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当我们谈论衰老时,我们在说什么?(二)

当我们谈论衰老时,我们在说什么?(二) Govita GoVitality
2025-04-24
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导读:基因組不穩定性——衰老背後的“基因失控密碼”

基因組不穩定性

      如果把细胞分裂过程比作复印机复印文件,DNA模板就是复印的核心文件,碱基就是其中的每个字符,那么这是一份有三十亿个字符的文件,而人类细胞的工作效率能够达到每秒钟复制超过十万个字,不到八小时就将整个基因组复制完成。当然复制过程中有可能出错,而细胞复制的误差率约为一百亿分之一,可以说是相当严谨了。


      人体有约一百万亿个细胞,累计起来出错的情况也是不可小觑的,通常人体有着很强的“纠错”机制,能够及时修复这些复印过程中的错误,保证整份文件复制40-60次还能很好地维持原版表达的意思。可是一旦错误未被及时修复,就有可能转化为不可逆的突变。 


      基因组不稳定性(Genome Instability)即是指DNA信息在复制或修复过程中频繁发生突变,包括染色体畸变、碱基替换、结构变异等[1,2]。这种不稳定性的根源可归结为两方面:

内源性因素:细胞代谢产生的活性氧(ROS)、DNA复制错误、端粒缩短等 [3,4]。 人体每个细胞每天面临约10万次内源性DNA损伤 [3]。


外源性因素:紫外线辐射、化学诱变剂等环境因素 [5,6]。

      ROS作为必要的信号分子参与细胞增殖、分化等过程,然而过量时会引发氧化应激,干扰细胞正常的氧化还原状态,损害细胞的蛋白质、脂类和DNA(好比复印机异常放电导致电信号途径受损、性能不稳定)。细胞时刻面对ROS的攻击, 抗氧化物可以帮助中和过多自由基,降低损伤。

      

      紫外线、环境毒素尤其是重金属对DNA的破坏作用也已为大众所知,具体表现为诱导基因表达异常,甚至诱发癌症。一部精心呵护的机器和一部长期存放于有害空气中的机器,哪部更加经久耐用,答案不言而喻。

基因组不稳定的危害

      对细胞而言,基因组不稳定性如同“定时炸弹”。累积的突变会导致基因表达异常 [7,8]、蛋白质功能失调 [9]、细胞周期停滞 [10],最终引发两种结局:细胞衰老(Senescence)或程序性死亡(Apoptosis)。进一步在组织层面,表现为干细胞耗竭、器官功能退化,继而加速衰老[1]。


      早衰症是一种罕见的遗传性疾病,患者通常具有小而虚弱的身体,就像老年人一样。研究发现患者体内除了Lamin A基因编码蛋白出错,CSA和CSB基因突变也有很大影响,这两个基因编码产生的蛋白质都与DNA修复以及复制转译机能有关,进而证明基因组不稳定性是衰老的原因而非结果。


      随着年龄增长和机能衰退,体细胞突变速率急剧上升,染色体异常、线粒体DNA突变等现象愈加显著 [5,6]。老年人单个细胞可能携带数千碱基突变 [9]。

如何提高基因组稳定性

      上一篇文章我们有说到,标记物是可以管理、可以逆转的,我们也可以根据成因针对性地通过预防-监测-修复策略维持和改善基因组稳定性。


     ● 降低体内氧化应激水平,管理ROS在合理的水平,减少内源性的DNA损伤。养成良好的饮食、作息习惯,做好压力管理,适当补充抗氧化补剂,维持充足水平的谷胱甘肽。

     ● 提高端粒酶的修复活性,防止端粒过快缩短,减少衰老细胞释放过多促炎因子,造成DNA进一步损伤。

     ● 防晒,尽可能降低接触环境污染物(重金属、微塑料、内分泌干扰物等)的机会和摄入量。


生活习惯tips:

    ● 吃足量彩虹色蔬果(维生素C、E对抗自由基;植物营养素改善炎症水平;植物纤维改善肠道微生物)

    ● 防晒ABC原则(Avoid躲避阳光、Block硬防晒、Cream防晒霜)

    ● 戒烟+远离烧烤油烟(减少环境化学攻击)

    ● 适度运动 (提高DNA修复能力)


      參考文獻

  1. López-Otín C, et al. The Hallmarks of Aging. Cell. 2013; 153(6):1194-1217.

  2. Schumacher B, et al. The Central Role of DNA Damage in the Ageing Process. Nature. 2021; 592:695-703.

  3. Niedernhofer LJ, et al. Nuclear genomic instability and aging. Annual review of biochemistry. 2018; 87(1):295-322.

  4. Burhans WC, Weinberger M. DNA replication stress, genome instability and aging. Nucleic acids research. 2007; 35(22):7545-56.

  5. Petr MA, et al. Protecting the aging genome. Trends in Cell Biology. 2020; 30(2):117-32.

  6. Veschetti L, et al. Genomic Instability Evolutionary Footprints on Human Health: Driving Forces or Side Effects?. International Journal of Molecular Sciences. 2023 Jul 14;24(14):11437.

  7. Lindahl T. Instability and Decay of the Primary Structure of DNA. Nature. 1993; 362:709–715.

  8. J.H. Hoeijmakers, Genome maintenance mechanisms for preventing cancer, Nature. 2001; 411(6835): 366–374.

  9. López-Gil L, et al. Genomic instability and epigenetic changes during aging. International journal of molecular sciences. 2023;24(18):14279.

  10. Niedernhofer LJ, et al. Nuclear genomic instability and aging. Annual review of biochemistry. 2018;87(1):295-322.

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