端粒效应——揭开染色体与衰老之间的秘密

■朱海亮 衰老是个古老而神秘的话题,长生不老是人类一直追求的目标,而生物体的衰老却是一个必然的过程,是随着时间的推移,机体从构成物质、组织结构到生理功能的丧失退化的过程。 近日,《实验医学杂志》刊发的一项研究表明我们的染色体会随着机体的变老而一起变老。那么我们能不能通过改变染色体来延缓衰老、保持健康长寿呢?目前,世界上很多科学家都在尝试解决这一问题。 2016年《自然》杂志上的一项关于衰老的研究成果入选《科学》杂志甄选的“2016年十大突破”。无独有偶,近日,中科院上海神经科学研究所的蔡时青研究员课题组在《自然》杂志上发表的研究成果首次阐述了个体之间衰老速率差异的遗传基础,是近年来衰老领域取得的重大突破。这些最新成果使抗衰老的研究热度再次升高。 染色体的“保镖” 在生物的细胞核中,有一种载有遗传信息的线状物质,它们被称为“染色体”。染色体主要由DNA和蛋白质组成,是生物生长发育的“指导手册”。在染色体的末端有个染色体的“保镖”,即端粒。人类的端粒由6个碱基的重复序列和结合蛋白组成,它对染色体的功能有着重要的作用。 端粒可类比为鞋带两端防止磨损的塑料套,像塑料套保护鞋带一样保护染色体。它能在保持染色体完整的同时,防止染色体彼此相互粘连,保护染色体上DNA的安全。遗憾的是,这个保镖需要不断作出牺牲:细胞每分裂一次,端粒就会缩短一点,细胞分裂次数越多,端粒就缩短得越多。通俗地说,就是细胞越老,端粒就越短。当它们变得太短时,细胞就不再分裂,开始变得不活跃、衰老直至死亡。因此,端粒又被称为生命体的“分子时钟”。 端粒酶是细胞中一种负责延长端粒的酶。在年轻的细胞中,它在端粒末端加上碱基,可以让端粒免受过度磨损,使细胞分裂的次数增加。但随着细胞分裂,端粒酶的数量不足,端粒逐渐缩短,细胞开始老化。如果端粒酶的活性很高,就能保持端粒的长度,延缓细胞的老化。三位美国科学家因“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”获得2009年诺贝尔生理学或医学奖。但端粒酶也会帮助无用细胞的增殖,并促进癌症的形成,因此也被喻为“炸弹引信”。 “长生不老”的钥匙 因为端粒酶在细胞老化和癌化过程中都起着关键性的作用,所以被认为是“长生不老”的钥匙。而实验研究表明,端粒也不是永远只会变短,实际上也有可能变长。 不久前,休斯顿卫理公会研究所的科学家采用RNA疗法的技术,发现可逆转细胞衰老。研究人员发现早衰症患儿的染色体端粒比常人要短,因此他们以儿童早衰症作为研究对象。该疗法首先将特定的RNA送入细胞内,RNA再向细胞传达“延长染色体端粒”的信息,从而促进端粒酶的生成。利用这种疗法,所有的细胞衰老标记物都得到了逆转。研究者Cooke表示,我们至少可以减缓或阻断患者机体中衰老的进度,他正计划对现有的疗法进行改进。 此外,因为端粒酶对肿瘤细胞的永生化是必要的,所以它可以作为抗肿瘤药物的重要靶点。目前市场上基于端粒效应用于延长端粒的“端粒酶类”药物和检测试剂有很多,这些研究成果也引发了大量的炒作,有病例因服用增强端粒酶活性的药物而导致患上癌症。 今年8月份,我国首个利用端粒酶技术进行肺部肿瘤辅助诊断的检测试剂——“端粒酶逆转录酶亚基(hTERT)mRNA检测试剂盒”经国家食品药品监督管理总局批准上市,为肺癌辅助诊断提供了一种快速、便捷的检测手段。 另外,衰老不是一个恒定不变的过程,而且衰老速率受到多种因素的影响。《细胞》杂志上的一篇关于衰老的文章就总结出影响衰老的九大因素,除了端粒的耗损,还有营养代谢失调等因素。 2009年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一伊丽莎白·布莱克本在2017年1月份出版了《端粒效应》一书,书中介绍生活压力对端粒长度也有影响:母亲照顾生病的小孩的时间越长,她的端粒长度就越短,压力让她们的衰老加速。年龄越大的人,染色体末端越短;抽烟喝酒的人,染色体末端也较短。 “抗老之路”任重而道远 事实上,生命的智慧远比我们想象的深远得多。许多疾病都是由衰老造成的,如果我们能通过端粒效应解决这个问题,就能解决很多疾病。 目前,各种新技术成功延长了染色体端粒的长度,这为战胜衰老导致的疾病带来了希望。科学家也正在研究是否能用药物遏制端粒酶,从而治疗癌症。药物能够延长端粒是极好的,但使用药物延长端粒很危险,我们还需要严格地测试它,改变生活方式比药物安全得多。 深入研究染色体变化与衰老、癌症之间的关系,将是未来生命科学的重要突破。随着分子生物学的发展,衰老研究也将进入基因时代。生命科学发展至今,许多生命的奥秘还是未知数,有待进一步探究。因此,我们在抗衰老问题上还有很长的路要走。 文章来自: 《中国科学报》 (2018-01-04 第6版 前沿)   1,032 total views, no views today

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端粒DNA损伤与细胞衰老的研究进展

端粒DNA损伤与细胞衰老的研究进展 应乐倩 1  余 晖1  王雨婷1  潘逸男1  王金涛1  王丽辉2* (1 杭州师范大学医学院, 杭州 310000; 2 杭州师范大学衰老研究所, 杭州 310000) 摘要 : 细胞衰老是生物不可逃避的生命现象。研究表明, 端粒DNA的长度与细胞的衰老进程有关, 衰老细胞的端粒DNA出现不同程度的损伤, 如端粒DNA的断裂、融合、缩短和缺失等。 因此, 端粒长度被称作控制寿命的“生命时钟”。目前, 端粒DNA损伤发生的机制也得到进一步阐明。端粒酶作为逆转录酶, 主要维持端粒的长度、减少染色体的损伤, 保证细胞分裂周期的持续进行。该文探讨了端粒DNA损伤发生的机制及不同类型的端粒DNA损伤与细胞衰老之间的关系, 在分子水平上寻找诱发细胞衰老的原因, 从而为基础研究转化为临床应用提供思路, 为研发相应衰老通路的阻滞剂或端粒酶的激活剂奠定理论基础。 关键词: 端粒DNA损伤反应; 端粒酶; 细胞周期阻滞; 衰老 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缩短。端粒在个体衰老中扮演重要角色, 端粒的长度与寿命呈正相关。研究发现, 通过测量不同组织细胞端粒的长度可推测法医学年龄。 细胞衰老(cellular senescence), 是细胞的一种永久性细胞周期停滞状态, 不仅是复制能力的丧失, 而且包括细胞形态、基因表达、新陈代谢和表 观遗传学等的巨大变化。端粒DNA序列逐渐变短甚至消失, 引起一系列DNA损伤反应(DNA damage response, DDR), 使染色体稳定性下降, 引起细胞周 期阻滞, 进而可能进入不可逆的生长停滞状态。由端粒DNA损伤而导致的细胞出现永久性的细胞周期停滞过程, 称之为复制型细胞衰老(replicative senescence)或生理性衰老, 主要由p53/p21/pRb信号 通路介导[3-4] 1 Read more…

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防止衰老 细胞竟有一套精准端粒修复机制

端粒是染色体末端的DNA重复序列,像鞋带末端的塑料头保护鞋带不会散开一样,端粒的作用是保护染色体的完整性。随着细胞的不断分裂,端粒会逐渐缩短,对染色体的保护作用也会随之下降。如果端粒变得过短,这意味着细胞的遗传物质将变得不稳定,这时细胞分裂将会停止。端粒缩短和细胞分裂减少被认为是细胞衰老的典型特征。端粒如果由于意外事件在年轻细胞中被切短,细胞就需要对这些端粒进行修复和延长,防止细胞过早衰老。 ▲端粒的长短可影响细胞衰老(图片来源:Stanford Medicine) 在干细胞和生殖细胞等几种需要持续分裂的细胞中,一种叫做端粒酶的蛋白质算是生命演化过程中的“续命高手”。它们可以在端粒末端添加DNA重复序列,使端粒变长,延缓端粒缩短的过程。但这些端粒酶并非在所有的细胞里都起作用。在已分化的体细胞中,过短的端粒则会触发细胞的DNA损伤修复机制,通过同源定向修复来延长意外受损的端粒。那么细胞是如何识别出那些过短的端粒,并且只修复这些过短的端粒呢?德国分子生物学研究所 (Institute of Molecular Biology, IMB) 和美因茨约翰内斯·古腾堡大学 (Johannes Gutenberg University Mainz, JGU) 的研究人员通过研究,发现了细胞识别和修复过短端粒的机理。这个发现发表在了顶尖学术期刊《细胞》上。 ▲该研究的主要负责人Brian Luke教授(图片来源:Twitter) 研究人员的研究焦点是一种称为TERRA (telomeric repeat-containing RNA)的含有端粒重复序列的非编码RNA。这些非编码RNA是由端粒DNA序列转录生成,它们可以与端粒的DNA序列生成称为R-loops的RNA-DNA杂交结构。 为了检验TERRA是否会聚集在过短的端粒周围,研究人员设计出一种没有端粒酶的酵母,并且让它们持续分裂60次。这些分裂过60次后的酵母细胞含有很短的端粒。研究人员发现,这些含有很短端粒的酵母细胞中TERRA的水平和R-loops出现的机率与野生型酵母相比显著升高。通过用GFP标记TERRA和mCherry标记端粒区,研究人员直接观察到在含有过短端粒的酵母细胞中,TERRA与端粒区的结合频率是野生型酵母的2倍。 为了确认过短的端粒是导致TERRA和R-loops水平增加的原因,研究人员将翻转酶(flippase)的识别序列插入到6R号端粒序列中,当翻转酶被引入到细胞中时,6R号端粒将被人为缩短到只有120个碱基对,而对照组的6R端粒仍然长达200~300个碱基对。研究人员发现,TERRA和R-loops的水平在被缩短的6R端粒处显著增加,而且在同一细胞内其它正常长度的端粒周围,TERRA和R-loops的水平并没有提高。这个结果表明TERRA和R-loops水平的积累是端粒长度过短导致的特异性结果。 与此同时,研究人员观察到了一个很有意思的现象——如果通过在酵母细胞中过度表达核糖核酸酶H1(RNaseH1),以消除R-loops在端粒区的积累,那么携带过短6R号端粒的酵母细胞将比对照组更迅速地进入衰老期。这说明,TERRA和R-loops在过短端粒区的积累,能起到防止细胞衰老的作用! ▲端粒的长度,受到了一个精准系统的调控(图片来源:《细胞》) 那么,是什么原因导致TERRA和R-loops不在正常长度的端粒区积累呢?研究表明,核糖核酸酶H2的催化亚基Rnh201能够与端粒相关蛋白Rif2相结合。通过染色质免疫沉淀 (chromatin immunoprecipitation, ChIP) 实验,研究人员发现处于S期的酵母细胞随着S期的进程会在端粒区积累Rnh201。而且如果在细胞中敲除Rif2蛋白,则在端粒区Rnh201的积累不会出现。这意味着Rif2蛋白会募集核糖核酸酶H2到正常长度的端粒附近。因为核糖核酸酶H2的作用是降解R-loops,所以这会导致在正常长度的端粒周围不会出现R-loops的积累。 综合这些实验结果,研究人员提出以下细胞调控端粒修复的模型。在正常长度的端粒区有足够的Rif2蛋白能够募集Rnh201消除TERRA与端粒DNA形成的R-loops。随着端粒长度的缩短,Rif2蛋白从端粒区解离,Rnh201不再被募集到端粒区,从而导致R-loops在端粒区的积累。R-loops在端粒区的积累会引发DDR机制被激活,导致细胞通过HDR延长过短的端粒,防止细胞过早衰老。 “虽然我们已经知道端粒的长度在决定细胞衰老的发生方面有着关键的作用,但是以前我们并不真正理解端粒的那些特征是重要的。这项研究发现TERRA介导着一个精密的调控系统,它能够解释细胞如何发现那些过短的端粒。”JGU的发育生物学和神经生物学研究所的Brian Luke教授说。 ▲这项研究的图示(图片来源:《细胞》) 未来,研究人员有望通过调控这一精密的系统,来达到让细胞延缓衰老的效果。如果掌握了这一方法,人类无疑就掌握了长寿之门的钥匙。我们期待这一天的到来! 参考资料: [1] New insight into how telomeres protect cells from premature senescence [2] Telomere Read more…

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夫妻月退休金6000元,竟过成了这样!退休人该警醒了!

我今年70岁,老伴儿68岁。 退休前,我们夫妇都是一个地级市的企业工作人员。 我的两个儿子,都在省城上班、定居。 我们夫妇的老年空巢生活,过了将近有10年了。 起初,一切似乎都还和谐,够用的养老金足够老两口安度晚年,刚退休那段时间,我们还经常出门旅游,过着逍遥自在的日子。 但是,随着时光的流逝,我们这对在抚养子女上「功德圆满」的老人,却越来越感受到了垂暮生命的重荷。 两人的身体一天不如一天,尤其到了最近两年,更是每况愈下。 我患有严重的心脏病,老伴患有严重的高血压,日常生活中,老两口是彼此的医生,一个替另一个量血压,一个监督另一个按时服药。 老两口知道控制病情的重要,心里都很清楚,一旦其中的一个倒下了,另一个都没力气将对方背出家门,而且,另一个也势必会跟着累倒。 这种担忧在今年年初得到了证实。 当时我的心脏病突发,幸亏邻居帮忙,打电话叫来了 120 急救车。 老伴也想跟着急救车一同上医院,被邻居好说歹说地劝住。 邻居也是好心,担心老太太跟到医院去只会把自己也急出毛病来。 老伴留在了家里,可是当天晚上,一个人在家的老太太突然感到天旋地转。 依靠平时掌握的医疗常识,老太太理智地没有进行多余的挣扎,而是就地躺在了地板上。 躺下后老太太就感觉到完全动弹不得了,整个身子已经完全不受自己的支配。 她说,那一刻,她认为自己要完了。 就这样躺在冰冷的地板上,直到黎明时分,老太太的病情才渐渐缓和。 她始终不敢动,更不敢睡着,她怕自己一旦睡着了,就再也不会醒过来了。 等到第二天,邻居发现了,也是喊来了 120,后脚跟着前脚,把老太太也送进了医院。 这件事情发生后,我们夫妇的空巢生活正式敲响了警钟。 我们不是没有想过去省城和儿子一起生活。 我们俩的收入待遇加起来不高,才6000元出头。生活在省城,也不会给孩子们增添太多的负担。 但是每个家庭都有各自的难处。 两个孩子目前生活都算稳定,也都买了自己的房子。 他们各自都有一家三口,但房子都有三房,也够住下我和老伴儿了,但孩子们谁都不主动开口请我们去住。 有一年过年,全家人都在,两个儿媳妇用开玩笑的方式互相说:现在国家人均居住面积的小康标准是三十平米,如果咱们谁家再挤进两个人去,立刻就生活在小康线以下了。 也许是说者无心听者有意,我和老伴当时只能相视苦笑。 若是我和老伴儿在省城租房住,即便我们住在省城了,儿子就在身边,可日子一样是我们老两口自己过,还是空巢家庭,顶多周末的时候孩子们能过来看一眼。这样就等于是白白花了一笔冤枉钱。 思前想后,唯一的出路就是我和老伴儿独守空巢。 对于暮年的生活,我们不是没有做过设计。 可现在看,事情没有发生之前,我们的想法都太过乐观了些。 当年我们退休的时候,想着自己老了,绝不拖累孩子们,我们老两口和孩子之间的关系,自从他们考上大学那天起,就已经是“功德圆满”了,从此,在彼此的义务上,都不做强求。 那时我们想,我们在自己的老年,依靠自己不薄的退休金,可以游山玩水,完全投身到大自然的怀抱中去,直到老的哪儿也去不了的时候,就找一个小保姆伺候我们。 起初一切都按照我们的计划进行着。 我和老伴儿退休后年年去外地旅游,在丽江,我们还租了一间民房,连续三年都在那边过的夏天,自己买菜做饭,就像居家过日子一样。 我们自得其乐,孩子们也很高兴,都说自己的父母真是潇洒。因为彼此无扰,我们老两口和孩子们的关系处理得非常融洽。 但是人算不如天算,这样的日子没有过上十年,计划就完全被打乱了。 我们没有料到,自己的身体垮得会这么快。 只能终止云游四方的日子了,提前进入请保姆的程序。 可是,真的开始请保姆时,我们才发现自己太幼稚了。 在我们的思想里,花钱请人为自己服务,就是一个简单的雇佣关系,只要付得起钱,一切就会水到渠成。 谁能想到,如今请保姆难,居然已经是一个社会问题了。 我们最先找了家政公司,伺候两个老人,对方给出的要价是每月3000元。 这个数目虽然也在我们能够勉强承受的范围内,毕竟两口子工作这么多年,多少还有点积蓄,但还是让我们有些小小的惊讶。 在心理上,我们认为价钱是高了些。 老伴有些想不通,我还给她做了做思想工作。 我说既然是市场化了,这个定价一定就是市场自我调节出来的,是被供求关系所决定的,通过这个价格,我们就可以得出如今老人对保姆的需求有多大,供不应求,所以才导致出了这样的价格。 你看,我原工作单位新招聘的员工,一个月的工资也就是3000块钱,可是一个不用受太多教育就能胜任的保姆岗位,也开出了和一个同等的薪酬标准,这个价格不能说没有一些扭曲。 但这就是现实,我们处在这样的市场环境中,购买服务,只能接受如此的定价。 Read more…

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將來你老了,還能依靠誰?很難過,但是很現實,每個人都應該看看

人老了指望誰?自己,自己,還是自己。 【一群老人的實在話】 有一個自己的窩,不到死千萬別丟; 有一個老伴,好好相伴; 有一個身體,自己保重; 有一個好的心態,自己快樂! 老了,我們已經老了! 只不過我們現在身體還好,頭腦清醒,老了,指望誰! 要分幾個階段來談。 第一階段: 退休以後六十歲到七十歲身體比較好,條件也許可。 喜歡吃就吃一點,喜歡穿就穿一點,喜歡玩就玩一點。 不要再刻薄自己,這種時日不多了,要把握住。 錢把住一些,房子留住,把自己的後路退路都安排好。 孩子經濟好是孩子的努力,孩子孝順是孩子的感恩。 我們可以不拒絕他們的資助,不拒絕他們的孝敬。 但還是要依靠自己,安排好自己的生活。 第二階段: 七十歲過了沒災沒病的,生活還能自理,這沒有太大的問題, 但要知道這是真老了,慢慢地體力精力都會不行的,反應也會越來越差,吃飯要慢——防噎,走路要慢——防跌。 不能再逞強,要照顧自己啦! 不要再去管這管那,管兒管女,有的還去管第三代,管了一輩子,該自私一點,管管自己啦,一切都要悠著點,幫助打掃打掃,把自己的健康的狀態保持得儘量的長一點。 給自己能夠自主生活的時間儘量的長一些,不求人的日子總好過。 第三階段: 身體不好了,要求人啦! 這一定要有所準備,絕大多數人都逃不過這一關。 心情要調整好,要適應。 生老病死人生常態坦然對待。 這是人生最後一段沒有什麼好怕,早有準備就不會太難過。 或是進養老院,或是用人居家養老,量力而行,酌情而辦,總會有辦法,原則就是不要磨子女,不要給子女心理、家務、經濟添加太多的負擔。 自己多克服一些,我們這一代人什麼苦什麼難都經過,相信我們人生最後的旅程也會坦然度過。 自己多克服一些,我們這一代人什麼苦什麼難都經過,相信我們人生最後的旅程也會坦然度過。 第四階段: 自己頭腦清醒,身體疾病纏身無法治癒生活質量極差時,要敢於面對死亡、堅決不要家人再搶救,不要親友做無謂的浪費。 【老了怎麼辦】 為什麼有這樣的想法,因為我一直認為,80歲以上的老人,不需要限制他們食物清淡,不必減重,吃的下比較重要,愛吃什麼就吃什麼,可以吃到自己認為的人間美味,讓自己活得更快樂一些。 限制老人不能做這吃那,是違反人性的,也沒有任何科學根據的。 事實上,越來越多科學證據顯示,老人要吃好一點,吃胖一點,讓他具有多一點對抗疾病,對抗憂鬱情緒的能力。 我願,每個老人都可以享受自己美好的最後一段人生,不要留下任何遺憾。 結語: 俗語說的好「有理財就不窮、有計劃就不亂、有準備就不忙」,身為老人的我們,是否做好準備了? 只要事先做好準備,日後就無須憂心老後生活。 要準備的是 第一件事就是能老健,平時就要注重三養:吃得營養、注重保養、要有修養。 第二是老居:與其和兒孫同住,過著忍氣吞聲的生活,不如獨自享受單身之樂,無論都市或郊區,住最適合自己的地方。 第三是老本,既然養兒已無法養老,為人父母的也只能自立自強了,老本一定要保得好,不進棺材前ㄧ定不分家產。 第四是老友:有個好朋友、好飯友和伴侶一樣重要,平時要廣結善緣,多認識各類朋友,是單身貴族享受生活的一項秘訣。 總之,不管你是長壽的歐吉桑或歐巴桑,到最後都是一個人,這句話一點也不悲涼,也不可怕,全看你如何安排生活,全看你有沒有成熟的心理。 喜歡就值得去做,別忘了,這輩子就只這一次,遇到好康的或是幸福的事,可別總是期待留給下一代。 转自:海海的人生 Read more…

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人体的构成单位顺序

首先,让我们先来了解下人体的构成单位顺序: 1.基因 2.DNA(脱氧核醣核酸) 3.染色体 4.细胞 5.组织器官 6.人体 几个重要的定义解释: 基因(Gene):是指携带有遗传信息的DNA序列,是控制性状的基本遗传单位。 DNA:脱氧核糖核酸,英语:缩写为DNA。又称去氧核糖核酸,是一种分子,可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作。 染色体:是细胞核中载有遗传信息(基因)的物质,在显微镜下呈丝状或棒状,由核酸和蛋白质组成,在细胞发生有丝分裂时期容易被硷性染料着色,因此而得名。 端粒:是存在於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。 干细胞:是一类具有自我复制能力的多潜能细胞。在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞。 科学家们在寻找导致细胞死亡的基因时,发现了一种叫端粒的存在於染色体顶端的物质。端粒本身没有任何密码功能,它就像一顶高帽子置於染色体头上。在新细胞中,细胞每分裂一次,染色体顶端的端粒就缩短一次,当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂了,趋於死亡。因此,端粒被科学家们视为“生命时钟”。 老化杀手:DNA受损丶端粒变短丶细胞老化。 干细胞的分化是由细胞中的染色体所控制,染色体的末端有一段大量重复的DNA,称为端粒。它会随着细胞分裂逐渐缩短,当端粒逐渐耗损时,导致基因钝化使得细胞产生老化死亡现象,当细胞无法继续分裂更新细胞时,人体便会随之衰老。 在各界探讨老化议题时,发现一些人体因为生活习惯、代谢或饮食等所造成的发炎、糖化、甲基化以及环境因素(如紫外线、抽烟、空气污染…等),都严重影响和造成DNA的损伤,再加上细胞老化速度加快,便导致衰老和现代人杀手—癌症或肿瘤形成。 解决老化就能让我们恢复年轻时的状态! — 细胞优化管理     854 total views, 1 views today

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