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端粒長度是出生時就決定的嗎? 新研究表明,這些長壽標記在兒童早期表現出最大的損失和變化

端粒長度是出生時就決定的嗎? 新研究表明,這些長壽標記在兒童早期表現出最大的損失和變化

與測量您在地球上度過的年數的實際年齡不同,生物年齡評估 dna、細胞和組織的內部損傷和功能障礙。 雖然這兩個年齡在我們年輕的時候往往是一致的,但隨著我們年齡的增長,它們可能會越來越遙遠。 隨著生物年齡的加快,您更有可能提前經歷外部衰老,例如皺紋和脫髮,以及慢性疾病,包括癡呆、心臟病或視力喪失。 因此,無論今年你的生日蛋糕上有多少蠟燭,你的細胞、組織和器官都可能講述著不同的故事。 測量這種內部老化的一種方法是透過端粒長度——染色體內 dna 分子末端保護帽的長度。 

儘管我們現在知道端粒長度與生物年齡直接相關,但端粒長度在人類從出生到老年的整個生命週期中經歷的變化是衰老難題中研究較少的一部分。 在最近發表在該雜誌上的一項研究中 心理神經內分泌學Cowell 及其同事發現,端粒在嬰兒期和幼兒期表現出最大的損耗率,並且受母親到嬰兒的遺傳性的影響很大。 根據這些結果,哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院的研究小組表明,我們早年的端粒長度和波動為晚年的健康和長壽奠定了基礎。 

端粒的自我犧牲特徵

端粒在老化過程中發揮著重要作用,因為它們犧牲自己來保護我們的 dna 其餘部分免受維持正常細胞功能所必需的損傷和降解。 研究發現,端粒較短的人壽命較短,且罹患慢性病的風險也較高。 “鑑於端粒長度在細胞健康和衰老中的重要性,了解童年時期端粒的動態至關重要,” 該研究的資深作者朱莉·赫布斯特曼(Julie Herbstman)。

在這項研究中,cowell 及其同事觀察了224 名兒童的白血球(一種免疫白血球)的端粒長度,這些兒童從出生時開始測量,並在3、5、7 和9 歲時繼續測量。他們也觀察了白血球的端粒長度。 

白血球端粒長度是研究端粒隨時間動態變化的常用方法。 這是因為循環白血球是由造血幹細胞 (hsc) 補充的,造血幹細胞是一種產生其他血球的幹細胞。 值得注意的是,hsc 會表現端粒酶,這種酶可以延長端粒長度。 在卵子和精子細胞中的 dna 複製過程中,端粒酶會不斷在 dna 末端添加更多的重複序列,使這些細胞中的端粒保持完整。 然而,在體細胞中(不像性細胞那樣傳遞遺傳訊息),端粒酶活性較低或不存在,這會導致端粒縮短,最終導致細胞生長停滯或衰老。 

端粒在老化過程中發揮著重要作用,因為它們犧牲自己來保護我們的 dna 其餘部分免受維持正常細胞功能所必需的損傷和降解。

追蹤從母親到孩子的端粒長度

Cowell 及其同事發現,從出生到 3 歲之間,端粒損耗最高,此後,端粒長度在整個兒童期和青春期早期相對穩定。 這些結果支持這樣的理論:當造血幹細胞庫逐漸建立時,白血球端粒在生命的最初幾年縮短得更快。 相似地, 先前的研究 研究發現,十幾歲的孩子的端粒縮短率是父母的兩倍,這表明端粒長度主要在生命的第二個十年之前決定——正如這項研究表明的那樣,端粒長度可能從出生時就開始決定。

生命早期端粒磨損的增加可能使這些染色體端蓋在這個關鍵的發育窗口期間特別容易受到外部影響,例如環境毒素暴露、紫外線輻射或不良飲食,這為終生端粒長度設定了基準。 然而,儘管端粒長度在早年下降得更快,但這項研究中的許多兒童實際上都經歷了一些端粒延長,幾乎三分之一的5 歲至7 歲兒童的端粒長度比前幾年延長了15% 或更多。 

在一小部分參與者中,研究小組也測量了孩子出生時收集的母親端粒長度。 母子對的端粒長度彼此高度相關,這支持了端粒長度遺傳理論。 端粒較短(第 50 個百分位數或以下)的母親所生的孩子在出生時和整個研究期間的端粒也較短。 

母親年齡也與端粒長度呈現輕微負相關,隨著年齡的增長,端粒長度也會出現這種關係。 然而,令人驚訝的是,母親健康的其他方面,如大量吸煙和肥胖,卻與端粒長度無關。 這表明,與其他被認為會影響端粒長度的健康風險因素相比,遺傳性對成人端粒長度的影響可能更大。

成年後端粒長度會改變嗎?

儘管母親和兒童的端粒長度之間存在密切聯繫,但在成年後仍然有可能保留或延長端粒。 由於我們猜測您的年齡超過 3 歲,因此您很可能已經經歷了有史以來最高的端粒損耗率。 雖然這項研究表明,成人端粒長度在某種程度上是在兒童早期確定的特定範圍內設定的,但仍有許多方法可以在以後的生活中延長端粒長度,包括透過其前體提高nad+ 水平 神經網路、習慣性適度運動、食用富含抗氧化劑的飲食等等。 

儘管這項研究僅涉及樣本相對單一的母親(而不是父親),但他們大多數是低收入、超重或肥胖、20 多歲的少數族裔(多明尼加人或非裔美國人) ——作者認為這是積極的。 「我們的研究樣本包括低收入、少數族裔女性,我們認為這是一個優勢,因為端粒生物學研究對這一人群的研究很大程度上不足,」考威爾及其同事表示。 

這項研究增加了生命早期端粒波動的證據,以及這如何影響終生端粒長度、生物年齡和壽命。 考威爾和同事總結道:“未來的研究需要了解驅動生命最初幾年[端粒長度]變化率變化的生物機制,以及導致損耗率變化的可改變的環境因素。”

參考: 

Aubert g. 端粒動力學和衰老。 分子生物學進展科學。 2014;125:89-111。 土井:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24993699/

Benetos a、verhulst s、labat c 等人。 兒童及其父母的端粒長度追蹤:對成人發病疾病的影響。 FASEB J. 2019;33(12):14248-14253。 土井:10.1096/fj.201901275R

Cowell w,tang d,yu j,等。 整個早期生命過程中的端粒動態:兒童縱向研究的結果[線上發表,印刷前,2021 年 5 月 14 日]。 心理神經內分泌學。 2021;129:105270。 土井:10.1016/j.psyneuen.2021.105270



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