마음은 부서지기 위한 것이 아닙니다. 그러나 나이가 들면서 발생합니다. 건강한 식단과 운동을 해도 나이가 천천히 들어감에 따라 동맥이 막히고 혈관이 약해지며 궁극적으로 심부전의 위험도 증가합니다.
이유는 무엇입니까?
과학자들은 노화가 우리 시대의 주된 살인자인 심장 질환의 위험 증가와 어떻게 연결되는지에 대한 수수께끼를 풀기 위해 오랫동안 노력해 왔습니다. 그것은 어려운 문제입니다. 자연에서 양육에 이르기까지 많은 생물학적 측면이 심장 건강에 미묘하게 영향을 미칠 수 있습니다. 수수께끼를 풀기 위해 일부 실험은 반세기 이상 지속되었으며 수십만 명으로 확대되었습니다.
좋은 뉴스? 단서가 있습니다. 나이가 들어감에 따라 심장 세포는 기능을 크게 변화시켜 결국 수축 및 방출에 어려움을 겪습니다. 새로운 연구 에 게시 자연 노화 왜 이런 일이 일어나는지 밝히기 위해 유전자 코드를 자세히 조사했습니다.
0세에서 82세 사이의 56명의 지원자로 시작하여 팀은 XNUMX개의 심장 근육 세포 또는 심근 세포의 전체 게놈을 시퀀싱했습니다. 그 결과 노화된 심장의 유전적 변화를 그린 최초의 풍경화입니다. 나이가 들어감에 따라 심장은 DNA 수준에서 두 배의 충격을 받습니다. 세포의 유전 암호는 물리적으로 파괴되는 반면 DNA 복구 능력은 약화됩니다.
엄청난 놀라움입니다. 뇌 세포와 마찬가지로 심근 세포는 더 이상 새롭고 젊은 자손으로 나눌 수 없다는 점에서 생물학적 최종 게임입니다. 이러한 유형의 세포는 일반적으로 돌연변이에 덜 취약하다는 점에서 일종의 보호 "갑옷"을 가지고 있습니다.
심근세포는 그렇지 않습니다. 뉴런과 비교하여 세포는 매우 복잡하고 특히 섬세한 세포 유형임에도 불구하고 나이가 들면서 DNA 손상을 빠르게 축적하고 XNUMX배 빠른 속도로 축적합니다.
"나이가 들고 더 많은 돌연변이가 발생함에 따라 심장이 티핑 포인트를 넘어 질병으로 발전할 수 있는 해로운 영향이 추가되고 있습니다." 말했다 연구 저자인 Dr. Ming Hui Chen, Boston Children's Hospital의 심장 전문의. "너무 많은 DNA가 손상되어 심장이 더 이상 잘 뛰지 못하는 지경에 이를 수 있습니다."
결과는 우리에게 노화된 심장의 조감도를 제공합니다. 퍼즐처럼 "노화가 심장 기능 장애에 미치는 영향을 이해하는 패러다임을 제공"한다고 저자는 썼습니다.
마음에 휴식을 주세요
심근 세포는 거친 생물입니다. 적절한 압력으로 적절한 양의 혈액을 자동으로 안정적으로 분출하여 전신에 영양분을 공급하는 펌프를 상상해 보십시오. 어떤 종류의 배관 작업을 했다면 어렵습니다. 그러나 이 세포는 일생 동안 대부분 딸꾹질 없이 동기화되어 작동합니다. 이것은 섬세한 균형입니다. 너무 적은 압력이나 속도는 뇌와 다른 말단의 혈액을 박탈합니다. 너무 많으며, 이는 마치 큰 정원 호스에 고압의 액체를 분사하는 것과 같습니다.
고무 정원 호스처럼 심근 세포는 나이가 들면서 닳습니다. 대부분의 심부전 사례는 65세 이상의 사람들이 비교적 건강할 때에도 발생합니다. 즉, 높은 혈중 콜레스테롤, 혈압 또는 기타 일반적인 위험 요소가 없습니다. 하지만 전부는 아닙니다.
저자들은 "전통적인 위험 요인에 기초하여 위험이 낮거나 중간인 일부 개인은 여전히 심장 질환을 경험하며, 이는 추가로 확인되지 않은 요인이 중요할 수 있음을 시사합니다."라고 썼습니다. 노인 인구에서 심장병을 일으키는 또 다른 요인은 무엇입니까?
내 마음의 DNA를 풀다
이 문제를 해결하기 위해 팀은 분석된 모든 세포의 DNA 사슬을 전사하는 단일 세포 시퀀싱이라는 강력한 유전 도구로 눈을 돌렸습니다. 이 기술은 수백 개의 세포를 동시에 분석하고 평균화하면 난독화될 유전 및 기타 변화와 같은 개별성을 포착합니다.
세포 게놈의 다양성은 연구 설계의 핵심이었습니다. 연구 저자인 상기타 초두리(Sangita Choudhury) 박사는 "인간의 심장에서 단일 세포 수준의 체세포 돌연변이를 관찰한 것은 이번이 처음"이라고 말했다.
팀은 심장 세포의 DNA 서명이 나이에 따라 어떻게 변하는지에 대해 연구했습니다. 이러한 유형의 돌연변이는 다음 세대로 전달될 수 없기 때문에 "체세포 돌연변이"라고 불립니다.
모든 세포가 동일하게 제작되는 것은 아닙니다. 간 세포와 같은 일부는 상당한 양의 손상을 처리하고 스스로를 보충할 수 있습니다. 심근세포와 같은 다른 것들은 더 이상 분열할 수 없으며 스스로 DNA 손상을 입어야 합니다. 나이가 들면 이러한 세포에 유전적 돌연변이가 축적될 수 있습니다. 그것들은 까다롭습니다. 대부분은 뚜렷한 효과가 없지만 일부는 공포 영화의 악당처럼 조용히 세포를 암으로 만들거나 심지어 죽일 수도 있습니다. 이러한 돌연변이는 이전에 나이가 들면서 심장 문제의 주요 원인인 관상 동맥 질환과 관련이 있었습니다.
심장 질환으로 이어지는 돌연변이 신호를 포착하기 위해 팀은 유아기부터 노인에 이르기까지 기증된 심장의 유전자에 대해 심층 분석했습니다. DNA가 들어 있는 둥근 살구씨 같은 구조인 핵을 분리하여 방법을 평가한 다음 서로 다른 세 연령대의 유전자 서열을 비교했습니다.
그들은 한 가지 주요 차이점에 초점을 맞추었습니다. 단일 뉴클레오티드 돌연변이(단일 뉴클레오티드 다형성 또는 SNP라고도 함)입니다. 이러한 변경 사항은 간단합니다. 예를 들어 전체 덩어리가 뒤집히거나 복제되는 것이 아니라 게놈에서 단일 문자 교환입니다. SNP는 전체적으로 평가할 때 풍부한 정보를 포함합니다. 그것들은 체세포 돌연변이의 가장 흔한 형태입니다.
핀 표시가 세계 지도를 여행하는 것처럼, 충분한 SNP 돌연변이가 있으면 특정 생물학적 과정이나 질병과 연결되는 전체 "지도" 또는 서명을 구성하는 것이 가능합니다. 예를 들어, 담배를 피우거나 DNA 복구 문제와 관련된 세포 변화에 대한 지도가 있습니다.
저자들은 "돌연변이 서명과 그 형성 메커니즘을 이해하면 노화된 심장에서 DNA 손상과 질병 진행의 메커니즘을 발견할 수 있을 것"이라고 말했다.
거의 60개의 샘플을 시퀀싱한 후 팀은 데이터를 구문 분석하고 COSMIC라는 잘 알려진 암 서명 데이터베이스와 비교하는 알고리즘을 개발했습니다. DNA 편집은 나이가 들수록 증가했으며 돌연변이 유형은 네 가지 유형의 서명에 맞습니다. 예를 들어 서명 A는 DNA 문자 C와 T를 바꿨습니다. 별거 아닌 것처럼 들리겠지만 이 기사의 모든 C를 T로 바꾸거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 그러면 전체 텍스트가 분해됩니다.
서명의 분자 기반을 더 자세히 조사하면서 팀은 심장 노화와 기능 장애의 잠재적인 원인 중 하나인 산화 스트레스를 발견했습니다. 세포의 정상적인 신진대사의 불행한 부산물인 이 분자는 작은 대포알처럼 작용하여 세포, DNA 및 세포막 내부에 혼란을 야기합니다. 젊은 세포는 일반적으로 악의적인 공격을 방어할 수 있는 방법이 있지만 오래된 세포는 점차 이 능력을 잃습니다. 결과는 아름답지 않습니다. 예를 들어 심장 세포는 DNA 문자가 손상되는 동시에 게놈 복구 메커니즘이 파괴될 수 있습니다.
어떤 면에서는 그렇게 놀라운 일이 아니라고 Chen이 말했습니다. "심장은 항상 펌프질을 하기 때문에 많은 에너지를 사용합니다." DNA를 손상시킬 수 있는 화학 물질을 생성합니다. 충격을 받은 것은 손상을 막는 심장의 특별한 능력이었습니다. 심근 세포는 DNA에 대한 무자비한 공격을 완충하여 염색체를 두 배로 늘릴 수 있는 능력이 있습니다.
현재 이 연구는 체세포 돌연변이가 나이가 들어감에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 이는 손상된 심장 세포와 상관관계가 있습니다. DNA 문자 교환 여부 원인 심장 부상은 아직 결정되지 않았습니다. 그러나 이 연구는 단일 세포 수준에서 대규모로 심장 질환을 해부한 첫 번째 연구입니다. 아마추어 쌍안경에서 James Webb 우주 망원경으로 가는 것과 같습니다. 이제 우리는 노화된 심장 내부의 DNA를 구문 분석하여 하늘의 별처럼 모든 단일 세포를 분석할 수 있습니다.
Choudhury는 심근세포는 제쳐두고 "우리는 또한 심장의 다양한 세포 유형을 살펴보고 싶습니다. “우리는 빙산의 일각에 닿았을 뿐입니다.”
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