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端粒决定着衰老进程 人类或找到"永葆青春"秘方

http://www.kexue.com 2013-05-22 15:15:23 腾讯科学  发表评论

为什么说端粒决定着衰老的进程?

  研究表明,端粒的平均长度随着细胞的分裂次数的增加及年龄的增长而变短。端粒DNA序列逐渐变短甚至消失,就会导致染色体稳定性下降,这可能是引衰老的一个重要因素。因此,端粒似乎是一种有丝分裂钟,限制者真核生物DNA复制的能力。越来越多的证据表明端粒的长度控制着衰老的进程。端粒缩短是触发衰老的分子钟。人的体细胞每次有丝分裂,如果没有端粒酶的活化,就会丢失50-200bp长度的端粒,当丢失数千个核苷酸时,细胞就会停止分裂而衰老。活化的端粒酶将会导致端粒DNA序列延长,大大延长细胞的寿命。如果把端粒酶基因导入正常细胞,细胞寿命将大大延长。这种结果首次为端粒的生命钟学说提供了直接证据。那么,端粒缩短为什么会导致衰老呢?有理论认为,端粒就像一种“时间延迟”的保险丝,经过一定数目的细胞分裂以后就被用完,当端粒变的太短时,就不能形成原来的封闭结构了。人们认为,当细胞探测到此种结构时就会启动衰老、停止生长或凋亡,这取决于细胞的遗传背景。

  1998年《Nature》上有一篇标题为“Extension of Life-Span by Introduction of Telomerase into Normal Human Cells”的文章说他们把端粒酶的相关基因导入到人的体细胞内,发现细胞的寿命大大延长了。大体是说,为了验证端粒的缩短时诱发衰老的分子钟的假设,两种端粒酶阴性的正常细胞,人的视网膜色素上皮细胞和包皮纤维原细胞通过载体转入编码端粒酶催化亚基的基因。没有转入基因的细胞群,表现为端粒变短和衰老。而端粒酶表达的细胞群拥有加长的端粒和旺盛的分裂,还表现出对β-牛乳糖的着色减小。β-牛乳糖是衰老的生物标记物。非常显著的是,端粒酶表达的细胞群拥有正常的核型和超过该种细胞正常寿命的20倍!这样就建立了端粒缩短和体外细胞衰老的关系。这种使人类的正常细胞保持为年轻的状态在科学研究和医学中都有重要的应用。

  据说,Revive Skincare 和 TaSciences.com 两个公司在市场上都有基于端粒酶的化妆品。Revive的Brown博士宣称,生产一克端粒酶就要花费400万美元!

  Geron 公司已经授权TAsciences.com销售TA-65,一种从中国紫云英属植物(距骨)中提取的端粒酶激活剂。这种产品已经作为一种抗衰老要在纽约销售[8]。各种各样的早熟症状都与端粒的变短有关,例如,Werner syndrome, Ataxia telangiectasia, Bloom syndrome, Fanconi anemia, Nijmegen breakage syndrome等等。这些疾病中突变的基因都与基因的损伤修复有关,这些基因在维持端粒中长度所起的作用是研究的活跃领域。Michael Fossel博士说:“端粒酶不仅仅用在对付癌症当中,而且将真正的使人的寿命大大延长。他相信,基于端粒酶延长人的寿命的治疗将在下一个10年内实现。

  然而,仍然有许多问题需要澄清。首先,我们甚至不十分确定端粒的长度和衰老之间的关系是否是随机的。虽然看起来是这样的,因为变化端粒的长度通常变化衰老的速度,但是也许有其他的原因。端粒的缩短带来了变老,但也许并不是直接原因。通过近来对长寿命海鸟的研究,表明我们对端粒远远没有理解[4]。

  在2003年,科学家观察到一种小海燕(Leach's Storm-petrel)的染色体端粒的长度随着年龄的增加而变长!!这是第一次观察到这样的例子。在2006年,Juola et al.报道称,另一种长寿的海鸟(Great Frigatebird),在40年的生命中端粒的长度确实缩短,但是缩短的速度随着年龄的增加急剧下降,而且端粒缩短的比率存在极大的个体差异,他们得出结论说,用端粒的长度测定鸟的年龄并不十分好[4]。因此,看来对端粒长度的认识并不像开始认为的那样简单,还存在着很多的变数。

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