本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
似乎人类在其生命历程中一直饱受压力之苦。起初是狮子、老虎和熊,然后是手持尖锐金属物体的其他人,现在是最后期限、交通堵塞和破产。压力,即使是我们今天许多人所承受的那种压力,对身体也是有害的。它可能导致抑郁、焦虑、对疾病的敏感性增加,甚至可能缩短您的预期寿命。这些都不是好事,其中许多都与细胞衰老和死亡有关。
但我们的身体会尽力克服这些负面影响。一种新的方法是什么?额外的端粒酶。但有一种对抗细胞衰老的方法,那就是通过一种叫做端粒酶的东西。但这有意义吗?这是一个好问题。
Beery 等人。“慢性压力提高大鼠端粒酶活性”《生物学快报》,2013 年。
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(旁注:诺贝尔奖得主伊丽莎白·布莱克本是本文的作者之一!不足为奇,端粒完全是她的专业领域!)
要了解端粒酶,您必须先了解端粒。当细胞复制时,它们内部的 DNA 首先复制(在 S 期期间)。然后 DNA 形成染色单体,染色单体形成 X 形对,并在复制过程中被拉开,一半 DNA 进入每个新细胞。但在那段时间,当 DNA 正在复制并形成染色单体时,就存在端粒。
端粒是您真实 DNA 末端的随机 DNA 序列。它们形成一个令人难以置信的保护帽,因此,尽管它们可能“说”的是胡话,但它们意义重大。执行 DNA 复制的酶无法到达 DNA 的最末端,它们必须在到达末端之前停止。如果您的 DNA 在需要结束的地方结束,而没有任何其他东西在那里,那么每次发生复制时,您都会丢失一些 DNA。一些您重要的、编码的 DNA。如果您每次细胞复制都丢失一点基因组……那么我们谁也不会在这里。所以您有端粒,即无意义的 DNA 链,每次 DNA 复制时,它们都会略微缩短。
(您可以在末端看到它们。来源)
当然,您也不想丢失您的端粒,因为那样您就会开始丢失常规 DNA。事实上,端粒变短是衰老的迹象。因此,实际上存在一些酶可以帮助维持和延长您的端粒,称为端粒酶。端粒酶可以为我们省去很多麻烦,延长我们的端粒并保护我们的细胞免于衰老(当细胞变得太老而无法分裂时)。端粒酶缺陷可能与许多问题有关,包括早衰和严重免疫缺陷。因此,高水平的端粒酶具有保护作用,可以延长细胞的寿命。
这可能对压力有意义。我们知道压力会导致各种类型的细胞死亡,端粒酶能有所帮助吗?这促使这项研究的作者询问压力。我们知道压力会增加细胞衰老和死亡的迹象。我们也知道端粒酶通常会增加,以延长端粒,大概是为了防止细胞衰老和死亡。那么,当您感到压力时,端粒酶会发生什么变化呢?
为了检验这一点,这项研究的作者选取了大鼠,并让它们暴露于慢性压力之下(我喜欢称之为大鼠版的学术界)。大鼠永远不知道它们每天会遇到什么。有时它们必须游泳,有时它们的笼子是倾斜的。有时它们整夜都在听摇滚音乐,有时它们必须闻到捕食者的气味(在本例中是狐狸的气味,我可怜任何必须处理这种东西的人。它永远不会从任何东西上消失。永远)。这种不可预测的压力对大鼠来说是很难的(更不用说对那些必须进行所有更换工作的人来说也很难,而且通常是在非常奇怪的时间)。受压的大鼠没有它们放松的对照组增重那么多,并且在高架十字迷宫、旷场和明暗箱中表现出高水平的焦虑。
您可以在上面看到旷场、高架十字迷宫和明暗箱的测量结果(从左到右)。这些都是大鼠的焦虑测量指标,它们利用了大鼠天生厌恶强光和开阔空间的习性。大鼠越焦虑,它在旷场中间、高架迷宫的开放臂上或箱子的明亮部分花费的时间就越少。您可以看到,受压的大鼠比它们相关的同类焦虑得多。
这些行为影响与端粒酶活性的增加相关。大鼠表现出的压力行为越多,它们拥有的端粒酶活性就越高。
现在,这并不意味着压力直接导致端粒酶活性,或者端粒酶活性导致压力。
但这可能意味着,增加的端粒酶活性是细胞应对压力困难的一种方式,增加端粒酶活性以保护 DNA 免受过度破坏,并保护细胞免于衰老。这仅仅意味着,当他们给动物施加压力时,端粒酶活性会增加。正如评论中指出的那样,许多事情都会增加端粒酶活性,而且由于压力仍然与细胞衰老迹象和细胞死亡有关,因此这些端粒酶活性的增加是否有意义尚不清楚。看看在压力之前增加端粒酶活性是否可以保护动物免受压力的影响(例如,压力对神经发生的影响,压力会导致神经发生显著减少),这将很有趣。这将是证明端粒酶在压力影响中起有意义作用的方法。但就目前而言,这是端粒和端粒酶的另一个作用。保护您的端粒以帮助您缓解压力。因此,虽然压力和端粒酶增加这两件事是同时发生的,但它们一起是否“有意义”则不太确定。
Beery, A., Lin, J., Biddle, J., Francis, D., Blackburn, E., & Epel, E. (2012)。慢性压力提高大鼠端粒酶活性。《生物学快报》,8(6), 1063-1066。DOI:10.1098/rsbl.2012.0747
编辑(2013 年 3 月 26 日):正如人们在评论中指出的那样,压力和端粒酶活性之间没有确定的联系。此处仅显示两者同时发生,并且暗示此处的端粒酶活性可能是有意义的,这太过推测了。我已经更改了标题并编辑了帖子的部分内容以反映这一点。整个帖子的更正内容以斜体显示。