PNAS：端?？s短與心力衰竭有關(guān)

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來源：生物探索

2018-08-30

端粒（Telomere）是存在于真核細胞線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。斯坦福大學醫(yī)學院的研究人員進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(xiàn)或為研發(fā)相關(guān)藥物開辟了一條新的道路。

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(xiàn)與之前已被證明的杜氏（Duchenne）肌營養(yǎng)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(shù)細胞中，端粒會在每次細胞分裂時自然縮短。但是心肌細胞分裂并不頻繁，其端粒長度在一生中保持相對穩(wěn)定。

在人類中，Duchenne肌營養(yǎng)不良癥是由dystrophin基因突變引起的，其特征是進行性肌肉無力，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教授及其同事觀察到，盡管在dystrophin基因中有相應(yīng)突變的小鼠表現(xiàn)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，人類和小鼠之間的一個關(guān)鍵區(qū)別是每個物種端粒的長度:人類端粒長度相對較短，為5-15kb；但是小鼠的端粒接近40kb。

當研究人員在小鼠體內(nèi)引入第二個突變，使端粒長度縮短到與人類更接近時，這些動物開始表現(xiàn)出這種疾病的典型癥狀，包括心力衰竭。

Blau實驗室隨后的一項研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠體內(nèi)，端粒縮短引發(fā)了DNA損傷反應(yīng)，損害了細胞能量發(fā)生器或線粒體的功能。結(jié)果，心肌細胞無法有效地將血液泵送到全身。

“先前研究發(fā)現(xiàn)，死于杜興肌營養(yǎng)不良癥的男孩的心肌細胞端粒比沒有患病的人短50%。” Blau說，“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?？s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問題。

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，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度和9名與心臟病無關(guān)的死亡患者的端粒長度。他發(fā)現(xiàn)，心肌病患者的端粒比對照組短25% - 40%。

進一步地，Chang在誘導多能干細胞（iPS）產(chǎn)生的心肌細胞中看到了類似的結(jié)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有可能快速、容易地測試干擾端?？s短的化合物或藥物，以期找到藥物來消除人類的這種疾病。

“現(xiàn)在我們可以在實驗室里實時研究這種現(xiàn)象，并開始詢問因果問題。例如，我們很想知道這種縮短會如何影響DNA損傷反應(yīng)、線粒體功能障礙和細胞死亡途徑。這開啟了一個全新的調(diào)查領(lǐng)域。” Blau總結(jié)。

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