端粒学说预测人类衰老的机制是什么？

端粒学说预测人类衰老的机制是什么？

端粒是在染色体末端发现的结构，由 DNA 序列和蛋白质组成。

它们保护染色体的末端。

端粒是保护线性染色体末端遗传物质的短核苷酸序列。

此外，脊椎动物的端粒具有六聚体序列 TTAGGG。

它们对于几乎所有物种的细胞分裂都是必不可少的，从最简单到最先进。

随着每个细胞的复制，端粒会逐渐变短，直到它们太短以至于您的细胞无法再分裂。

当细胞停止分裂时，组织就会老化。

另一方面，端粒可以通过一种称为端粒酶的酶再生，从而使细胞分裂恢复。

双链 DNA 在 DNA 复制过程中被解开，DNA 聚合酶合成新的链。

只有前导链可以重复复制，因为 DNA 聚合酶以单向方式（从 5' 到 3'）运行。在滞后链的情况下，DNA 复制被中断。

短 RNA 引物与人类的滞后链 DNA 结合，DNA 以 100-200 个核苷酸的小片段产生，称为冈崎片段。

当 RNA 引物被撤出并被 DNA 取代时，这些冈崎片段连接在一起。

很难将 RNA 引物连接到滞后链的末端，这意味着每次细胞分裂时都会丢失一小部分 DNA。

这种“末端复制问题”对细胞产生了巨大的影响，因为这意味着 DNA 序列无法正确复制，从而导致遗传物质的丢失。

为了防止这种情况，端粒在染色体末端重复数百到数千次。

每次细胞分裂时，由于末端复制问题，一小部分端粒序列会丢失，从而保留遗传物质。

端粒有时会变得非常短。

细胞衰老，其中细胞无法分裂，或细胞凋亡导致这种消耗。

海弗利克极限，或细胞在接近衰老之前可以分裂的次数，是基于端粒的。

细胞每分裂一次，每条染色体的端粒末端就会失去 25-200 个核苷酸。

通过细胞分裂，两个主要因素导致端粒缩短：

末端复制问题：在 DNA 复制过程中，存在一个称为“末端复制问题”的问题：每次细胞分裂都会导致大约 20 个碱基对的丢失。

氧化应激：每次细胞分裂都会丢失 50-100 个碱基对，这是由于氧化应激。

人们认为食物、吸烟和压力等生活方式因素会影响体内的氧化应激水平。

当端粒变得太短时，染色体会达到“临界长度”，并且无法再复制。

在我们的体细胞中，端粒酶活性仅以痕量存在。

因为这些细胞不经常使用端粒酶，所以它们会老化并失去正常运作的能力。

衰老的身体是衰老细胞的产物。

生殖细胞（卵子和精子）和干细胞含有大量的端粒酶。

DNA复制后，这些细胞中的端粒长度保持不变，并且细胞不会老化。

癌细胞也有大量的端粒酶。这使癌细胞可以永远存在并继续复制。

如果端粒酶活性被关闭，癌细胞的端粒会缩短，直到达到“临界长度”。

这将阻止癌细胞分裂失控并成为肿瘤。

端粒酶活性还可以保持细胞繁殖并防止它们老化。

在生物学水平上，端粒缩短与衰老过程的每一个元素都有关联。

我们的端粒长度代表的是我们的生物学年龄，而不是我们的实际年龄。

大量科学研究表明，短端粒与细胞衰老之间存在明显的联系。

在人类中，端粒长度似乎以每年 24.8-27.7 个碱基对的速度减少。

端粒长度比给定年龄组的平均端粒长度短，与年龄相关疾病的风险增加或寿命缩短有关。

供体年龄、表观遗传构成、遗传以及社会、环境和经济状况、体重、运动和吸烟都是影响端粒长度的因素。

端粒侵蚀的速度似乎不受性别影响。当端粒长度低于关键阈值时会发生衰老或细胞凋亡。

许多与年龄相关的健康问题，如冠心病、糖尿病、癌症风险增加、心力衰竭和骨质疏松症，都与端粒加速缩短有关。

白细胞端粒比平均端粒长度短三倍的个体患心肌梗塞的可能性高出三倍。

当测量老年人的端粒长度时，发现端粒较短的人的死亡率明显高于端粒较长的人。

过度或快速的端粒缩短会对一个人的健康和一生产生多种影响。

较短的端粒可通过促进染色体间融合而导致基因组不稳定性，这可导致端粒稳定和癌症形成。

在大多数癌细胞中，端粒酶活性始终较高，尽管与同等对照细胞相比，端粒长度不断减少。

我们发现通过激光捕获显微切割纯化的癌细胞系和原发性癌细胞，具有较短的端粒。

然而，在永生/癌细胞中，端粒维持机制的阻塞和端粒持续缩短会导致衰老和/或细胞凋亡。

在几项研究中，较短的端粒与癌症风险增加有关。

膀胱癌、肾细胞癌、肺癌、胃肠癌、头颈癌似乎在端粒较短的人群中更常见。

某些人可能天生端粒较短，或患有导致端粒较短的遗传疾病。

这些人更容易出现早衰和早发冠心病。

端粒和端粒酶的作用正在研究中，希望能更多地了解如何减缓衰老过程和对抗癌症。

端粒的药用意义是有争议的。

由于细胞分裂后端粒的长度无法保持，因此发现在实验室培养的正常人体细胞在端粒酶失活时会停止分裂。

然后细胞进入称为衰老的休眠状态。

另一方面，在端粒酶被重新激活后，细胞可以继续分裂。

如果端粒酶可以让人类细胞长生不老，就有可能大量制造用于移植的细胞。

然后，这些细胞可能有助于治疗各种疾病，包括严重烧伤和糖尿病。

由于端粒缩短与疾病之间的联系，一些人正在寻找延长端粒的策略。

然而，这甚至可能吗？

端粒延长研究仍处于早期阶段。然而，到目前为止，结果是有希望的。

虽然不确定您是否可以延长端粒，但有一些可能的方法可以减缓这一过程。

2013 年的一项简短试点研究着眼于 10 名患有低风险前列腺癌的男性的端粒长度。

他们被要求采取以下生活方式的改变：

改变生活方式的 10 名患有低风险前列腺癌的男性的端粒，比没有改变的 25 人晚了 5 年。

同样，这是一项只有男性参与的小型研究。

另一方面，这项适度的研究为最近关于食物、运动和压力管理对端粒长度影响的研究奠定了基础。

每次染色体复制时，你的 DNA 链都会变短一点。

端粒有助于在整个过程中防止基因丢失。然而，当你的染色体复制时，你的端粒会收缩。

这就是端粒酶发挥作用的地方。

它存在于一些细胞中，有助于防止过度磨损。你的端粒会因此收缩。

端粒酶通过将端粒序列连接到您的染色体末端来做到这一点。

因为您身体的大多数细胞类型都没有端粒酶。

这表明你的大部分端粒随着时间的推移而缩短。

端粒 DNA 修复氧化损伤的能力不如染色体的其他部分，氧化应激会加速端粒降解，而抗氧化剂会减慢它的速度。

氧化应激会缩短端粒，而端粒驱动的复制性衰老本质上是一种应激反应。

如果细胞处于突变的高风险中，这可能会阻止细胞生长。

端粒和端粒酶是开发新型癌症治疗方法的两个可能靶点。

癌细胞具有活跃的端粒酶，这使它们能够永生并不受控制地分裂。

这是一种细胞快速分裂且不受控制的疾病。

如果端粒酶活性不存在，这些细胞将进入休眠状态，停止分裂，最后死亡。

阻断端粒酶活性或破坏端粒酶产生细胞的药物有可能阻止和杀死癌细胞。

这可能会对依赖端粒酶活性的细胞产生影响，例如精子、血小板、卵子和免疫细胞。

破坏各种细胞类型中的端粒酶可能会对生育能力、伤口愈合和抗感染能力产生影响。

另一方面，体细胞中的端粒酶活性非常低。

因此，抗端粒酶药物对这些细胞几乎没有影响。

端粒生物学在人类癌症中极为重要，科学家们正在努力找出如何最好地应用他们所学到的知识来改善癌症治疗。