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正常人類細胞群體分裂直至細胞分裂停止的次數; (在培養中)現象,當成纖維細胞在衰老前可達到最多50個細胞分裂 来自维基百科,自由的百科全书
海弗利克極限[1](英語:Hayflick limit)又譯海富利克極限[2][註 1],又稱海弗利克現象(Hayflick phenomenon),指正常人類細胞群體在細胞分裂停止前所能分裂的次數限制。經驗證據顯示,每個細胞的DNA所相連接的端粒,在每次新的細胞分裂後會略微縮減,直至縮減至一個極限長度為止[4][5]。
海弗利克極限這一概念是在1961年由賓夕法尼亞州費城威斯達研究所的美國解剖學家李奧納多·海弗利克提出[4]。海弗利克證明了一個正常的人類胎兒細胞群體,在細胞培養下可以分裂40-60次,而此細胞群體將會進入衰老期;這駁斥了諾貝爾獎得主亞歷克西·卡雷爾「一般正常的細胞具有永生性」的論點。每次有絲分裂會略微縮短細胞中附着於DNA上的端粒,而人體中端粒的縮短最終會導致細胞分裂無法進行;這種細胞群體衰老機制的出現,和整個人體的生理性衰老有所關連。此機制似乎也能夠防止基因體不穩定;端粒的縮短會限制細胞分裂的次數,也就可以預防人類衰老細胞中癌細胞的發展情況。然而,端粒的縮短會傷害免疫功能,因此可能同時增加了患癌風險[6]。
海弗利克極限發現與DNA鏈末端的端粒區域長度相關。在DNA複製的過程中,每個DNA鏈末端的短小片段(端粒)在每次DNA複製完成後,即無法複製而丟失[7]。DNA的端粒區域無法解碼成任何一個蛋白質,僅僅在DNA的末端區域形成一個重複的編碼,而DNA複製後失去的也是這個編碼。在多次DNA複製之後,端粒就會消耗殆盡,導致細胞開始凋亡。這種機制可以預防DNA複製的錯誤,進而預防基因突變的發生。一旦端粒在細胞多次複製之後消耗殆盡,細胞將無法複製下去;此時該細胞就會達到自身的海弗利克極限[8][9]。
這個過程不會發生在大多數的癌細胞中,起因在於一種稱做端粒酶的酵素。此酵素可以維持端粒的長度,這會導致癌細胞中的端粒不會縮短,且給予這些細胞無限複製的潛力[10]。目前正在研擬中的癌症治療方案提出使用酶抑制劑,可以阻止端粒的復原,讓癌細胞變得如同一般體細胞一樣凋亡[11]。此外,端粒酶激活劑可以修復或延長健康細胞中的端粒,進而延長這些健康細胞的海弗利克極限,但也會給予它們癌細胞的特徵。端粒酶的激活也可能延長免疫系統中細胞的端粒長度,來預防端粒非常短的細胞發生癌變[來源請求]。
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