原創 DY MedSci梅斯

導語：是端粒。

長期以來，端粒長度一直被認為是人類衰老和疾病的重要生物標志物，但有關端粒長度與健康之間關系的大多數研究僅在單一組織類型中進行：血液。因此研究衰老、疾病和生活方式因素對端粒長度影響的研究人員提出了新的疑問，全血細胞中發現的端粒長度與其他組織中一致嗎？血細胞可以替代其他組織嗎？

發表在9月11日《科學》（Science）雜志上的一項來自美國芝加哥大學醫學中心新研究，通過對20多種不同類型的人類組織的端粒長度進行研究，回答了這個問題。研究表明，全血中的端粒長度可以作為大多數其他組織中端粒長度的替身，并進一步加強了現有的關于端粒長度、血統和衰老之間關系的研究。

DOI: 10.1126/science.aaz6876

端粒是在染色體末端發現的重復的、非編碼的DNA序列，就像保護帽一樣，防止基因組的退化。每次細胞分裂時，都必須復制染色體，為每個新細胞提供一個新副本。做到這一點的酶不能完全到達染色體的末端，所以每次復制都會丟失一點尖端。也就是說，端粒提供了少量額外的染色體作為緩沖，保護重要的遺傳信息不致丟失。

覆蓋的人類染色體（灰色）末端的端粒（白色），wiki

端粒縮短與正常衰老有關，還與部分疾病有關。但端粒縮短、衰老和疾病之間的關系并不完全清楚——部分原因是科學家并不完全了解端粒在不同組織類型之間的變化方式。

而在這項研究中，科學家們收集了近千名人類受試者跨越20多種組織類型的6000多個組織樣本。這使得研究人員能夠將皮膚、大腦、肺、結腸和腎臟等多種組織中的端粒長度與血細胞中端粒長度的測量結果進行比較，并在樣本集內找到組織間端粒長度統計學意義上的差異。

結果發現，在研究的23種組織中，有15種組織的端粒長度與全血細胞中的端粒長度呈現出明顯的正相關關系，支持使用容易收集的全血細胞端粒長度作為大腦和腎臟等較難獲得的組織中端粒長度的代表。

端粒在人類組織類型之間有所不同，但在組織類型之間相關

這些結果將幫助研究人員了解端粒長度的哪些方面是由基因遺傳決定的，哪些方面可能受到生活方式、環境暴露或表觀遺傳變化的影響。這反過來也將使科學家更容易研究和理解特定生物標志物在衰老和疾病中的作用。

研究者指出，未來還可以在不同類型的組織中研究其他標志物，如DNA甲基化和體細胞突變，以嘗試了解它們與端粒長度和衰老的關系。

為什么測量端粒的長短很重要？如前文所提，端粒是每條染色體末端的核苷酸重復序列區域，保護末端不被降解，是調節染色體完整性的重要結構。人的端粒由短的串聯重復序列（5′-TTAGGG-3′）組成，出生時為8～15 kb，在每個復制周期后，端粒收縮50～200個核苷酸。在細胞分裂一定次數后，端粒達到臨界長度，并引發不可逆的細胞周期停滯，稱為細胞衰老。積累的證據表明，端粒長度異常的患者容易發生與年齡相關的退行性疾病、糖尿病、心血管疾病，以及和各種癌癥的不同預后有關。這些例子支持將端粒長度作為臨床相關指標用于患者的管理。

遺傳因素和一些生活方式因素會影響端粒，比如飲食、運動和吸煙等。自由基導致的端粒縮短解釋了由于末端復制問題導致的每次分裂的估計損失（約20 bp）和實際端粒縮短率（50-100 bp）之間的差異，并且對端粒長度的絕對影響比末端復制問題導致的縮短更大。基于人群的研究也表明，抗氧化劑攝入量與端粒長度之間存在相互作用。在日本長島乳腺癌研究項目（LIBCSP）中，作者發現端粒長度最短的女性在抗氧化能力較弱（飲食和補充β胡蘿卜素，維生素C或E的攝入量較低）的情況下，罹患乳腺癌的風險有所增加。提示端粒縮短導致的癌癥風險可能與DNA損傷的其他機制相互作用，特別是氧化應激。

根據氧化損傷生物標志物、飲食和/或補充抗氧化劑攝入量對端粒長度四分位數進行分層，乳腺癌的OR和95%CI

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

近期一項頗受矚目的研究顯示，超加工食品會縮短端粒長度。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”為題發表在《美國臨床營養雜志》（AJCN）上。

超加工食品（UPF）是在已經加工過的食品基礎上再加工的食品，這類食品通常含有五種以上工業制劑，并且是高糖、高脂、高熱量的食品。全世界UPF的消費量呈直線上升趨勢，這些食品與肥胖、糖尿病和心臟病等多種疾病過程有關。這類飲食會影響氧化和炎癥機制，這些過程對端粒有一定作用。因此這項研究對UPF消費與老年人端粒變短的風險之間的關聯進行了深入探索。

研究共有886名參與者，年齡在59歲至71歲之間。研究者從參與者身上采集唾液樣本，并在基線時使用實時qPCR測量端粒長度。同時使用飲食問卷收集了UPF的消費數據。

結果顯示，與UPF消耗量最低的參與者相比，那些UPF消耗量最高的參與者，呈現短端粒的風險幾乎增加了一倍（調整后的OR：1.82；95%CI：1.05-3.22；P=0.03）。

根據UPF消費情況，SUN研究中老年受試者的基線特征（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，沒有堅持地中海飲食的人會攝入更多的UPF，其中乳制品、加工肉類、糕點和餅干是攝入量較高的UPF食物。同時，UPF攝入量高的人也有心臟病、糖尿病、身體脂肪異常的家族史，也有在兩餐之間吃零食的習慣。他們攝入的飽和脂肪、總脂肪、多不飽和脂肪、膽固醇、鈉等較多，蛋白質、碳水化合物、纖維素、橄欖油、水果、蔬菜、礦物質和維生素等微量元素攝入較少。

隨著UPF消耗量的增加，端粒縮短的幾率也明顯增加。與UPF攝入最低的組別相比，“中低”“中高”“高”UPF消耗組的端粒縮短率分別增加了29%、40%、82%。

此外，UPF攝入量較多的人群患抑郁癥的風險也較大。此前便有薈萃分析發現，感知到的心理壓力的增加與端粒長度的小幅減少有關。對于那些體力活動水平較低的人來說，情況也是如此。其他病癥如高血壓、肥胖、任何原因導致的死亡（全因死亡率）的風險也隨著UPF攝入量的增加而上升。

因此，研究人員呼吁進行更多的研究，對受試者進行更長時間的跟蹤調查，以觀察與那些不食用加工食品、飲食更健康的受試者相比，長期食用UPF，端粒的長度是否有顯著變化。

隨著時間的流逝，端粒末端變短。但它們通過一種端粒酶逆轉錄酶可以得到補充。端粒酶在1998年的Science雜志上得到了證實能夠延長細胞壽命。目前為止，有些想法為延緩衰老帶來的啟發，比如有研究已經證明了端粒縮短在冬眠中會被逆轉，衰老會被延緩，而且冬眠會延長壽命。但端粒也不是越長越好，有研究認為端粒酶的激活可能會導致癌癥的增加。然而，較長的端粒也可能防止癌癥，因為短端粒與癌癥有關，如前文日本LIBCSP研究所顯示的結果。

因此，端粒長度是一種很有前途的年齡相關疾病和癌癥的生物標志物，但由于缺乏一種簡單快速而又可擴展的測量方法，臨床上常規的端粒分析仍面臨著巨大的挑戰。而芝加哥大學的研究支持使用容易收集的全血細胞端粒長度來預測端粒與衰老、疾病的關系，這將對人類生命健康意義重大。

來源：梅斯醫學綜合報道

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