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Covid-19 感染的嚴重程度與端粒長度有關

Covid-19 感染的嚴重程度與端粒長度有關

COVID-19 嚴重症狀的發生率隨著年齡的增長而增加,老年患者的死亡率最高。 其中一個老化的機制是端粒逐漸縮短,端粒是染色體末端的保護結構。 端粒過短會損害組織的再生能力,並引發組織穩態喪失和疾病。 SARS-CoV-2 病毒感染許多不同的細胞類型,迫使細胞更新和再生以維持組織穩態。

現在, 西班牙研究人員發現,較短的端粒與疾病嚴重程度的增加有關。 端粒長度較低百分位數和短端粒較高百分位數內的個體出現嚴重 COVID-19 病變的風險較高。 這些發現表明,延長端粒的策略可能是治療 COVID-19 後仍有肺部損傷的患者的一種潛在有用的治療方法。

將 COVID-19 作為一種再生性疾病來治療

隨著我們進入 COVID-19 大流行的第二年,科學家已經將注意力從試圖確定感染原因轉移到了解病毒在感染發生後如何發揮作用。 大約 80% 接觸病毒的人一旦感染就會出現輕微的流感樣症狀,而其餘 20% 的人會出現更嚴重的疾病,包括呼吸道併發症、多重器官衰竭,甚至死亡。

該病毒的受體存在於肺部、腎臟和腸道中,這解釋了為什麼這些組織在感染過程中經常受到損害。 這些感染部位通常會癒合,但會出現不可逆的疤痕,通常稱為纖維化。

這種永久性的副作用使研究人員推測病毒感染可能會耗盡受感染細胞的再生和癒合能力。 除此之外,還有證據顯示老年人的感染通常更為嚴重。 因此,研究人員推斷,症狀的嚴重程度和由此產生的併發症與老化機制有關。

端粒在衰老中的作用

其中一個事件是與年齡相關的縮短 端粒,存在於染色體尖端的特殊結構。 端粒縮短導致幹細胞和免疫細胞的增殖潛力耗盡,這對身體抵抗感染和防止纖維化留下疤痕的能力有直接影響。

這些特殊結構可作為保護性端蓋,防止遺傳退化,並有助於 DNA 修復過程。 在正常的老化過程中,每次細胞分裂都會失去一小部分端粒。

端粒長度的喪失會加速細胞衰老,並可能導致細胞凋亡或預先編程細胞死亡。 此外,較短的端粒與疾病發生率的增加有關。 科學家假設端粒充當決定細胞和生物體壽命的生理時鐘 (1)。 端粒是自然老化過程的關鍵部分,也是抗衰老療法的目標。

端粒酶在胚胎幹細胞中具有活性。 然而,出生後,大多數細胞的端粒酶就會失活,導致端粒隨著年齡的增長而縮短。 先前的研究表明,用一種稱為端粒酶的特殊蛋白質進行治療可以延長端粒。 這也被提議作為一種抗衰老策略 (2)。

在 COVID-19 大流行的最初幾週,受影響者中開始出現明顯的感染模式。 年輕患者似乎出現較輕微的症狀,而受感染的老年患者往往病情較嚴重。 其中有明顯與年齡相關的因素在起作用。

端粒較短與 covid-19 疾病發生率增加有關

研究顯示嚴重的 COVID-19 疾病與短端粒有關

由於這種與年齡相關的聯繫,西班牙國家癌症中心(CNIO) 的一組西班牙研究人員決定檢查感染患者的端粒,看看端粒長度與COVID-19 感染的嚴重程度之間是否存在任何相關性。 他們的研究結果最近發表在雜誌上 老化 (3). 

「我們知道該病毒會感染肺泡 II 型肺細胞,而這些細胞參與肺再生; 我們還知道,如果它們有端粒損傷,它們就無法再生,從而導致纖維化。” 指出 瑪麗亞·布拉斯科 (Maria Blasco) 博士的實驗室領導了這項研究。 「這就是在 COVID-19 後出現肺部病變的患者中所看到的情況:我們認為他們出現肺纖維化是因為他們的端粒較短,這限制了肺部的再生能力。”

研究包括 61 名年齡從 29 歲到 85 歲不等的患者,根據症狀的嚴重程度進行分類。 有低燒和咳嗽症狀的參與者為 1 分,而患有急性呼吸窘迫症候群 (ARDS) 或其他需要在 ICU 治療的嚴重併發症的參與者則為 4 分。

透過從血液樣本中提取 DNA 來評估端粒長度。 Sanchez-Vazquez 及其同事首先註意到,平均端粒長度以及短端粒的百分比與 COVID-19 患者的年齡之間存在顯著的負相關。 也觀察到短端粒百分比之間存在顯著的直接相關性,這些研究結果證實,隨著 COVID-19 患者年齡的增加,短端粒的發生率顯著增加。

研究也發現,端粒長度與疾病表現的嚴重程度之間呈現負相關。 較短的端粒長度與較高的嚴重程度評分相關。 年齡和疾病嚴重程度之間也存在直接相關性。 作者表示:“有趣的是,我們還發現,與病情較輕的患者相比,那些患有較嚴重的 COVID-19 病症的患者在不同年齡的端粒較短。”

有趣的是,研究人員也觀察到女性參與者的端粒始終較長。 這與大流行的流行病學數據一致,該數據表明感染 COVID-19 的女性總體死亡率較低 (4)。

這些發現表明,如果感染了 COVID-19 的患者端粒長度較短,那麼他們出現嚴重併發症的風險可能會更高。 不幸的是,由於端粒縮短是自然老化過程的一部分,因此與年輕參與者相比,老年患者面臨更高的風險。

透過抗衰老策略進行可能的治療

這項研究表明,端粒的縮短是老化的跡象之一,可能會影響 COVID-19 感染的嚴重程度。 旨在維持端粒長度的療法(例如端粒酶治療)可能有助於預防 COVID-19 併發症。 儘管這些發現很有希望,但還需要更多的研究來確定這種策略是否可以安全地用於人類。

參考:

  1. 沙瑪斯·馬。 端粒、生活方式、癌症和老化。 目前臨床營養代謝照護意見。 2011;14(1):28-34。 doi:10.1097/MCO.0b013e32834121b1
  2. Bernardes de Jesus B、Vera E、Schneeberger K 等。 成年和老年小鼠的端粒酶基因治療可以延緩老化並延長壽命,而不會增加癌症。 埃博莫醫學。 2012;4(8):691-704。 doi:10.1002/emmm.201200245
  3. 桑切斯-巴斯克斯 R、吉奧-卡里翁 A、薩帕特羅-加維裡亞 A、馬丁內斯 P、布拉斯科 MA。 嚴重 COVID-19 疾病患者的端粒長度較短[線上發布,2021 年 1 月 11 日印刷]。 老化(紐約州奧爾巴尼). 2021;12:10.18632/老化.202463。 doi:10.18632/aging.202463
  4. COVID-19 按性別分類的資料追蹤器可在以下位置取得: http://globalhealth5050.org/covid19
  5. Herrera E、Samper E、Martín-Caballero J、Flores JM、Lee HW、Blasco MA。 與端粒酶缺乏相關的疾病狀態在端粒較短的小鼠中出現得更早。 EMBO J。 1999;18(11):2950-2960。 doi:10.1093/emboj/18.11.2950


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