作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2022/7/18 12:22:38
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老了不仅脱发,Y染色体也在减少

 

Y染色体(右)可能是染色体中最矮小的,但失去它可能会导致心脏衰竭和死亡。图片来源:NATHAN DEVERY/SCIENCE SOURCE

随着男性年龄的增长,他们不仅会失去头发、肌肉张力和膝盖软骨,也开始失去细胞中的Y染色体。科学家已经将Y染色体消失与一长串疾病和更高的死亡风险联系起来,但证据是间接的。

近日,美国弗吉尼亚大学的研究人员在《科学》发表的研究表明,当移除雄性小鼠的Y染色体时,这些小鼠比携带Y染色体的小鼠死得早,可能是因为它们的心脏变得更僵硬了。未参与该研究的剑桥大学人类遗传学家John Perry认为,这是迄今为止最好的能证明失去Y染色体对健康有害的证据。

Y染色体只携带路71个基因,不及X染色体的十分之一,这可能就是为什么当细胞分裂时,染色体有时不能传递的原因。分析血液样本是检测Y染色体缺失最简单的方法。研究人员发现,在大约40%的70岁老人和57%的93岁老人中,至少有一些白细胞缺少染色体,在一些老年男性中,超过80%的细胞可能缺少Y染色体。

细胞可以在没有Y染色体的情况下存活和繁殖,但某些细胞中缺乏Y染色体的男性更容易患心脏病、癌症、阿尔茨海默病和其他与衰老有关的疾病。研究通讯作者之一、美国弗吉尼亚大学分子生物学家Kenneth Walsh表示,这种情况可能是美国男性平均比女性寿命短5年的一个原因。

为了测试移除Y染色体是否会损害健康,Walsh团队对38只小鼠进行了骨髓移植。他们使用CRISPR-Cas9基因编辑工具删除小鼠骨髓细胞中的Y染色体,然后将改变的细胞插入骨髓被移除的年轻雄性小鼠中。这种替换并没有将Y染色体从受体中剔除,而是将白细胞中Y染色体的比例调至与许多Y染色体缺失的人的比例大致相同。37只对照组小鼠也接受了骨髓移植,但保留了Y染色体。

研究人员对两组动物进行了近两年的跟踪调查,缺乏Y染色体的啮齿类动物更有可能在此期间死亡,这些小鼠中只有约40%在移植后存活了600天,而对照组小鼠中约有60%存活了600天。

失去Y染色体的小鼠心脏也较弱,大约15个月后,心脏的收缩强度下降了近20%。

此外,在缺失Y染色体的小鼠心脏中,坚韧结缔组织的建立,即所谓的纤维化过程激增,这种积聚会使心脏变硬,削弱其泵血能力。

研究人员对小鼠进行的骨髓移植并没有消除心肌细胞中的Y染色体,骨髓中产生的巨噬细胞却溜进了心脏。科学家发现,缺乏Y染色体的小鼠体内的许多巨噬细胞开始促进纤维化,刺激心脏中的其他细胞旋转更多的结缔组织。

类似的情况也可能发生在人类身上,Walsh团队从英国生物银行中获得了超过15000名男性的DNA和生存信息,并确定,白细胞中至少40%的Y染色体缺失的男性死于循环系统疾病的可能性比染色体更丰富的男性高31%。进一步分析与Y染色体缺失相关的死亡原因时,他们发现了几种心脏疾病,包括心力衰竭。

Walsh表示,失去Y染色体会刺激心脏纤维化,导致心力衰竭和更早的死亡。“研究人员长期以来一直低估Y染色体对健康的影响,因为它携带的基因很少,但有证据表明,摆脱它会导致惊人的寿命缩短。”

然而,阿尔伯特·爱因斯坦医学院心脏病学家Nikolaos Frangogiannis警告说,该结果并不能证实纤维化的增加会杀死小鼠,在缺失Y染色体的动物中,纤维化相当微妙。啮齿动物遭受的心脏衰弱没那么糟糕,也不会致命,这些小鼠可能死于其他一些与心脏相关的原因。尽管如此,他同时认为,该研究非常令人兴奋,而且可能会对看待心力衰竭的方式产生重大影响。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.abn31

 
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