端粒长短,在娘胎就定了


人刚出生时端粒(染色体两端的"保护帽")的长短,会直接影响这辈子容不容易得老年病。但科学家现在还没完全搞明白端粒长度是怎么遗传的,也不知道能不能改变它。

特别是线粒体和端粒的关系,现在衰老主要来自几个方法:基因组表达不稳定,线粒体和端粒长短,目前已经知道线粒体ATP和NAD+影响基因的沉默和表达,那么线粒体与端粒由于位于细胞不同的重要部位,两者如何互动也成为研究目标:

【小鼠实验发现】
当用高浓度氧气(20% O₂)或农药(鱼藤酮)破坏小鼠受精卵的线粒体时:

  • 8细胞期到囊胚期端粒长不长了
  • 胚胎核心部位的端粒明显变短
  • 这种短端粒会一直持续到器官形成期。
这和妈妈肥胖/高龄时的情况一模一样:都是因为线粒体产生太多活性氧(mtROS),导致端粒长不动

【关键控制点】
胚胎核心部位的端粒伸长,其实是由受精时线粒体和细胞核的"对话"控制的。

用四种针对线粒体的药(BGP-15、MitoQ、SS-31、二甲双胍)可以修复这个缺陷。

【实验验证】
给怀孕前的小鼠喂微量鱼藤酮:

  • 生出来的小鼠宝宝心脏肾脏端粒都更短
  • 卵子的线粒体被破坏后,8细胞到囊胚期的端粒就长不动了
给12个月大(相当于中年人)的母鼠喝含药水两周:
  • 二甲双胍和MitoQ都能降低活性氧
  • 只有二甲双胍能让胚胎端粒恢复到年轻妈妈的水平

【重大发现】

  1. 端粒长度在受精后头几天就定下来了,影响一辈子健康
  2. 妈妈胖/年纪大会让宝宝端粒变短,但可以用药逆转
  3. 试管婴儿技术本身不影响端粒,但培养时氧气太多会损害端粒生长

【为什么重要】
以前只知道活性氧会磨损端粒,现在发现:

  • 受精卵线粒体功能决定端粒能长多长
  • 8细胞期前靠"重组"机制伸长端粒(不受妈妈年龄影响)
  • 8细胞期后靠端粒酶伸长(会被线粒体问题干扰)

【待解之谜】
科学家还没完全搞明白:

  1. 线粒体具体怎么给细胞核"发指令"
  2. 哪些表观遗传标记在控制这个过程
  3. 活性氧可能是关键信号,因为它和端粒长短总是高度相关

【现实意义】

  1. 解释了为什么有些宝宝天生端粒短
  2. 证明妈妈怀孕时的健康直接影响孩子老年病风险
  3. 找到了能用现有药物干预的关键时间窗口(受精前后几天)