《Nature》頭條!科學(xué)家喊你別喝酒!酒精損傷干細(xì)胞導(dǎo)致DNA突變,可能與代謝產(chǎn)物乙醛有關(guān)
最新一期頂尖學(xué)術(shù)刊物《自然》一項(xiàng)研究成功揭示了酒精及其代謝產(chǎn)物如何在體內(nèi)對干細(xì)胞的基因組DNA造成大量突變損傷,印證了飲酒傷身的觀點(diǎn)。
俗話說,喝酒傷身。尤其是年關(guān)將至,應(yīng)酬喝酒在所難免。
然而,今天的國際頂級期刊《Nature》雜志發(fā)表一篇研究顯示,酒精會破壞造血干細(xì)胞,造成其基因組DNA大量突變損傷,這從分子機(jī)理上面再一次印證了喝酒傷身的觀點(diǎn)。
1.解酒基因ALDH
大家對喝酒臉紅的人恐怕一點(diǎn)也不陌生,常常一些人喝上一杯酒就面紅耳赤。
這是什么原因呢?最關(guān)鍵的還在于他的與酒精相關(guān)的基因的不同。這類基因中關(guān)鍵的一類叫做乙醛脫氫酶(acetaldehyde dehydrogenase,縮寫ALDH),又被某些保健品販賣人士稱為“解酒基因”。
乙醇脫氫酶負(fù)責(zé)將乙醇(酒精)氧化為乙醛,生成的乙醛作為底物進(jìn)一步在乙醛脫氫酶催化下轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的乙酸(即醋的成分)。乙醛,大家都知道有毒,且一直被認(rèn)為具有致癌性,并且乙醛就是造成“面紅耳刺”的罪魁禍?zhǔn)祝?/span>
負(fù)責(zé)人體內(nèi)乙醛轉(zhuǎn)化的主要是肝中的乙醛脫氫酶(ALDH),其中,ALDH1與ALDH2在催化速率上有很明顯的差異,ALDH2對乙醛的KM低于ALDH1,約后者的1/10,因此,在人體中,ALDH2是主要負(fù)責(zé)乙醛轉(zhuǎn)化的同工酶。
2.乙醛讓DNA不穩(wěn)定
一直以來,科學(xué)家們都相信飲酒與癌癥病發(fā)以及死亡有著脫不開的干系,這可能和酒精在人體內(nèi)的代謝產(chǎn)物乙醛有關(guān)——這類物質(zhì)會影響DNA,從而誘發(fā)突變。
這背后有著怎樣的作用機(jī)理呢?
來自英國劍橋的Ketan Patel教授與他的課題組為了回答這個問題,首先敲除了小鼠的ALDH2基因。先前的研究表明,當(dāng)ALDH2酶存在時,動物體內(nèi)的乙醛含量可以得到有效控制,使乙醛對DNA的影響降到最低。相反,當(dāng)它缺失時,可想而知,乙醛在細(xì)胞中就會大大增加。
研究者們在這篇《Nature》文章中發(fā)現(xiàn),在ALDH2基因被敲除的小鼠里,骨髓細(xì)胞中姐妹染色單體的交換次數(shù)上升了2.3倍!這表明小鼠細(xì)胞中無法得到及時降解的乙醛讓DNA變得不穩(wěn)定。與這個觀察一致,在酒精的作用下,突變小鼠骨髓細(xì)胞內(nèi)的姐妹染色單體交換次數(shù)猛增4倍!
▲缺乏乙醛脫氫酶,會讓骨髓細(xì)胞的DNA變得不穩(wěn)定,而酒精能加劇這一現(xiàn)象(圖片來源:《自然》)
另外,在細(xì)胞內(nèi),如果染色體發(fā)生斷裂,就很容易形成“微核”結(jié)構(gòu)。這樣一來,就可以通過計(jì)算微核數(shù)目有沒有變多,就能判斷小鼠的DNA是否不穩(wěn)定。研究者們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,缺乏ALDH2的小鼠,微核數(shù)顯著增加了2.9倍。這進(jìn)一步說明乙醛讓DNA變得不穩(wěn)定。
3.穩(wěn)定基因FANCD2來救駕
FANCD2是一種DNA交聯(lián)修復(fù)蛋白,能幫助不穩(wěn)定的DNA進(jìn)行修復(fù)。因此,有FANCD2的話,就會有效地穩(wěn)定被乙醛破壞的DNA。
研究者們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),一旦這個FANCD2基因也被敲除的話,小鼠的微核數(shù)猛增9.5倍,染色體在形態(tài)上也出現(xiàn)了明顯的異常。這進(jìn)一步驗(yàn)證了FANCD2是一種DNA的蛋白。
▲FANCD2能讓DNA變得穩(wěn)定。當(dāng)它也失去作用時,DNA的不穩(wěn)定性有明顯上升,染色體也出現(xiàn)異常(圖片來源:《自然》)
4.酒精造成干細(xì)胞基因組突變使之活性降低
更有趣的是,在酒精的作用下,無論是代表DNA不穩(wěn)定性的微核數(shù),還是染色體在形態(tài)上的異常,都越發(fā)嚴(yán)重起來。這些結(jié)果也有力地證明,在缺乏乙醛降解能力,且DNA交聯(lián)修復(fù)受影響的動物體內(nèi),酒精和其代謝產(chǎn)物能對DNA造成災(zāi)難性的后果。
▲酒精能加劇骨髓細(xì)胞的DNA不穩(wěn)定性(圖片來源:《自然》)
研究人員的下一個問題,是這些災(zāi)難性的后果究竟有多深遠(yuǎn)。于是,他們對這些造血干細(xì)胞進(jìn)行了全基因組測序,并檢驗(yàn)了它們的生理功能是否受到影響。
研究人員發(fā)現(xiàn),造血干細(xì)胞在受損DNA的影響下,活性出現(xiàn)了顯著降低。用研究人員的話說,這些“造血干細(xì)胞在功能上嚴(yán)重受損,并和衰老的造血干細(xì)胞有著類似的特點(diǎn)”。不幸的是,這些異常會被傳遞到無數(shù)源自這些造血干細(xì)胞的血細(xì)胞中。當(dāng)這些在人體中承擔(dān)重要生理作用的血細(xì)胞出現(xiàn)異常,人又怎么健康得了呢?
因此,在這個年關(guān)將至之時,為了身體健康,還是不要喝酒為妙!
來源:精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)
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