Состояние, при котором клетки навсегда перестают делиться, часто вызванное старением или стрессом.Клеточное старение — это состояние, при котором клетка перестаёт делиться, но не умирает. Она остаётся живой и метаболически активной, занимая место в ткани, как вышедший на пенсию работник, который всё ещё сидит за столом. Старение может быть вызвано многими причинами: постепенным укорочением концов хромосом после множества делений, повреждением ДНК от радиации или химических веществ, окислительным стрессом или активацией некоторых онкогенов. Какова бы ни была причина, клетка необратимо выходит из клеточного цикла, и никакой фактор роста не заставит её вернуться.
Это важно, потому что старение — палка о двух концах. С одной стороны, это противоопухолевый механизм: клетка, которая могла накопить опасные мутации, выводится из игры, прежде чем успеет превратиться в рак. С другой стороны, стареющие клетки накапливаются с возрастом и выделяют смесь воспалительных сигналов, факторов роста и ферментов, разрушающих окружающие ткани. Этот так называемый секреторный фенотип, связанный со старением, может вызывать хроническое слабовыраженное воспаление, способствовать фиброзу и даже подталкивать соседние клетки к злокачественному перерождению. Таким образом, старение — один из центральных механизмов, связывающих старение организма с болезнями.
Стареющие клетки также объясняют, почему ткани теряют способность к регенерации. Пул стволовых клеток истощается или перестаёт нормально работать, и органы, которые когда-то быстро восстанавливались, делают это медленно или не делают вовсе. Поскольку такие клетки можно идентифицировать по специфическим маркерам, они стали мишенью для препаратов, предназначенных для их избирательного уничтожения.
Впервые это явление описали Леонард Хейфлик и Пол Мурхед в 1961 году: они показали, что нормальные человеческие фибробласты в культуре делятся лишь ограниченное число раз, после чего останавливаются — предел Хейфлика. Термин «клеточное старение» был предложен Хейфликом вскоре после этого.
Необратимый выход из клеточного цикла обеспечивается двумя основными молекулярными тормозами. Путь p53 реагирует на повреждение ДНК и индуцирует ингибитор циклин-зависимых киназ p21, а путь p16-Rb даёт более долговременную блокировку. Как только Rb удерживается в активной, гипофосфорилированной форме, факторы транскрипции, необходимые для репликации ДНК, не могут работать, и клетка не вступает в S-фазу.
В то же время стареющие клетки меняют своё поведение. Они увеличиваются, уплощаются и часто накапливают особую форму хроматина, называемую фокусами гетерохроматина, связанными со старением. Они также включают секреторную программу, высвобождая интерлейкины, хемокины и матриксные металлопротеиназы. Эта секреция не случайна: она управляется такими факторами транскрипции, как NF-kB, и позволяет стареющей клетке общаться с иммунной системой, которая в молодом организме удаляет её. С возрастом это очищение становится менее эффективным, и клетки сохраняются.
Стареющие клетки — мишень для класса экспериментальных препаратов, называемых сенолитиками, которые избирательно их убивают; они исследуются в клинических испытаниях при остеоартрите, идиопатическом лёгочном фиброзе и возрастной слабости.
Стареющие клетки не просто инертны: они могут быть до двух раз крупнее нормальных и часто содержат более одного ядра, но при этом остаются живыми и метаболически активными годами.