HÜCRESEL VE MOLEKÜLER DÜZEYDE YAŞLANMA OLGUSU VE BU SÜREÇTE ORTAYA ÇIKAN DEĞİŞİKLİKLER

HÜCRESEL VE MOLEKÜLER DÜZEYDE YAŞLANMA OLGUSU VE BU SÜREÇTE ORTAYA ÇIKAN DEĞİŞİKLİKLER: Bilim adamları yaşlanma olayının hücre düzeyinde genetik manipülas-yonlarla kontrol altına alınabüeceğini düşünmektedirler. Bu nedenle yaşlanma olgusunun hücresel düzeyde de incelenilmesi olayın bütününü aydınlatabilme açısından önem taşımaktadır. Bir canlı organizmayı oluşturan hücreler nitelik

olarak değişmeden kalan bir iç ortamda yaşarlar. İç ortam ise kan, lenfa sıvısı ve hücreler arası sıvıdan oluşmaktadır. Bu ortam hücrelere oksijen, besin ve enerji sağlar, metabolizma artıklarını ise arıtır. Değişen dış ve iç koşullara karşı iç ortam bileşiminin bozulmadan kalması olayı ise “Homeostasis”tîr. Organizma yaşının ilerlemesiyle de, bu dengeleme mekanizmasının gerilemeye başladığını görüyoruz. Değişen hor-monal dengeler (puberte, menapoz gibi), sinir iletisinde ortaya çıkan aksamalar homeostatik dengenin bozulmaya başlamasında rol oynayan en önemli etkenlerdir.

Yaşlanmanın biyolojisini kavrayabilmek amacıyla yapılan çalışmalarda, teknolojik olanakların da gelişmesiyle hücre kültürlerinin yaşatılması başarılmıştır. Bu çalışmaların başlangıcında kültüre alınan yüksek yapılı organizma hücrelerinin, gerekli koşulları sağlanıldığında sonsuza dek çoğalarak yaşamlarını sürdürecekleri düşünülmüştür. Fakat yapılan çalışmalar gerçeğin böyle olmadığını göstermiştir. Bazı normal dışı kanser hücrelerinde sınırsız bir bölünme olayına rastla-nılmaktaysa da, yaşlılık normal hücrelerin oluşturduğu bir organizmada gelişen fizyolojik, doğal bir süreçtir. Bu nedenle de kültür çalışmalarında normal hücreler incelenmelidir. Normal olarak 46 tane kromozomu bulunan ve diploid hücre diye adlandırılan normal insan hücrelerinin kültüre alındıklarında sınırlı bir yaşam süreleri olduğu görülmüştür. Aynı olgu hücrelerin alındığı yüksek yapılı organizma için de geçerlidir, onun da yaşam süresi sınırlıdır. Bu hücrelerin kültür ortamında, normal koşullarda kendi ömürlerinden daha uzun süreler için yaşatılabilmeleri de başarılamamıştır. Omurgalı canlıların yaşlanma olayları, kültüre alınmış hücreleri düzeyinde de geçerlidir. İnsan embriyon hücreleriyle yapılan ilk çalışmalarda, genellikle bir yıldan kısa bir süre içerisinde kültüre alman hücreler aktif olarak çoğalmayı sürdürürler. Fakat belirli bir zaman sonra, hücrelerin normal olarak 24 saatte gerçekleşen bölünmeleri giderek daha fazla sürede gerçekleşmeye başlar. Hücrelerin mitotik etkinlikleri zaman içerisinde giderek bir azalma gösterir ve sonuçta hücre ölümü söz konusu olur. insan fetal dokusundan kültüre alınmış fıbroblast populas-yonları bölünerek yaklaşık 50. generasyonlarına ulaşabilirler ve bu süre altı aydan fazladır. Sürekli hücre kültür koşullarında hücreler ikiye bölünerek çoğalırlar. Bu ikiye bölünmeler sonuçta logaritmik bir artış demektir. Bir hafta 1 şişe ile başlanan hücre kültürümüz gelecek hafta 2 şişe ve ondan sonra gelecek haftalarda da

sırasıyla, 4, 8, 16, 32….. şişe biçiminde

sürecektir. Eğer bu bölünmelerde tüm hücreleri korumaya kalkışsaydık, 50 generasyonluk bir bölünme sürecinde yaklaşık yirmi milyon ton hücre miktarına ulaşırdık. Böyle doğal bir sınırlama nedeniyle kültür çalışmalarında hücrelerin tümünü koruyabilmek olanaksızdır. Bu duruma farklı bir bakış açısı getirmek için yapılan incelemelerde diploid hücrelerin dondurularak korunması olgusu değerlendirilmiştir. Fakat hücrelerin donmuş olarak sonsuza kadar korunamayacağı anlaşılmıştır. Dondurulmuş insan diploid hücrelerinin rekonstitüsyonu sonuçları ise şöyledir; hücre populasyonunun dondurulma aşamasındaki bölünme düzeyi ne olursa olsun, kendileri konurken yaşamlarını sürdüren hücrelerle aynı Ölçüde bölünme yapabilme yeteneklerini korurlar. Yani daha uzun süre yaşayabilecek yönde bir değişiklik yoktur. Kültüre alınan fibroblastlarm populasyon bölünme yeteneklerinin alındıkları canlı kaynağın yaşı ile sıkı bir bağlantı gösterdiği de saptanmıştır. Embriyonlardan alınan fibroblastlar 40-60 arası sayıda generasyonu ulaşabildikleri halde, yaşlılardan alınan fibroblastlarm ulaşabildiği gene-rasyon sayısı 10-30 arasında değişmektedir Bir başka deyişle, hücreler vücut içerisinde sürdürdükleri yaşam sürelerini de hesaba katarak

toplam süreyi doldurmakta ve ölmektedirler. Yaşlanmanın biyolojisini incelerken göz önünde tutulması gerekli temel bir olay da, türler arası yaşain süreci farklılıklarının türün bireyleri arasındaki farklılıklardan daha büyük olduğudur. Bir meyve sineği 40 günde, bir fare 3 yılda, at 30 yılda, insan 100 yılda ve bazı kaplumbağa türleri de 150 yılda yaşlanmaktadırlar. Acaba bu canlılardan alınan hücrelerin kültür ortamında çoğalma yetenekleri de yaşam süreleri ile orantılı biçimde farklılık göstermekte inidir? Bu soruyu evet diye yanıtlamak gerekir. Somut bulgular aşağıdaki tabloda görülmektedir. Hücrelerin doku kültürlerindeki yaşam sürelerinin de sınırlı bir zaman parçası olduğunu belirlemiş olduk. Bu arada akla gelen ilginç sorulardan birisi de şu olacaktır: Acaba ölen bir canlının hücrelerini yaşatmakta -olan birisine aktarabilecek olursak, bu hücreler ana organizmaları öldüğü halde yaşamlarını sürdürebilecekler mi? Bu sorunun yanıtını bulabilmek amacıyla çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Çeşitli laboratuvar-larda meme dokusundan, deriden ve kan yapıcı hücrelerden örnekler alınarak seri transplantasyonlar yapılmıştır. Fakat bu hücrelerin de sonsuza dek yaşayabilme şansları olmadığı saptanmıştır. 6te yandan benzer koşullarda yapılan transplantasyonlarda, anormal kanser hücrelerinin seri olarak sonsuza dek yaşayabildikleri de İyi bilinmektedir. Bir başka deyişle, kanser hücreleri yaşlanmamakta ve bunun doğal sonucu olarak da Ölmemektedirler. Hücrelerin gerek organizma bütünü içerisinde gerekse de besi ortamında kültüre alındıkları zaman sınırlı bir yaşam süreleri vardır. Hücrenin yaşlanması doğal olarak oluşturduğu doku, organ ve canlının da yaşlanması sonucunu doğurmaktadır. Hücrelerin de canlı organizmaların bir birimi olarak yaşlandıklarım kavradıktan sonra, bu yaşlanma süreci içerisinde-hücre yapısında ve moleküler düzeyde ne tür değişmeler olduğunu görelim. Elektron mikroskobunun biyolojinin hizmetine girmesiyle yaşlanma sürecinde hücre ultrastrük-türünün ne tür değişiklikler gösterdiğinindaha iyi anlaşılacağı ümit edilmişti. Fakat elde edilen sonuçlar soruna umulduğu ölçüde ışık tutmamıştır. Yaşlı hücrelerin membranlarında anormal bir değişme saptanılamamış olmasına karşılık, yaşlı sıçan hspatositlerinin yüzey alanlarında artma görülmüştür. Yaşlanma ile hücre çekirdeğinde gerçek hacim ve yüzey alan artışları saptanamamış, fakat çekirdek membranında derin çukurlar oluştuğu görülmüştür. Yaşlanmaya paralel değişmeler çekirdekçik (nucleoili) yapısında görülür. Yapısı geniş ve çok biçimliyken küçülür ve düzensizleşir.

Yaşlanma süreciyle bağlantılı olarak Golgi cisimciklerinde önemli bir değişme saptanamamıştır. Hücre çekirdeği ile bağlantılı ve protein sentezinden kısmen sorumlu endoplazmik ağ ile ilgili çelişkili bulgular vardır. Azaldığı, arttığı ya da değişmeden kaldığı bulunmuştur. Bazı araştırmacılar da hücrenin enerji santralleri olan mitokondrilerin nöronlarda ve karaciğer hücrelerinde yaşlanma ile azaldıklarını bulmuşlardır. Yaşlanan hücrelerde yapılan ultrastrüktürel çalışmalarda en çok dikkati çeken ve ışık mikroskobu sonuçlarını destekleyen nitelikteki bulgu lipofusin birikmesidir. Bu pigmentin, insanlarda ve geniş çapta da hayvanlarda yapılan incelemelerde yaşlı nöronlarda ve miyokardial hücrelerde biriktiği görülmüştür. Bugün için yaygın kanıya göre, lipofusin granüllerinin birer hücre organeli olan lizozomla-rın kalıntısı olduğu ve bu pigmenti oluşturan lipoproteinlerin yaşam etkinlikleri için zorunlu yağ asitlerinin peroksidasyonu sonucu oluşan ürünlerin etkileşimleriyle sentezlendiği kabul edilmektedir.

Yaşlanmakta olan hücrelerin enzimler açısından da bir değişim gösterip göstermediklerini saptamak amacıyla, biyokimyasal ve histokimyasal tekniklerin uygulandığı çok çeşitli çalışmalar yapılmıştır. İncelenen tüm enzimlerin bir tablosunu çıkarabilmek oldukça güçtür, ancak kilit noktalarda yer alan önemli enzimlerden söz edeceğiz.

En çok ilgi çeken enzim, hücre yüzeyindeki transport mekanizmasını ayarlayan “Alkali fosfa-taz”dır. Yaşlanma sürecinde arttığı, azaldığı ya da değişmeden kaldığı yönünde çeşitli sonuçlar bulunmuştur. Diğer bir transport enzimi olan “5-mikleotidaz”m yaşlı sıçanın karaciğer ve akciğerinde azalma gösterdiği saptanmıştır. Lizozomal hidrolitik enzimler de, eşit ölçüde değişken bir özellik taşırlar. Asit fosfataz enzim etkinliğinin yaşlanmış fare karaciğerinde artışlar rularak korunması olgusu değerlendirilmiştir. Fakat hücrelerin donmuş olarak sonsuza kadar konmamayacağı anlaşılmıştır. Dondurulmuş insan diploid hücrelerinin rekonstitüsyonu sonuçları ise şöyledir; hücre populasyonumın dondurulma aşamasındaki bölünme düzeyi ne olursa olsun, kendileri konurken yaşamlarını sürdüren hücrelerle aynı ölçüde bölünme yapabilme yeteneklerini korurlar. Yani daha uzun süre yaşayabilecek yönde bir değişildik yoktur. Kültüre alınan fibroblastların populasyon bölünme yeteneklerinin alındıkları canlı kaynağın yaşı ile siki bir bağlantı gösterdiği de saptanmıştır. Embriyonlardan ahnan fibroblastlar 40-60 arası sayıda generasyonu ulaşabildikleri halde, yaşlılardan alınan fibroblastların ulaşabüdiği gene-rasyon sayısı 10-30 arasında değişmektedir Bir başka deyişle, hücreler vücut içerisinde sürdürdükleri yaşam sürelerini de hesaba katarak

toplam süreyi doldurmakta ve ölmektedirler. Yaşlanmanın biyolojisini incelerken göz Önünde tutulması gerekli temel bir olay da, türler arası yaşam süreci farklılıklarının türün bireyleri arasındaki farklılıklardan daha büyük olduğudur. Bir meyve sineği 40 günde, bir fare 3 yılda, at 30 yılda, insan 100 yılda ve bazı kaplumbağa türleri de 150 yılda yaşlanmaktadırlar. Acaba bu canlılardan alınan hücrelerin kültür ortamında çoğalma yetenekleri de yaşam süreleri ile orantılı biçimde farklılık göstermekte midir? Bu soruyu evet diye yanıtlamak gerekir. Somut bulgular aşağıdaki tabloda görülmektedir. Hücrelerin doku kültürlerindeki yaşam sürelerinin de sınırlı bir zaman parçası olduğunu belirlemiş olduk. Bu arada akla gelen ilginç sorulardan birisi de şu olacaktır: Acaba ölen bir canlının hücrelerini yaşatmakta -olan birisine aktarabilecek olursak, bu hücreler ana organismaları öldüğü halde yaşamlarını sürdürebilecekler mi? Bu sorunun yanıtını bulabilmek amacıyla çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Çeşitli laboratuvar-larda meme dokusundan, deriden ve kan yapıcı hücrelerden örnekler alınarak seri transplantasyonlar yapılmıştır. Fakat bu hücrelerin de sonsuza dek yaşayabilme şansları olmadığı saptanmıştır. Öte yandan benzer koşullarda yapılan transplantasyonlarda, anormal kanser hücrelerinin seri olarak sonsuza dek yaşayabildikleri de iyi bilinmektedir. Bir başka deyişle, kanser hücreleri yaşlanmamakta ve bunun doğal sonucu olarak da ölmemektedirler. Hücrelerin gerek organizma bütünü içerisinde gerekse de besi ortamında kültüre alındıkları zaman sınırlı bir yaşam süreleri vardır. Hücrenin yaşlanması doğal olarak oluşturduğu doku, organ ve canlının da yaşlanması sonucunu doğurmaktadır. Hücrelerin de canlı organizmaların bir birimi olarak yaşlandıklarım kavradıktan sonra, bu yaşlanma süreci içerisinde, hücre yapısında ve moleküler düzeyde ne tür değişmeler olduğunu görelim. Elektron mikroskobunun biyolojinin hizmetine girmesiyle yaşlanma sürecinde hücre ultrastrük-türünün ne tür değişiklikler gösterdiğinindaha iyi anlaşılacağı ümit edilmişti, Fakat elde edilen sonuçlar soruna umulduğu Ölçüde ışık tutmamıştır. Yaşlı hücrelerin membr anlarında anormai bir değişme saptanılamamış olmasına karşılık, yaşlı sıçan hepatositlerinin yüzey alanlarında artma görülmüştür. Yaşlanma ile hücre çekirdeğinde gerçek hacim ve yüzey alan artışları saptanamamış, fakat çekirdek membranmda derin çukurlar oluştuğu görülmüştür. Yaşlanmaya paralel değişmeler çekirdekçik (nucleoili) yapısında görülür. Yapısı geniş ve çok biçimliyken küçülür ve düzensizleşir.

Yaşlanma süreciyle bağlantılı olarak Golgi cisimciklerinde önemli bir değişme saptanamamıştır. Hücre çekirdeği ile bağlantılı ve protein sentezinden kısmen sorumlu endoplazmik ağ ile ilgili çelişkin bulgular vardır. Azaldığı, arttığı ya da değişmeden kaldığı bulunmuştur. Bazı araştırmacılar da hücrenin enerji santralleri olan mitokondrilerin nöronlarda ve karaciğer hücrelerinde yaşlanma ile azaldıklarını bulmuşlardır. Yaşlanan hücrelerde yapılan ultrastrüktürel çalışmalarda en çok dikkati çeken ve ışık mikroskobu sonuçlarını destekleyen nitelikteki bulgu lipofusin birikmesidir. Bu pigmentin, insanlarda ve geniş çapta da hayvanlarda yapılan incelemelerde yaşlı nöronlarda ve miyokardial hücrelerde biriktiği görülmüştür. Bugün için yaygın kanıya göre, lipofusin granüllerinin birer hücre organeli olan lizozomla-rın kalıntısı olduğu ve bu pigmenti oluşturan lipoproteinlerin yaşam etkinlikleri için zorunlu yağ asitlerinin peroksidasyonu sonucu oluşan ürünlerin etkile şimleriyle sentezlendiği kabul edilmektedir.

Yaşlanmakta olan hücrelerin enzimler açısından da bir değişim gösterip göstermediklerini saptamak amacıyla, biyokimyasal ve histokimyasal tekniklerin uygulandığı çok çeşitli çalışmalar yapılmıştır. İncelenen tüm enzimlerin bir tablosunu çıkarabilmek oldukça güçtür, ancak kilit noktalarda yer alan önemli enzimlerden söz edeceğiz.

En çok ilgi çeken enzim, hücre yüzeyindeki transport mekanizmasını ayarlayan “Alkali fosfa-taz”dır. Yaşlanma sürecinde arttığı, azaldığı ya da değişmeden kaldığı yönünde çeşitli sonuçlar bulunmuştur. Diğer bir transport enzimi olan “5-nükleotidaz”m yaşlı sıçanın karaciğer ve akciğerinde azalma gösterdiği saptanmıştır. Lizozomal hidrolitik enzimler de, eşit ölçüde değişken bir özellik taşırlar. Asit fosfataz enzim etkinliğinin yaşlanmış fare karaciğerinde artışlar ve azalmalar gösterdiği saptanmıştır. Yaşlanan fındık farelerinin akciğerlerinde ise erkeklerde enzim etkinliği azalması görülürken, dişilerde herhangi bir değişme gözlenememiştir. “Beta glukuronidaz” enzim etkinliğinin de sıçan karaciğerinde yaşlanmayla birlikte bir azalma gösterdiği saptanmıştır.

Solunum enzimlerinin gösterdikleri yaşlanmaya bağlı değişmeler ise daha anlamlıdır. Yaşlanmış fındık farelerinin karaciğer, akciğer ve prosta’t dokularında “Süksinik asit dehidrogenaz” enzimi etkinliği azalması saptanmıştır. Bu enzimin yaşlanma sürecinde artış gösterdiği tek doku insan beynidir. Sitokrom oksidaz enzimi de yaşlanma sürecinde sıçan ve fare dokularının birçoğunda azalmalar gösterir. Glııkoz metabolizması ile ilgili enzimlerden “Laktat dehidrogenaz” ise yaşlanma sürecinde insan beyni ve miyokardiumunda, erkek fare karaciğer, akciğer ve prostat dokusunda erkinlik artması gösterirken, sıçan mide, kalp, kas ve beyin dokusunda da azalma gösterir. Aynı metabolizma içerisinde yer alan “Gukoz-6-fosfa-taz” enzimi de çeşitli dokularda artma ve azalmalar gösterir. Enzimlerle yaşlanma olayı arasında bir ilişki kurmanın, belirli sonuçlara var-nanm güçlüğü ortadadır. Çeşitli canlı türlerine, aynı türün farklı çeşitlerine ve aynı bireyin farklı dokularına göre değişik sonuçlar alınmaktadır. Doğal olarak bu değişkenlik genellemeler yapmaya olanak vermemektedir. Bu konuda bilgilerimizi sınırlayan temel sorun, teknik olanaklardır. Yapılan enzim analizlerinde farklı tekniklerin kullanılması farklı sonuçların alınmasına neden olabilmektedir. Ayrıca araştırmacıların olaylara bakış açıları da önem taşımaktadır. Daha dinamik yaklaşımlarda bulunarak kaba enzim atamaları yerine ince ayrıntılara girilse, enzimi oluşturan alt ünitelerin, ısıya dayanıksız enzimlerin, inaktiv # halde bulunan enzimlerin yaşlanma sürecindeki değişimleri incelendiğinde belki de daha anlamlı yorumlar yapılabilecek sonuçlar alınacaktır.