动物冬眠会对染色体产生负面效应

2019-10-17 15:32:20 来源: 科技日报 作者: 张梦然


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科技日报记者 顾钢

许多哺乳动物通过冬眠来度过寒冷季节。冬眠动物体温越低,越可以减少能量消耗。但这也不全是好处,较低的温度易增加染色体端粒收缩,从而可能加速细胞死亡。要避免这一结果,冬眠动物需要消耗大量能量才能修复细胞。这是奥地利维也纳兽医大学的一项研究发现。

研究人员发现,在冬眠期间,较低体温的哺乳动物可以减少90%以上的体能消耗。在缺乏食物的情况下,减少能量消耗对动物生存是非常有益的。但是动物低温状态下冬眠也会引起诸如染色体端粒收缩的问题。在对林睡鼠和花园睡鼠实验中发现,在较高体温下越冬的睡鼠有更长的端粒,但也消耗更多的能量。研究人员朱莉娅·诺瓦克解释说:“这似乎是在维持完整的染色体端粒及细胞存活,与通过低体温下冬眠来最大限度减少能耗之间找到一个折中方案?!?/span>

研究人员还发现,林睡鼠和花园睡鼠在不同温度下冬眠,其染色体端粒缩短存在显著差异,它们在实验室中分别被置于3摄氏度和14摄氏度的冬眠状态,14摄氏度时睡鼠比在3摄氏度时消耗更多能量。相反,睡鼠染色体端粒在14摄氏度时比3摄氏度要好得多。这一新认识支持了迄今被广泛接受的关于冬眠也有代价的假设。

诺瓦克认为,“深度冬眠与细胞水平的成本有关,也就是说,端粒缩短的增加,必须以动物的体能消耗为代价。以前的科学假设可能高估了动物深度冬眠可以减少体能消耗的好处?!?/span>

冬眠是一种长时间不活动的状态,与代谢率和体温降低有关。它被认为是哺乳动物和鸟类中最有效的减少能耗的策略。尽管具有许多优点,但研究也明显发现冬眠存在相关问题。由于免疫功能下降,反应减慢,氧化应激增加。从冬眠中频繁醒来还会导致能量储备的快速减少,而新陈代谢的上调与活性氧化合物的产生有关,后者会通过DNA断裂而导致端粒更快地缩短。

对压力敏感的染色体端粒是非编码的,在染色体末端重复的DNA序列,与端粒相关蛋白一起可防止复制过程中编码DNA的降解。端粒的长度通常被用作人体衰老的标志。端粒在每次体细胞分裂后都会缩短,所谓的有丝分裂。端粒的缩短可以通过氧化应激来加速,如果端粒长度无法恢复,则细胞最终死亡。在冬眠期间,有丝分裂在低温下停止,从而破坏了端粒的恢复。这项研究对人类医学也具有重要意义,研究表明,人类的慢性压力会加速端粒缩短。相反,生活方式的改变会减慢端粒的缩短,从而对细胞以及整个生物的衰老过程产生积极影响。

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责任编辑: 常丽君
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