白细胞缺少 Y 染色体(mLOY )与更短的寿命和更大的与年龄相关的疾病(如癌症和阿尔茨海默病)的风险有关。现在,根据一项模拟小鼠人体状况的新研究,这种情况也可能与心脏功能受损有关。
人类基因组中的出错是正常的。随着年龄的增长和 DNA 的复制,小错误会潜入我们的基因——这里是一个放错位置的碱基对,或者那里是一些错误的重复——随着时间的推移,这些错误会随着时间的推移而积累,从而在整个身体中形成一个具有独特代码的细胞“马赛克”。有些细胞甚至会失去整个染色体。一个典型的例子是白细胞缺少 Y 染色体的情况。称为 mLOY(代表 Y 染色体的马赛克缺失),它比你想象的更常见,大约 40% 的 70 岁以上的男性中会发生。
虽然Y 染色体长期以来一直被认为是一个 不断缩小的 遗传荒地,其中充满了可有可无的 DNA 块,但缺少 Y 染色体可能会对健康造成严重后果。
在流行病学研究中,白细胞缺少 Y 染色体(mLOY )与更短的寿命和更大的与年龄相关的疾病(如癌症和阿尔茨海默病)的风险有关。现在,根据一项模拟小鼠人体状况的新研究,这种情况也可能与心脏功能受损有关。
一段时间以来,尚不清楚从血细胞中丢失 Y 染色体如何导致器官损伤和身体其他部位的疾病,并增加与年龄相关的疾病的风险,尤其是心血管疾病和中风。
由日本大阪市立大学医学研究生院的心血管研究人员 Soichi Sano 领导的研究小组更深入地探讨了这些问题,并展示了mLOY如何引发导致小鼠心力衰竭的组织损伤,并引起与心血管疾病有关疾病。
在这项研究中,研究人员使用著名的基因编辑工具 CRISPR 来改造白细胞中没有 Y 染色体的小鼠,以模拟人类 mLOY 的状况。受CRISPR编辑的小鼠比未受影响的小鼠寿命更短,并且心脏疤痕增加,这种情况被称为心脏纤维化,会使心脏组织变硬并与心力衰竭有关。
乌普萨拉大学的遗传学家和资深作者 Lars Forsberg说: “我们看到 [在小鼠中] 的 mLOY 会导致纤维化,从而导致心脏功能下降。”为了根据流行病学数据检验这些发现,研究人员随后分析了来自英国生物银行的数据,这是一项长达数十年的研究,收集了大约 50 万典型老年人的遗传和健康信息。
他们发现,在研究开始时血液中含有 mLOY 的男性在平均 11 年的随访期间死于心力衰竭和其他类型的心血管疾病的风险增加。
“这一观察结果与小鼠模型的结果一致,表明 mLOY 对人类也有直接的生理作用,” Forsberg 说。
当然,在我们绘制出 mLOY 对人类的直接影响之前,还需要进行更多的研究。请记住,丢失 Y 染色体不太可能是导致与年龄有关的疾病的唯一原因,这些疾病与过多的细胞过程出错以及随着时间的推移积累的大量遗传变化有关。
正如剑桥大学生物学家约翰佩里在 2019 年告诉《大西洋月刊》的那样,在发表了说明为什么有些人比其他人更容易发生 mLOY 的工作后,“Y 染色体丢失是更广泛基因组不稳定性的表现。” 不稳定性是癌症的特征,表明 DNA 积累错误的速度快于细胞修复错误的速度。
慢性炎症是导致许多衰老疾病(包括癌症和阿尔茨海默氏症)的另一个可疑罪魁祸首。因此,正如 Forsberg 及其同事所指出的,要解开炎症和纤维化之间复杂的相互作用以及 mLOY 在两者中的作用,还有更多工作要做。
Forsberg 和他的同事们再次回到小鼠模型中,还发现了一种可能的治疗方法来改善 mLOY 的影响。研究人员通过阻断具有 Y 染色体缺陷免疫细胞的小鼠体内激活的信号通路,注意到随后的纤维化变化被部分逆转。
“mLOY 与纤维化之间的联系非常有趣,特别是考虑到心力衰竭、肺纤维化和某些旨在抵消纤维化发作的癌症的新治疗策略,” Forsberg说。
尽管抵消血细胞中 Y 染色体丢失的潜在疗法还有很长的路要走,但“患有 mLOY 的男性可能是对这种治疗反应特别好的患者群体,”Forsberg补充道。
但是知道我们现在做什么,戒烟也是一个明智之举,因为研究还表明,吸烟的男性出现血细胞中 Y 染色体缺失的可能性是不吸烟者的三倍以上。
该研究发表在《科学》杂志上。