Очередной (32-й) пост моего блога на портале MedBook.ru
Ах, молодёжь, молодёжь! Решает проблему в целом, глобально. Всякие там мелочи и подробности не имеют для неё никакого значения. Да и неохота вникать в детали, которые прописаны в учебниках.
"Знаю, знаю! - кричит. - Только это все не важно!" И, не оглядываясь ни на что, опять решает проблему исключительно в целом и исключительно глобально.
Вот такую молодёжь я попрошу все же на минуту задержаться: я проведу для неё небольшое практическое занятие. По арифметике клеточных процессов.
Ответим на вопрос: сколько клеточных делений, начиная от деления зиготы, происходит перед образованием одного конкретного сперматозоида?
Почему именно сперматозоида? Да, в общем, лишь потому, что для него известны кое-какие подробности, которые могут все же пригодиться. И еще как пригодиться!
Среднее содержание Сз (так будем обозначать сперматозоиды) в разовом эякуляте - 250 млн.
Исходя из этого единственного факта и не учитывая ничего больше, некоторые даже очень умные представители молодёжи скоропалительно заключают:
чтобы из одной клетки образовалось 250 млн Сз, необходимо примерно 28 делений.
Ну да, с учётом того, что
2e10 = (примерно) 10е3
(т.е. 2 в десятой степени равно 1024, или примерно тысяче),
2,5х10е8 = 0,25х10е9 = 2е(-2)х2е30 = 2е28.
Но, хотя сама по себе эта арифметика и верна, в ней нет ни малейшего смысла. Кто-нибудь может сказать, из какой такой единственной клетки образуются все Сз эякулята?
Если имеется в виду зигота, то количество делений на самом деле гораздо больше. И сейчас мы в этом убедимся.
Будем вести расчёт, как в школе, "по действиям".
1) Всего во взрослом организме примерно 3,7х10е13 клеток.
Будем считать, что такого уровня количество клеток достигло аккурат к моменту полового созревания.
Тогда на пути от зиготы к любой из этих клеток было уже почти 45 делений:
3,7х10е13 = 37х10е12 = 1,3х2е5х2е40 = 1,3х2е45 .
2) Стволовыми клетками сперматогенеза являются т.н. изолированные сперматогонии (иСг)., то есть клетки, не связанные друг с другом цитоплазматическими мостиками.
Эти клетки могут вступать в деления двух видов:
- вначале каждая из них делится на две дочерние иСг,
- а затем одна из дочерних иСг остается в пуле стволовых клеток, а вторая дочерняя иСг делится на две клетки, связанные мостиком и называемые сперматогониями спаренными.
С этого момента начинается собственно сперматогенез.
Последний включает
- 9 циклов митотических делений сперматогоний (Сг) и
- 2 деления мейоза сперматоцитов (Сц).
На заключительном этапе сперматогенеза клетки (сперматиды, Ст) уже не делятся.
3) Значит, всего из одной иСг, вступившей в сперматогенез, образуется
2е11 Сз = 2х2е10 = 2х10е3 = 2000 Сз .
4) А самые первые Сз, появляющиеся после полового созревания, - это, действительно, потомки одной-единственной клетки (зиготы), но не в 28-м поколении,
а в (45+1+11) = 57-м поколении.
Здесь учтено также предварительное деление иСг, необходимое для поддержания стационарности пула стволовых клеток.
5) Кстати, можно оценить и численность этого пула.
А. Для образования разовой (будем считать ее и среднесуточной) "порции" Сз необходимо следующее количество иСг:
2,5х10е8 : 2000 = 1,25х10е5.
Б. Тонкий вопрос: как скоро та из пары новообразованных иСг, которая осталась в пуле стволовых клеток, может вступать в деление, после чего одна из дочерних иСг пойдёт по пути сперматогенеза?
В. Тут можно опираться на следующие сведения:
- продолжительность собственно сперматогенеза (от момента неполного деления иСг) - Т = 75 суток;
- в семенных канальцах, имеющих петлеобразную форму, инициация сперматогенеза распространяется волнами от середины петли к ее концам;
- причем период волны составляет Т/4 = 19 суток.
Г. Вероятно, с таким временным интервалом и происходят пары делений иСг, ведущие к вступлению одной из иСг в сперматогенез.
Д. Следовательно, общий пул стволовых сперматогенных клеток, условно говоря, состоит из 19 "порций", поочерёдно передающих друг другу суточную "вахту" инициации сперматогенеза.
Е. Тогда общий пул стволовых клеток мужчины включает всего
1,25х10е5 х 19 = 2,5х10е6 = 2,5 млн иСг.
6) Это мы имеем в самом начале репродуктивного периода. А что будет, скажем, через тридцать лет?
А. Каждый год каждая "суточная" порция иСг будет вступать в сперматогенез
365 : 19 = около 20 раз.
Б. За 30 лет получается 600 раз.
В. И каждый раз для поддержания стационарности требуется предварительное деление иСг на две дочерние иСг.
Г. И приходим к поразительному результату: через 30 лет образующиеся Сз будут уже клетками
(57 + 600) = 657-го поколения зиготы!
Ну, то что для половых клеток (включая их предшественники) лимит Хейфлика не писан, было известно самому Хейфлику.
А вот для нашей пылкой молодёжи такой результат, на фоне их расчетной оценки в 28 делений, - пожалуй, большая неожиданность.
МОРАЛЬ: НЕКОТОРЫЕ ПОДРОБНОСТИ ВСЕ ЖЕ НЕОБХОДИМЫ. ОСОБЕННО ПРИ РАССМОТРЕНИИ ВОПРОСА ГЛОБАЛЬНО И В ЦЕЛОМ.
На этом наше практическое занятие считаю оконченным.
И предлагаю продолжить беседы с Юрием ДЕЙГИНЫМ. Кто знает, может быть, он меня и кого-нибудь еще из читателей обратит в свою веру о наличии программы старения.
