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研究称生活压力致DNA质量下降早亡风险增大

美国一项最新研究发现,艰苦的成长环境会对穷人产生影响。生活压力会在他们的基因中留下长久、有害的印记,以致穷人的DNA质量下降,早死的可能性也就越大。

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美国斯坦福大学进行的一项研究调查恶劣人类生活对其DNA的影响,发现如果生活因贫穷而面临较大压力的话,人体主宰寿命长短的染色体端粒便会较容易因受压而缩短,而端粒越短,人早死的可能性就越高。


端粒:细胞寿命的“有丝分裂钟”


端粒,是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的“帽子”结构,作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。


端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成,端粒酶可用于给端粒DNA加尾,DNA分子每次分裂复制,端粒就缩短一点,一旦端粒消耗殆尽,细胞将会立即激活凋亡机制,即细胞走向凋亡。所以端粒长度反映细胞复制史及复制潜能,被称作细胞寿命的“ 有丝分裂钟”,其作用是保护染色体的完整性和控制细胞分裂周期。


年轻人的端粒长度相当于8000至1万个核苷酸。端粒随着细胞分裂而变短,并受压力影响。早前研究显示,通过测试细胞中端粒的长度可准确预测一个人的寿命长短。


第二军医大学医师孙学军在接受《中国科学报》记者采访时表示,外界长期的压力对DNA造成影响在理论上是有可能的,在国际学术界,DNA端粒研究的最重要成果是其与人类寿命的关系。“端粒的每一次复制都会缩短,缩短到一定程度之后,细胞就会死亡。端粒是保护DNA一个很重要的像帽子一样的结构。”孙学军说道。


端粒与寿命


早在2009年,凭借“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”这一成果,揭开了人类衰老和罹患癌症等严重疾病的奥秘的三位美国科学家伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)、卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯塔克就共同获得了当年的诺贝尔生理学或医学奖。


2012年,来自东英吉利大学的科研人员发现,通过测量个体的DNA可以预测生物体的年龄和寿命。他们以孤岛上320只个体强壮的塞舌尔莺野生种群为实验材料,研究了他们的染色体帽长度即端粒。这个历经20年的研究项目是首次横跨野生种群整个生命周期测定端粒。


该项研究结果表明,不同的个体端粒随着年龄缩短的速度存在极大差异。此外,任何年龄段,端粒越短,死亡的风险随之增加。与实际年龄相比,端粒长度可以说是预期寿命更好的指标,极有可能成为生理年龄的指标。


“随着时间的推移,这些端粒降解并变短,当端粒长度到达一个临界值时,它们会引起所在细胞功能停止运作,这种机制进而阻止细胞无限制复制,最终变成癌细胞。但另一面是,器官中存有这种细胞会导致其退化,最终引起器官退化、衰老并最终导致死亡。”首席研究员大卫S·理查森博士这样解释道。


氧化剂攻击端粒,如吸烟、不好的食物、身体经历极端环境、身体上或精神上的压力等等都会引起端粒缩短。


2014年的一项研究也发现,因为社会地位低下而生活遭受长期压力的儿童比他们具有优势的同伴的端粒更短。社会地位低下等原因带来的长期压力的个体的端粒加速缩短,可能与不良健康结果有联系。


此外,这项研究发现,环境对端粒长度的作用受到了参与多巴胺和5-羟色胺功能的基因的调控。通过对这些神经递质路径的遗传敏感度高的男孩的研究发现,来自社会地位低下环境的男孩表现出了最短的端粒,而来自优势环境中的男孩表现出了最长的端粒。


作用机制尚待研究


在开篇提到的研究中,研究人员以密歇根底特律为研究对象,搜集市内贫穷及中下阶层的非洲裔,白人及墨西哥裔的基因进行分析。


结果显示,底特律市内的居民无论任何种族,生活条件较差的一群,其端粒比生活在较好环境中的同龄人的端粒更短。


该研究还发现,底特律的低收入居民,不分种族,其端粒长度低于国民平均水平。研究人员表示,居住在极度贫困或种族隔离的社区确实会对人造成影响。


孙学军向《中国科学报》记者解释道,该研究只是描述了穷人的DNA端粒更短的现象,并没有对其作用机制进行解释。


“穷人生活环境的影响因素是复杂的,饮食、工作压力、心理因素等等应该都是变量,研究却简单地将其归纳为艰苦的成长环境。”孙学军说道。


而长久印记中的“长久”如何被定义也有待进一步研究。“人体每个细胞中都有DNA,如果是永久性的伤害,这种伤害影响到的细胞应该就比较多了。如果是对生殖细胞的改变,将会影响到下一代,而对体细胞的改变更多影响的是个体本身。


比如福岛和切尔诺贝利的核泄漏对DNA的影响肯定是长久性的,这与剂量,暴露在有害环境中的时间等等都有关系,这个问题比较复杂,不能简单地一概而论。”中国科学院昆明动物研究所博士生导师孔庆鹏告诉《中国科学报》记者。


孙学军对此表示赞同,“生殖细胞的DNA端粒是会复原的,每次生育时,精细胞和卵细胞的端粒会遵循补偿机制。否则的话,在年龄较大时生育孩子的生殖细胞的端粒一定比年龄小时生育孩子的生殖细胞的端粒短,可事实并非如此。”孙学军说道。



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