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男性在失去Y染色体!寿命因此变短,为何影响如此巨大?

 姿势分子_ 2022-07-17 发布于辽宁

很多人认为,一个人体内的基因,受到父母双方的影响,一半来自父亲,一半来自母亲。在受精卵形成之后,基因就不会变了。

这句话说得也对,也不对。出生时的基因,在很大程度上决定了一个人会长成什么样,有怎样的身体条件等等。但如果说一个人的遗传物质在出生之后就完全不变,这话也不准确。

我们知道,在人类的细胞内有细胞核,细胞核里有染色体。染色体是由DNA和外面包裹的蛋白质组成的,其中DNA的有效片段就是我们所说的基因。除了生殖细胞之外,人体细胞内包含的染色体数量一般是23对。其中有一对比较特殊,叫做性染色体,它们决定了一个人的性别是男还是女,或者是更加罕见的性别。

性染色体有两种,一种是X染色体,一种是Y染色体。女性体内的性染色体是两个X染色体,雄性则是XY染色体。二者结合的后代是男还是女,取决于男性的生殖细胞携带的性染色体是X还是Y。

然而,科学家们发现,随着年龄的增长,男性体内的Y染色体竟然会逐渐减少。这种减少来自于基因的错误片段,它有不同产生的方式,可能是有几个碱基对发生了错误,也有可能是有些片段发生了重复。

随着男性年龄段不断增长,这样的错误也会不断地累积,然后在人体内形成一块拥有特殊编码的“细胞马赛克”。这还算是好的,对于一些细胞来说,甚至可能会完全失去Y染色体,比如白细胞,这种现象被称为Y染色体嵌合性缺失(mLOY)。

你可能觉得这个现象挺恐怖的,缺失一个染色体相当于人体失去了1/46,可能会致人死亡。但其实并不是,因为只有一部分细胞如此严重,并且全世界40%~70%的男性都有这种现象,也没见男性大量死亡。

但是,如果你觉得这事无所谓,那也不对。根据流行病学的研究,mLOY似乎和一些男性的老年病风险以及较短的寿命有着密切的关系。换句话说,Y染色体的缺失,可能和癌症、心血管疾病、中风以及阿尔兹海默症(即老年痴呆)等疾病有一定的关系。

最近,国外科学家在《科学》杂志上发表了他们最新的研究成果,通过在小鼠身上进行人类Y染色体缺失的模拟,他们发现:mLOY甚至还有可能导致更高的心脏功能受损风险有关!

多年以来,科学家们一直不清楚mLOY究竟是如何影响人体健康的。为了彻底了解这里的机制,大阪公立大学研究生院的心血管研究人员Soichi Sano领导着自己的研究团队进行了研究。

他们的研究对象是小鼠,但利用了基因编辑的手段,也就是我们多次介绍过的CRISPR剪辑技术,设计出了白细胞里没有Y染色体的小鼠,从而模拟出人体的mLOY现象。

结果在预料之内,被基因编辑过的小鼠寿命明显比正常的小鼠要短一些,而且它们的心脏功能受损现象非常明显。研究人员观察到了小鼠出现心脏纤维化的症状,这会导致心脏组织硬化,还可能导致心力衰竭。

乌普萨拉大学的遗传学家Lars Forsberg表示,他们在实验中看到了mLOY导致的纤维化,引发了小鼠的心力衰竭。

他们还从流行病数据检验中找到了证据,他们分析了英国生物银行里长达数十年时间里收集的约50万名典型老年化成年人的遗传和健康信息。结果表明,那些在血液中检测到mLOY的男性,在平均11年的调查期内死于心力衰竭或其他心血管疾病的概率明显更高,这和小鼠模型的结果是一致的,可见mLOY对人体健康确实是一个巨大的威胁。

在人类寿命和老年病的问题上,我们总是要提一点,那就是幸存者偏差。也就是说,我们不能把这些疾病完全归结在mLOY上,还要考虑人体在步入老年之后本来就会发生的问题,或者出现mLOY的人身上本来就有特殊的问题。

比如2019年的时候,剑桥大学的生物学家John Perry就曾经提出:一个人出现Y染色体缺失,本身可能就是基因组不稳定导致的诸多后果之一。这种不稳定性本来就是癌症的一种特征,导致DNA产生各种错误的速度超过了细胞修复的速度。换句话说,mLOY和老年病之间的关系,究竟是下面中的哪一种,目前不能下定论。

除此之外,慢性炎症也可能会导致包括癌症、阿尔兹海默症等在内的老年病,它们也可能是其中的原因。总之,Y染色体的缺失不能说是导致这些疾病的唯一原因,这个问题需要辩证地看待。但不管怎么说,mLOY和这些疾病也撇不开关系。

研究人员还做了另一个实验,那就是mLOY会激活小鼠体内的一些信号通路,如果将这些通路阻断,那么小鼠体内的纤维化问题能够在一定程度上被扭转。也就是说,这种变化是部分可逆的,这对未来的治疗有一定的借鉴意义。

但对于目前的男性来说,阻止体内Y染色体缺失还很难完全实现,但这样的治疗或许在很大程度上能够缓解这个问题。

而且,不同的人身上缺失Y染色体的情况也不一样,这和许多因素都有关,包括生活习惯。有研究表明,吸烟的男性血细胞中出现Y染色体缺失的可能性是不吸烟者的3倍!这再一次增加了一条不该吸烟的理由,如果大家想活得久一点,就尽快戒烟吧。

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