Cell子刊:高齡生育難,因為染色體跑得慢;不用掃描,看眼就能測痴呆風險?染色體上的隱藏殺手,非編碼RNA促衰又促癌!

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導讀

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Cell子刊:高齡生育難,因為染色體跑得慢;不用掃描,看眼就能測痴呆風險?染色體上的隱藏殺手,非編碼RNA促衰又促癌!

非編碼RNA露獠牙,促衰促癌都因它!

眾所周知,衰老不是單個細胞、單一組織發生的退化,常給人“衰一發而動全身”的感受。歷史研究表明,細胞衰老後會分泌炎症因子,形成衰老相關的分泌表型 (SASP),從而成為害群之馬,改變組織微環境並加速周圍細胞衰老[1]。

近日釋出於PNAS上的研究表明,

這一衰老惡性迴圈的背後,可能是染色體著絲粒(即染色體中部連線處)周圍的衛星II RNA

[2]。它簡稱hSATII RNA,是非編碼RNA的一種,未來有望成為抗衰、抑癌的新靶點。作為不參與轉錄、不影響生理程序的非編碼RNA,hSATII RNA在普通細胞中常處於沉默狀態,卻在衰老細胞中十分活躍,其表達水平顯著上調。

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試驗過程中,研究人員透過染色質轉座酶可及性測序(ATAC-seq)分析人類成纖維細胞內基因表達狀況,結果發現

衰老細胞中hSATII RNA表達顯著提升,多種炎症因子表達也有提升。但敲除hSATII RNA後,炎症因子表達大幅下降

,說明hSATII RNA確實對細胞衰老和SASP起到關鍵促進作用。

此外,研究人員還發現,

hSATII RNA過表達的細胞表現出明顯的癌變特徵

,如染色體數量異常等。後續試驗表明,衰老細胞可能透過產生外泌體的方式,將大量hSATII RNA裝在細胞囊泡裡輸送到其他細胞[3],

引發染色體不穩定和SASP,促發衰老和癌症

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Cell子刊:高齡生育難,

因為染色體跑得慢

對35歲以上的女性而言,懷孕不再像年輕時那麼容易了。科學家們對此的解釋是,隨年齡增長,卵母細胞中染色體分離錯誤越發頻繁,進而造成卵細胞中染色體數量錯誤,降低女性生育能力。

2021年8月23日,釋出於Developmental Cell的最新研究在小鼠試驗中發現,16個月大的老年雌性小鼠的卵母細胞內,

染色體運動減慢的機率高達66.7%,比年輕小鼠高出近2倍

[4],卵細胞也更容易出現染色體錯誤,

這很可能是它們生育能力衰退的關鍵

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染色體運動減慢可能導致卵細胞中染色體出錯,進而降低生育能力,該現象可被分為上圖所示的兩類

不過,如果用藥物人為延長減數分裂時間,給足夠時間讓落後的染色體追上其他同伴[5],在減數分裂前到達其目的地,就

可以將染色體錯誤的卵子數減少近半

(其佔比由36。7%減少到14。3%)。

由此看來,試驗干預措施有望延緩雌性小鼠的生殖衰老、延長其生育期,但研究仍處於基礎階段,想讓相關技術真正消除不孕症,還需要大量的後續科學研究。

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心靈之窗也是健康之窗,

眼部檢查揭示痴呆風險!

老年痴呆等困擾大量患者的老年病,其實和自然災害有些相像,如果在發病或災難發生之前及早發現徵兆、留足時間做好乾預和應對措施,就能將其傷害降到最小。

近日研究表明,老年痴呆的馬前卒和重要標誌——澱粉樣斑塊,也會出現在眼睛裡。

視網膜上的斑點數量與腦內澱粉樣蛋白量明顯相關,未來或可透過視網膜成像預測老年痴呆風險,從此淘汰昂貴又複雜的腦部掃描

[6]。

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這是一項小型試點研究,釋出在期刊Alzheimer‘s & Dementia上。研究人員利用兩項老年痴呆相關臨床試驗,在平均年齡69歲的試驗人群中測定了視網膜上斑點數量。結果發現,

腦內澱粉樣蛋白含量高、老年痴呆風險大的老人,視網膜上的斑點平均多出538個,且左右眼測得資料一致性極高

[7]。後續分析也揭示了視網膜斑點與老年痴呆風險的顯著相關性。

雖然該研究規模極小,僅納入8位受試者,但已經初步驗證了視網膜成像法評估老年痴呆風險的可行性,未來有望走入臨床,造福大眾。

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長壽蛋白兩兄弟,延年益壽護心肌

心臟病多發於老年,也更加兇險,因為急性心臟病常用再灌注進行治療,用以恢復血液和氧氣輸送。但是,

缺氧過後的恢復過程會二次損傷老年人心肌組織,大幅提高死亡率,這一問題至今無法解決

。近日研究表明,答案可能藏在長壽蛋白Sirtuins裡。這一廣泛存在於多種生物體內的代謝調節蛋白家族[8],正因其全員延壽抗衰潛力廣泛受到關注。

美國南佛羅里達大學研究者在Aging Cell發文表示,

長壽蛋白Sirt1和Sirt3可以維持線粒體功能,讓心肌細胞有力收縮,進而降低心臟病風險,同時幫助心臟對抗缺血後的再灌注損傷,降低死亡風險

[9]。

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試驗過程中,研究人員分析了2-4個月的年輕小鼠,發現

敲除Sirt1和Sirt3基因都會顯著損傷年輕心肌細胞的收縮功能

,降低其收縮長度、收縮百分比、縮短率等重要功能引數,讓心臟功能更接近24-26個月大的老年小鼠水平。

更重要的是,缺失這兩大長壽蛋白會破壞線粒體功能,帶來線粒體結構受損、融合能力喪失等問題;還會

抑制年輕小鼠體內AMPK通路啟用

。研究人員表示,Sirt1和Sirt3表達水平隨年齡增長而下降,老年人心臟衰老的根源可能就在於此[10]。

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參考文獻

[1]Coppé, J。 P。, Desprez, P。 Y。, Krtolica, A。, & Campisi, J。 (2010)。 The senescence-associated secretory phenotype: the dark side of tumor suppression。 Annual review of pathology, 5, 99–118。 https://doi。org/10。1146/annurev-pathol-121808-102144

[2]Miyata, K。, Imai, Y。, Hori, S。, Nishio, M。, Loo, T。 M。, Okada, R。, Yang, L。, Nakadai, T。, Maruyama, R。, Fujii, R。, Ueda, K。, Jiang, L。, Zheng, H。, Toyokuni, S。, Sakata, T。, Shirahige, K。, Kojima, R。, Nakayama, M。, Oshima, M。, 。 。 。 Takahashi, A。 (2021)。 Pericentromeric noncoding RNA changes DNA binding of CTCF and inflammatory gene expression in senescence and cancer。 Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(35), e2025647118。 https://doi。org/10。1073/pnas。2025647118

[3]A novel function of noncoding RNA in senescence and cancer。 (2021, August 23)。 EurekAlert! https://www。eurekalert。org/news-releases/925407

[4]Mihajlović, A。 I。, Haverfield, J。, & FitzHarris, G。 (2021)。 Distinct classes of lagging chromosome underpin age-related oocyte aneuploidy in mouse。 Developmental Cell, 56(16), 2273–2283。e3。 https://doi。org/10。1016/j。devcel。2021。07。022

[5]Lagging chromosomes among causes of infertility。 (2021, August 23)。 EurekAlert! https://www。eurekalert。org/news-releases/926205

[6]Eyes provide peek at Alzheimer’s disease risk。 (2021, August 23)。 ScienceDaily。 https://www。sciencedaily。com/releases/2021/08/210823125758。htm

[7]Ngolab, J。, Donohue, M。, Belsha, A。, Salazar, J。, Cohen, P。, Jaiswal, S。, Tan, V。, Gessert, D。, Korouri, S。, Aggarwal, N。 T。, Alber, J。, Johnson, K。, Jicha, G。, Dyck, C。, Lah, J。, Salloway, S。, Sperling, R。 A。, Aisen, P。 S。, Rafii, M。 S。, & Rissman, R。 A。 (2021)。 Feasibility study for detection of retinal amyloid in clinical trials: The Anti‐Amyloid Treatment in Asymptomatic Alzheimer’s Disease (A4) trial。 Alzheimer’s & Dementia: Diagnosis, Assessment & Disease Monitoring, 13(1)。 https://doi。org/10。1002/dad2。12199

[8]Wikipedia contributors。 (2021b, August 12)。 Sirtuin。 Wikipedia。 https://en。wikipedia。org/wiki/Sirtuin

[9]Zhang, J。, He, Z。, Fedorova, J。, Logan, C。, Bates, L。, Davitt, K。, Le, V。, Murphy, J。, Li, M。, Wang, M。, Lakatta, E。 G。, Ren, D。, & Li, J。 (2021)。 Alterations in mitochondrial dynamics with age‐related Sirtuin1/Sirtuin3 deficiency impair cardiomyocyte contractility。 Aging Cell, 20(7)。 https://doi。org/10。1111/acel。13419

[10]Age-related decline in two sirtuin enzymes alters mitochondrial dynamics, weakens cardiac contractions。 (2021, August 24)。 EurekAlert! https://www。eurekalert。org/news-releases/926109