PNAS揭示：端粒縮短與心力衰竭有關

相關研究已於8月27日以「Telomere shortening is a hallmark of genetic cardiomyopathies」為題發表在《PNAS》雜誌，這項發現與之前已被證明的杜氏（Duchenne）肌營養不良症(一種遺傳性肌肉萎縮疾病，患者通常到20多歲就死於心力衰竭)患者心肌細胞中也有短端粒的事實相吻合，表明心肌細胞端粒的縮短或是遺傳性心力衰竭的可靠標誌。

細胞分裂與端粒縮短

在大多數細胞中，端粒會在每次細胞分裂時自然縮短。但是心肌細胞分裂並不頻繁，其端粒長度在一生中保持相對穩定。

在人類中，Duchenne肌營養不良症是由dystrophin基因突變引起的，其特徵是進行性肌肉無力，最終因心臟併發症死亡。在早期的研究中，通訊作者、斯坦福心血管研究所成員、Helen Blau教授及其同事觀察到，儘管在dystrophin基因中有相應突變的小鼠表現出肌肉萎縮的癥狀，但是它們的心臟功能正常。研究人員意識到，人類和小鼠之間的一個關鍵區別是每個物種端粒的長度:人類端粒長度相對較短，為5-15kb；但是小鼠的端粒接近40kb。

當研究人員在小鼠體內引入第二個突變，使端粒長度縮短到與人類更接近時，這些動物開始表現出這種疾病的典型癥狀，包括心力衰竭。

Blau實驗室隨後的一項研究發現，在小鼠體內，端粒縮短引發了DNA損傷反應，損害了細胞能量發生器或線粒體的功能。結果，心肌細胞無法有效地將血液泵送到全身。

「先前研究發現，死於杜興肌營養不良症的男孩的心肌細胞端粒比沒有患病的人短50%。」 Blau說，「我們想知道患有其他遺傳性心臟病的人，如心肌病的人，是否也有端粒異常縮短的心肌細胞。」為此，他與第一作者Alex Chang以及斯坦福心血管研究所的其他幾名成員合作研究了這個問題。

端粒(白色)覆蓋的人類染色體(灰色) 圖片來源:美國國家航空航天局

遺傳性心肌病的標誌

心肌病是一種心臟異常大、增厚或僵硬的疾病。這影響了它有效泵血的能力。全世界每500 - 2500人中就有一人受到影響，心肌疾病是心臟移植的主要原因。擴張型心肌病發生在左心室擴大時，而肥厚型心肌病是由心肌增厚引起的。

Chang比較了11名擴張型或肥厚型心肌病患者的心肌細胞端粒長度和9名與心臟病無關的死亡患者的端粒長度。他發現，心肌病患者的端粒比對照組短25% - 40%。

進一步地，Chang在誘導多能幹細胞（iPS）產生的心肌細胞中看到了類似的結果:那些由患有心肌疾病的人產生的細胞端粒明顯短於未受影響的親屬。

研究人員認為，使用iPS細胞技術產生受影響的心肌細胞的能力也意味著有可能快速、容易地測試干擾端粒縮短的化合物或藥物，以期找到藥物來消除人類的這種疾病。

「現在我們可以在實驗室里實時研究這種現象，並開始詢問因果問題。例如，我們很想知道這種縮短會如何影響DNA損傷反應、線粒體功能障礙和細胞死亡途徑。這開啟了一個全新的調查領域。」 Blau總結。

責編：浮蘇

參考資料：

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