人体的这种东西变短了很不好

原创 DY MedSci梅斯

导语：是端粒。

长期以来，端粒长度一直被认为是人类衰老和疾病的重要生物标志物，但有关端粒长度与健康之间关系的大多数研究仅在单一组织类型中进行：血液。因此研究衰老、疾病和生活方式因素对端粒长度影响的研究人员提出了新的疑问，全血细胞中发现的端粒长度与其他组织中一致吗？血细胞可以替代其他组织吗？

发表在9月11日《科学》（Science）杂志上的一项来自美国芝加哥大学医学中心新研究，通过对20多种不同类型的人类组织的端粒长度进行研究，回答了这个问题。研究表明，全血中的端粒长度可以作为大多数其他组织中端粒长度的替身，并进一步加强了现有的关于端粒长度、血统和衰老之间关系的研究。

DOI: 10.1126/science.aaz6876

端粒是在染色体末端发现的重复的、非编码的DNA序列，就像保护帽一样，防止基因组的退化。每次细胞分裂时，都必须复制染色体，为每个新细胞提供一个新副本。做到这一点的酶不能完全到达染色体的末端，所以每次复制都会丢失一点尖端。也就是说，端粒提供了少量额外的染色体作为缓冲，保护重要的遗传信息不致丢失。

覆盖的人类染色体（灰色）末端的端粒（白色），wiki

端粒缩短与正常衰老有关，还与部分疾病有关。但端粒缩短、衰老和疾病之间的关系并不完全清楚——部分原因是科学家并不完全了解端粒在不同组织类型之间的变化方式。

而在这项研究中，科学家们收集了近千名人类受试者跨越20多种组织类型的6000多个组织样本。这使得研究人员能够将皮肤、大脑、肺、结肠和肾脏等多种组织中的端粒长度与血细胞中端粒长度的测量结果进行比较，并在样本集内找到组织间端粒长度统计学意义上的差异。

结果发现，在研究的23种组织中，有15种组织的端粒长度与全血细胞中的端粒长度呈现出明显的正相关关系，支持使用容易收集的全血细胞端粒长度作为大脑和肾脏等较难获得的组织中端粒长度的代表。

端粒在人类组织类型之间有所不同，但在组织类型之间相关

这些结果将帮助研究人员了解端粒长度的哪些方面是由基因遗传决定的，哪些方面可能受到生活方式、环境暴露或表观遗传变化的影响。这反过来也将使科学家更容易研究和理解特定生物标志物在衰老和疾病中的作用。

研究者指出，未来还可以在不同类型的组织中研究其他标志物，如DNA甲基化和体细胞突变，以尝试了解它们与端粒长度和衰老的关系。

为什么测量端粒的长短很重要？如前文所提，端粒是每条染色体末端的核苷酸重复序列区域，保护末端不被降解，是调节染色体完整性的重要结构。人的端粒由短的串联重复序列（5′-TTAGGG-3′）组成，出生时为8～15 kb，在每个复制周期后，端粒收缩50～200个核苷酸。在细胞分裂一定次数后，端粒达到临界长度，并引发不可逆的细胞周期停滞，称为细胞衰老。积累的证据表明，端粒长度异常的患者容易发生与年龄相关的退行性疾病、糖尿病、心血管疾病，以及和各种癌症的不同预后有关。这些例子支持将端粒长度作为临床相关指标用于患者的管理。

遗传因素和一些生活方式因素会影响端粒，比如饮食、运动和吸烟等。自由基导致的端粒缩短解释了由于末端复制问题导致的每次分裂的估计损失（约20 bp）和实际端粒缩短率（50-100 bp）之间的差异，并且对端粒长度的绝对影响比末端复制问题导致的缩短更大。基于人群的研究也表明，抗氧化剂摄入量与端粒长度之间存在相互作用。在日本长岛乳腺癌研究项目（LIBCSP）中，作者发现端粒长度最短的女性在抗氧化能力较弱（饮食和补充β胡萝卜素，维生素C或E的摄入量较低）的情况下，罹患乳腺癌的风险有所增加。提示端粒缩短导致的癌症风险可能与DNA损伤的其他机制相互作用，特别是氧化应激。

根据氧化损伤生物标志物、饮食和/或补充抗氧化剂摄入量对端粒长度四分位数进行分层，乳腺癌的OR和95%CI

Telomere length, oxidative damage, antioxidants and breast cancer risk. https://doi.org/10.1002/ijc.24105

近期一项颇受瞩目的研究显示，超加工食品会缩短端粒长度。研究以“Ultra-processed food consumption and the risk of short telomeres in an elderly population of the Seguimiento Universidad de Navarra (SUN) Project”为题发表在《美国临床营养杂志》（AJCN）上。

超加工食品（UPF）是在已经加工过的食品基础上再加工的食品，这类食品通常含有五种以上工业制剂，并且是高糖、高脂、高热量的食品。全世界UPF的消费量呈直线上升趋势，这些食品与肥胖、糖尿病和心脏病等多种疾病过程有关。这类饮食会影响氧化和炎症机制，这些过程对端粒有一定作用。因此这项研究对UPF消费与老年人端粒变短的风险之间的关联进行了深入探索。

研究共有886名参与者，年龄在59岁至71岁之间。研究者从参与者身上采集唾液样本，并在基线时使用实时qPCR测量端粒长度。同时使用饮食问卷收集了UPF的消费数据。

结果显示，与UPF消耗量最低的参与者相比，那些UPF消耗量最高的参与者，呈现短端粒的风险几乎增加了一倍（调整后的OR：1.82；95%CI：1.05-3.22；P=0.03）。

根据UPF消费情况，SUN研究中老年受试者的基线特征（1999-2014）(部分）

Ultra-processed food consumption and the risk of short telomeres in an elderly population of the Seguimiento Universidad de Navarra (SUN) Project.doi.org/10.1093/ajcn/nqaa075

研究者指出，没有坚持地中海饮食的人会摄入更多的UPF，其中乳制品、加工肉类、糕点和饼干是摄入量较高的UPF食物。同时，UPF摄入量高的人也有心脏病、糖尿病、身体脂肪异常的家族史，也有在两餐之间吃零食的习惯。他们摄入的饱和脂肪、总脂肪、多不饱和脂肪、胆固醇、钠等较多，蛋白质、碳水化合物、纤维素、橄榄油、水果、蔬菜、矿物质和维生素等微量元素摄入较少。

随着UPF消耗量的增加，端粒缩短的几率也明显增加。与UPF摄入最低的组别相比，“中低”“中高”“高”UPF消耗组的端粒缩短率分别增加了29%、40%、82%。

此外，UPF摄入量较多的人群患抑郁症的风险也较大。此前便有荟萃分析发现，感知到的心理压力的增加与端粒长度的小幅减少有关。对于那些体力活动水平较低的人来说，情况也是如此。其他病症如高血压、肥胖、任何原因导致的死亡（全因死亡率）的风险也随着UPF摄入量的增加而上升。

因此，研究人员呼吁进行更多的研究，对受试者进行更长时间的跟踪调查，以观察与那些不食用加工食品、饮食更健康的受试者相比，长期食用UPF，端粒的长度是否有显著变化。

随着时间的流逝，端粒末端变短。但它们通过一种端粒酶逆转录酶可以得到补充。端粒酶在1998年的Science杂志上得到了证实能够延长细胞寿命。目前为止，有些想法为延缓衰老带来的启发，比如有研究已经证明了端粒缩短在冬眠中会被逆转，衰老会被延缓，而且冬眠会延长寿命。但端粒也不是越长越好，有研究认为端粒酶的激活可能会导致癌症的增加。然而，较长的端粒也可能防止癌症，因为短端粒与癌症有关，如前文日本LIBCSP研究所显示的结果。

因此，端粒长度是一种很有前途的年龄相关疾病和癌症的生物标志物，但由于缺乏一种简单快速而又可扩展的测量方法，临床上常规的端粒分析仍面临着巨大的挑战。而芝加哥大学的研究支持使用容易收集的全血细胞端粒长度来预测端粒与衰老、疾病的关系，这将对人类生命健康意义重大。

来源：梅斯医学综合报道

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