaktadırlar. Saçların beyazlaşması, menopoz ve atletik yeteneğinin düşmesi, yaşlanmayla ilgili yüzlerce belirtiden sadece birkaçıdır. Bunların hiçbiri hastalık olarak nitelendirilmez; fakat hücre işleyişindeki düşmeler vücudun hastalığa yakalanma olasılığını artırır. Önceden programlanmış bu genetik olaylar, farklı hücre tiplerinde, farklı zamanlarda ortaya çıkabilir. Bundan dolayı, yaşlanma birkaç anahtar hücre tipindeki yetersizlikten kaynaklanabilir. Nirengi noktasını teşkil eden bu hücrelerin yaşlanma hızları, organizmanın yaşlanmasında büyük etkiye sahiptirler.
Yukarıda da bahsedildiği gibi, hayvanlardan elde edilen iki hücre soyu yaşlılık veya ölümden kurtulmayı öğrenirler. Bunlar kanser ve üreme hücreleridir. Acaba kanser ve üreme hücreleri, yaşlanmaya ortak bir mekanizma ile mi karşı koymaktadırlar! Belki de kansere sebep olan virüslerle hayvan hücreleri arasındaki genetik bilginin karşılıklı değişmesi, spermin yumurta ile kaynaştığı zamanki genetik kartların yeniden düzenlenmesi ve karıştırılmasına benzemektedir. Virüsler, kanser yapıcı kimyasal maddeler ve iyonize edici radyasyonlar, birbirine yakın iki vücut hücresi arasındaki genetik bilginin akışını bozarak sonuçta bir kanser hücresini oluş-
turabilirler. Genetik bilginin bu şekilde allak bullak oluşu, belki de yumurta ve sperm hücrelerinin programlı olarak kaynaşmasına benzetilebilir. İki hücre arasındaki genetik bilgi alışverişinin kesilmesi ve yeni bir sistemin kurulması, belki de hücrenin biyolojik saatini uzun süre çalışacak şekilde yeniden harekete geçirmektedir.
Sonuç olarak diyebiliriz ki, yaşlanma olayı hangi mekanizma ile açıklanırsa açıklansın, bu olayı geriye döndürmek veya durdurmak mümkün görünmüyor. Yaşlanmaya meydan okuyan kanser hücreleri ise, organizmayı doğal yaşam süresinden daha önce ölüme götürmektedir. Bu durumda, hücrelerin çekirdeğindeki biyolojik saatin en uygun bir süratle çalışmasını dilemekten başka çaremizin olmadığı anlaşılıyor.
\RALM 1985
45
