心は壊れるためのものではありません。 しかし、年齢とともに、それは起こります。 健康的な食事と運動をしていても、年齢がゆっくりと上昇するにつれて、動脈の詰まり、血管の脆弱化、そして最終的には心不全のリスクも高まります.
どうして？
科学者たちは長い間、加齢が現代の主な死因である心臓病のリスク増加とどのように関連しているかという謎を解明しようと努めてきました. これは難しい問題です。自然界から育種まで、多くの生物学的側面が心臓の健康に微妙な影響を与える可能性があります。 謎を解き明かすために、いくつかの実験は半世紀以上続き、数十万人に拡大しました.
良いニュース？ 手がかりがあります。 年齢とともに、心臓細胞はその機能を劇的に変化させ、最終的には収縮と解放に苦労します. 新しい研究 に発表され ネイチャーエイジング なぜこれが起こるのかを解明するために、遺伝子コードを深く調べました。
0 歳から 82 歳までの 56 人のボランティアから始めて、チームは XNUMX の心筋細胞 (心筋細胞) の全ゲノム配列を決定しました。 その結果、老化した心臓の遺伝子変化を初めて描いた風景画が完成しました。 私たちが年をとるにつれて、心臓は DNA レベルで二重の打撃を受けます。 細胞の遺伝子コードは物理的に分解され、DNA を修復する能力は失われます。
それは大きな驚きです。 脳細胞と同様に、心筋細胞は、新しい世代や若い世代に分裂することができなくなるという点で、生物学的な終焉を迎えます。 これらのタイプの細胞は一般に、突然変異の影響を受けにくいという点で、ある種の保護「鎧」を持っています。
心筋細胞はそうではありません。 ニューロンと比較して、ニューロンは非常に複雑で特にデリケートな種類の細胞であるにもかかわらず、細胞は年齢とともに急速に DNA 損傷を蓄積し、XNUMX 倍の速さで蓄積します。
「年齢を重ねて変異が増えると、有害な影響が加わり、心臓が転換点を超えて病気になる可能性があります。」 と この研究の著者であるボストン小児病院の心臓専門医である Ming Hui Chen 博士は次のように述べています。 「心臓がうまく鼓動できなくなるほど多くのDNAが損傷を受ける可能性があります。」
この結果は、老化した心臓の鳥瞰図を示しています。 パズルのように、それらは「老化が心機能障害に及ぼす影響を理解するためのパラダイムを提供する」と著者らは書いている.
あなたの心にチャンスを与える
心筋細胞はタフな生き物です。 適正な圧力で適切な量の血液を自動的かつ確実に噴出して、全身に栄養分を供給するポンプを想像してみてください。 なんらかの配管工事を行ったことがある場合、それは大変です。 しかし、これらの細胞は、生涯にわたってほとんど問題なく同期して機能します。 それは微妙なバランスです。圧力や速度が小さすぎると、脳や他の四肢から血液が奪われます。 多すぎると、大きな庭用ホースを高圧で、スターター ポットで発芽している小さなハーブに吹き付けるようなものです。
ゴム製の庭のホースのように、心筋細胞は加齢とともにすり減ります。 ほとんどの心不全の症例は、65 歳以上の人に発生します。たとえその人が比較的健康であっても、つまり、高血中コレステロール、血圧、またはその他の一般的な危険因子がない場合でも発生します。 すべてではありません。
「従来の危険因子に基づいて低または中リスクの一部の個人は、依然として心臓病を経験しており、追加の未確認の要因が重要である可能性があることを示唆しています」と著者は書いています. 高齢者の心臓病を引き起こしている他に何がありますか?
私の心のDNAを解き放つ
この問題に取り組むために、チームは強力な遺伝的ツールに目を向けました。それは、分析されたすべての細胞の DNA 鎖を転写する単一細胞配列決定です。 この技術は、何百もの細胞を同時に分析して平均化すると難読化される、遺伝的変化やその他の変化などの個性を捉えます。
細胞のゲノムの多様性は、研究デザインの最重要事項でした。 「ヒト心臓の体細胞変異が単細胞レベルで調べられたのはこれが初めてです」と研究著者の Sangita Choudhury 博士は述べた。
チームは、心臓細胞の DNA シグネチャが年齢とともにどのように変化するかを突き止めました。 これらのタイプの突然変異は、次世代に受け継ぐことができないため、「体細胞突然変異」と呼ばれています。
すべての細胞が同じように作られているわけではありません。 肝細胞のように、かなりの量の損傷を処理し、自分自身を補充できるものもあります. 心筋細胞のような他のものは、もはや分裂することができず、DNA損傷をすべて自分で受ける必要があります. 年齢とともに、これらの細胞は遺伝子変異を蓄積する可能性があります。 ほとんどは明らかな影響を与えませんが、ホラー映画の悪役のように、静かに細胞を癌化させたり、殺したりするものもあります. これらの変異は、加齢に伴う心臓病の主な原因である冠動脈疾患と以前から関連していました。
チームは、心臓病につながる突然変異のサインを捉えようとして、乳児から高齢者まで提供された心臓の遺伝子を深く掘り下げました。 DNA を収容する丸いアプリコットの種のような構造である核を分離する方法を評価し、XNUMX つの異なる年齢層の遺伝子配列を比較しました。
彼らは XNUMX つの主な違いに焦点を当てました: 一塩基変異 (一塩基多型、または SNP とも呼ばれます)。 これらの変更は単純です。それらは、たとえば、反転または複製されたチャンク全体ではなく、ゲノム内の XNUMX 文字の交換です。 SNP は、全体として評価すると、豊富な情報を含んでいます。 それらは体細胞変異の最も一般的な形態です。
世界地図上の移動を示すピンのように、十分な数の SNP 変異があれば、特定の生物学的プロセスや疾患に関連する全体の「地図」または署名を構築することができます。 たとえば、タバコの喫煙や DNA 修復の問題に関連する細胞変化のマップがあります。
「突然変異の特徴とその形成メカニズムを理解することで、老化した心臓におけるDNA損傷と疾患進行のメカニズムを発見できるかもしれません」と著者らは述べています。
約 60 のサンプルの配列を決定した後、チームはデータを解析するためのアルゴリズムに取り組み、COSMIC と呼ばれる有名ながんシグネチャ データベースと比較しました。 DNA編集は年齢とともに増加し、突然変異タイプはXNUMXつの異なるタイプのシグネチャに適合しました. たとえば、署名 A は、DNA の文字 C と T を入れ替えました。大したことではないように聞こえるかもしれませんが、この記事のすべての C を T に置き換える、またはその逆を想像してみてください。テキスト全体が壊れてしまいます。
署名の分子基盤をさらに調べたところ、チームは心臓の老化と機能不全の潜在的な原因のXNUMXつを発見しました。それは酸化ストレスです。 細胞の正常な代謝の不幸な副産物であるこれらの分子は、小さな砲弾のように振る舞い、細胞、DNA、およびそれらの膜の内部に大混乱をもたらします。 若い細胞は通常、悪意のある攻撃をかわす方法を持っていますが、古い細胞は徐々にこの能力を失います. 結果はきれいではありません。 たとえば、心臓細胞は最終的にDNA文字が損傷すると同時に、ゲノム修復メカニズムが破壊される可能性があります。
ある意味、それほど驚くべきことではない、とチェン氏は述べた。 「心臓は常に拍動しているため、大量のエネルギーを消費する」ため、DNA に損傷を与える可能性のある化学物質が生成されます。 衝撃だったのは、ダメージを防ぐ心臓の特殊能力。 心筋細胞は、DNA に対する執拗な攻撃から緩衝して、染色体を XNUMX 倍にする力を持っています。
今のところ、この研究は体細胞変異が年齢とともに増加し、損傷した心臓細胞と相関していることを示しているだけです. DNA文字が入れ替わるかどうか 原因となる 心臓の損傷はまだ決定されていません。 しかし、この研究は、心臓病を単一細胞レベルで大規模に分析した最初の研究です。 これは、アマチュア双眼鏡からジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡に移行したようなものです。老化した心臓内の DNA を解析することで、空の星のようにすべての細胞を分析できるようになりました。
心筋細胞は別として、「心臓のさまざまな種類の細胞も調べたいと考えています」と Choudhury 氏は述べています。 「私たちは氷山の一角に触れただけです。」
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