端粒（Telomere）是存在于真核細胞線(xiàn)狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質(zhì)復合體，在染色體末端起到保護帽的作用。斯坦福大學(xué)醫學(xué)院的研究人員進(jìn)行的一項新研究顯示，在心肌病患者的心肌細胞中負責收縮的端粒異常短。這一標志性的發(fā)現或為研發(fā)相關(guān)藥物開(kāi)辟了一條新的道路。
相關(guān)研究已于8月27日以“Telomere shortening is a hallmark of genetic cardiomyopathies”為題發(fā)表在《PNAS》雜志，這項發(fā)現與之前已被證明的杜氏（Duchenne）肌營(yíng)養不良癥(一種遺傳性肌肉萎縮疾病，患者通常到20多歲就死于心力衰竭)患者心肌細胞中也有短端粒的事實(shí)相吻合，表明心肌細胞端粒的縮短或是遺傳性心力衰竭的可靠標志。
細胞分裂與端粒縮短
在大多數細胞中，端粒會(huì )在每次細胞分裂時(shí)自然縮短。但是心肌細胞分裂并不頻繁，其端粒長(cháng)度在一生中保持相對穩定。
在人類(lèi)中，Duchenne肌營(yíng)養不良癥是由dystrophin基因突變引起的，其特征是進(jìn)行性肌肉無(wú)力，最終因心臟并發(fā)癥死亡。在早期的研究中，通訊作者、斯坦福心血管研究所成員、Helen Blau教授及其同事觀(guān)察到，盡管在dystrophin基因中有相應突變的小鼠表現出肌肉萎縮的癥狀，但是它們的心臟功能正常。研究人員意識到，人類(lèi)和小鼠之間的一個(gè)關(guān)鍵區別是每個(gè)物種端粒的長(cháng)度:人類(lèi)端粒長(cháng)度相對較短，為5-15kb；但是小鼠的端粒接近40kb。
當研究人員在小鼠體內引入第二個(gè)突變，使端粒長(cháng)度縮短到與人類(lèi)更接近時(shí)，這些動(dòng)物開(kāi)始表現出這種疾病的典型癥狀，包括心力衰竭。
Blau實(shí)驗室隨后的一項研究發(fā)現，在小鼠體內，端粒縮短引發(fā)了DNA損傷反應，損害了細胞能量發(fā)生器或線(xiàn)粒體的功能。結果，心肌細胞無(wú)法有效地將血液泵送到全身。
“先前研究發(fā)現，死于杜興肌營(yíng)養不良癥的男孩的心肌細胞端粒比沒(méi)有患病的人短50%。” Blau說(shuō)，“我們想知道患有其他遺傳性心臟病的人，如心肌病的人，是否也有端粒異常縮短的心肌細胞。”為此，他與第一作者Alex Chang以及斯坦福心血管研究所的其他幾名成員合作研究了這個(gè)問(wèn)題。
遺傳性心肌病的標志
心肌病是一種心臟異常大、增厚或僵硬的疾病。這影響了它有效泵血的能力。全世界每500 - 2500人中就有一人受到影響，心肌疾病是心臟移植的主要原因。擴張型心肌病發(fā)生在左心室擴大時(shí)，而肥厚型心肌病是由心肌增厚引起的。
Chang比較了11名擴張型或肥厚型心肌病患者的心肌細胞端粒長(cháng)度和9名與心臟病無(wú)關(guān)的死亡患者的端粒長(cháng)度。他發(fā)現，心肌病患者的端粒比對照組短25% - 40%。
進(jìn)一步地，Chang在誘導多能干細胞（iPS）產(chǎn)生的心肌細胞中看到了類(lèi)似的結果:那些由患有心肌疾病的人產(chǎn)生的細胞端粒明顯短于未受影響的親屬。
研究人員認為，使用iPS細胞技術(shù)產(chǎn)生受影響的心肌細胞的能力也意味著(zhù)有可能快速、容易地測試干擾端粒縮短的化合物或藥物，以期找到藥物來(lái)消除人類(lèi)的這種疾病。
“現在我們可以在實(shí)驗室里實(shí)時(shí)研究這種現象，并開(kāi)始詢(xún)問(wèn)因果問(wèn)題。例如，我們很想知道這種縮短會(huì )如何影響DNA損傷反應、線(xiàn)粒體功能障礙和細胞死亡途徑。這開(kāi)啟了一個(gè)全新的調查領(lǐng)域。” Blau總結。
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