Y染色體掉了好傷心

男性隨著年齡增長不僅會掉頭髮、肌肉鬆弛和膝關節退化,細胞也會開始失去Y染色體。

 

  男性隨著年齡增長不僅會掉頭髮、肌肉鬆弛和膝關節退化,細胞還會開始失去Y染色體,科學家已經將這種情況與一連串疾病和更高的死亡風險關聯,但只有間接的證據。科學家最近還發現,當他們從雄性老鼠身上移除Y染色體時,這些老鼠比攜帶Y染色體的老鼠更早死,原因可能是牠們的心臟變得更僵硬。

 

  領導關於男性Y染色體消失頻率的最大規模研究之一、未參與這項新研究的劍橋大學人類遺傳學家約翰‧佩里(John Perry)說:「這是(證明失去Y染色體對健康有害)迄今為止最好的證據。」

 

  儘管Y染色體以男性特徵聞名,但它卻微不足道,只攜帶了71個基因──不到X染色體的十分之一。這可能也是為什麼當細胞分裂時,染色體有時會無法傳遞下去的原因。分析血液樣本是檢測Y染色體丟失最簡單的方法,科學家發現,大約40%的70歲男性和57%的93歲男性中,至少都有一部份的白血球Y染色體丟失;而在一些老年男性中,超過80%的白血球可能缺乏Y染色體。

 

  雖然沒有Y染色體的細胞也能存活和複製,但某些細胞缺乏Y染色體使男性更容易罹患心臟病、癌症、阿茲海默症和其他衰老相關疾病。此外,維吉尼亞大學分子生物學家肯尼斯‧沃爾許(Kenneth Walsh)指出,這種情形很可能是美國男性平均比女性早逝五年的原因之一。

 

  為了測試缺乏Y染色體是否會損害健康,沃爾許跟同事對38隻老鼠進行了骨髓移植。他們使用CRISPR-Cas9基因編輯技術刪除老鼠骨髓細胞中的Y染色體,然後將改造後的細胞植入骨髓被移除的年輕雄性老鼠中。這種替換並不是把Y染色體從受體中完全排除,而是剔除掉更多的白血球Y染色體,使其比例與缺乏Y染色體的男性大致相同。另外37隻對照組的老鼠也接受了骨髓移植,但保留原本的Y染色體比例。

 

  科學家對兩組老鼠進行將近兩年的追蹤調查,結果發現缺乏Y染色體的老鼠在這段時間內更可能提早死亡──只有40%在移植後存活了600天,對照組約有60%在移植後存活了600天。

 

  缺乏Y染色體的老鼠的心臟也更脆弱。大約在15個月後,心臟收縮強度下降了近20%。此外,缺乏Y染色體的老鼠的心臟中,堅固的結締組織堆積(即所謂的纖維化)激增造成心臟僵硬,損害心臟輸血的能力。

 

  科學家對老鼠進行的骨髓移植並沒有移除心肌細胞中的Y染色體,但骨髓所產生的巨噬細胞(一種白血球)卻溜進了心臟。科學家發現,缺乏Y染色體的老鼠的大量巨噬細胞開始促進纖維化,刺激心臟的其他細胞堆積更多的結締組織。

 

逐漸失去Y染色體可能是男性平均比女性早逝的原因之一。

 

  類似情況很可能也發生在人類身上。沃爾許和同事從英國生物銀行獲得了超過1.5萬名男性的DNA與生活資訊。研究團隊確定,失去至少40%白血球Y染色體的男性死於循環系統疾病的機率,比其他Y染色體更多的男性還高出 31%。當科學家分析與缺乏Y染色體相關的死亡原因時,他們發現了幾種心臟疾病,包括心臟衰竭。

 

  研究團隊在期刊《科學》(Science)總結說,失去Y染色體會加速心臟纖維化,進而導致心臟衰竭和早逝。沃爾許指出,科學家長期以來都低估了Y染色體對健康的影響,只因為它所攜帶的基因很少,但證據表明缺乏它「會造成驚人的壽命縮短」。

 

  未參與研究的美國國家癌症研究所遺傳流行病學家米契爾‧馬基拉(Mitchell Machiela)認為,這項研究提供了「具說服力的證據」;南卡羅萊納大學醫學院的膠原蛋白生物學家艾米‧布拉德蕭(Amy Bradshaw)補充,缺乏Y染色體的老鼠體內的巨噬細胞改變了牠們的「性格」,並開始加速纖維化,這個發現符合常理,因為這種轉換「是我們在心臟中看到的許多纖維化的關鍵」。

 

  不過,埃爾伯特愛因斯坦醫學院的心臟病學家尼古拉斯‧弗蘭戈吉安尼斯(Nikolaos Frangogiannis)提醒,這個結果並不能證實纖維化激增是導致老鼠早逝的主因。他認為在缺乏Y染色體的動物中的「纖維化相當微妙」,而且老鼠遭受的心臟衰竭「可能沒有那麼嚴重,並不會致命」,牠們或許是死於跟心臟有關的其他原因。儘管如此,他並沒有否定這項研究,他說:「這項研究振奮人心,它可能對我們觀察心臟衰竭的方式產生重大影響。」

 

 

原文出處:Science

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