2015-02-27
近日來自德國的研究人員發現，環境壓力是推動成體造血干細胞中DNA損傷的一個主要因素，由此得出結論良好的夜間睡眠可以讓你的干細胞保持“年輕”。他們的研究成果發表在《自然》雜志上。
正常情況下，許多不同類型的組織特異性成體干細胞，包括造血干細胞都處于一種靜息狀態，它們很少分裂，對能量的需求極低。該研究的Michael Milsom博士說：“我們的理論認為，這種靜息狀態保護造血干細胞免受DNA損傷，由此讓它們避免了過早老化。”
然而，在諸如慢性失血或感染等壓力狀況下，會驅使造血干細胞進入快速的細胞分裂狀態以生成新的血細胞及修復受損組織。Milsom解釋說：“就像在半夜強迫你起床，將你推入到跑車中，要求你仍然在半夢半醒的狀態下以盡可能快的速度環繞賽道開車一樣。干細胞在短時間內從休息狀態轉向極高的活性，要求它們迅速地提高代謝速率，合成新的DNA以及調整細胞分裂。突然不得不同時執行這些復雜的功能，大大增加了出錯的可能性。”
確實，這項研究中的一些實驗表明，在應激期間提高干細胞的能量需求會導致直接損傷DNA的活性代謝物生成增加。如果這種情況發生在細胞試圖復制DNA之時，那么就可以導致干細胞死亡，或有可能獲得一些致癌突變。
正常干細胞可以修復大多數的這種由壓力誘導的DNA損傷，但你承受壓力的次數越多，特定干細胞不能有效修復損傷，隨后死亡或發生突變為白血病形成埋下種子的可能性就越大。“我們認為，這一模型很好地解釋了隨著年齡增長干細胞中DNA損傷的逐漸累積，以及當你變老時組織維持和修復自身能力的相應下降，”Milsom說。
此外，這項研究還進一步探討了：這種壓力反應是如何影響由DNA修復缺陷引起一種罕見遺傳性早衰癥的小鼠模型的。范可尼貧血(Fanconi anemia)患者的血液系統發生崩潰，有著極高的患癌風險。范可尼貧血小鼠模型有著與人類中完全一樣的DNA修復缺陷，但小鼠卻不會自發形成幾乎所有人類患者中觀察到的骨髓衰竭。
“我們認為，壓力誘導DNA損傷，這一缺失的因素是造成這些小鼠造血干細胞耗竭的必要條件，”Milsom說。當將范可尼貧血小鼠暴露于模擬長時間持續病毒感染的刺激下時，它們無法有效地修復發生的DNA損傷，并且它們的干細胞發生衰竭。在相同的時間里，正常小鼠顯示造血干細胞數量逐漸減少，而范可尼貧血小鼠的干細胞則幾乎完全耗盡，導致了骨髓衰竭及無法充足地生成血細胞來維持生命。
“這完全重演了范可尼貧血患者身上發生的事件，并為我們提供了一個機會來了解這一疾病的發生機制以及我們如何能夠更好地治療它，”Milsom說。
研究的共同作者、海德堡干細胞技術與實驗醫學gGmbH研究所(HI-STEM)主任、以及德國癌癥研究中心(Stiftung Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ)干細胞和癌癥部門負責人Andreas Trumpp教授認為，這項研究工作是朝著了解一系列的年齡相關疾病邁出的一大步。
Trumpp說：“發現生理應激、干細胞中突變與衰老之間的這種新的聯系令人感到非常興奮。受損干細胞是衰老的根源及癌癥的種子，通過了解干細胞經這一機制而發生老化，我們開始思考一些策略來阻止或至少減少受損干細胞的風險。”（轉載自：生物探索）
