賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“母體年齡效應(yīng)”，在此基礎(chǔ)上人們可以預(yù)測(cè)，母親線粒體的DNA突變有多少會(huì)傳遞給后代。已知有兩百多種疾病是線粒體DNA突變引起的，這些突變還與糖尿病、癌癥、帕金森癥和阿爾茨海默癥有關(guān)。這項(xiàng)研究指出，懷孕時(shí)年齡較大的母親，其后代的線粒體突變率更高。相關(guān)論文發(fā)表在十月十三日的美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上。
線粒體是細(xì)胞中生產(chǎn)能量的結(jié)構(gòu)，它們含有自己的DNA。“線粒體疾病大多影響了不止一個(gè)人體系統(tǒng)，”文章的通訊作者Kateryna Makova教授說(shuō)。“受到影響的主要是那些需要大量能量的器官，包括心臟、骨骼肌和大腦。線粒體疾病是毀滅性的，目前還沒(méi)有治愈的方法，因此我們的發(fā)現(xiàn)有很重要的意義。”
研究團(tuán)隊(duì)希望了解，母親和孩子的線粒體DNA（mtDNA）突變是否受到母親年齡的影響。為此他們與兒科醫(yī)生Ian Paul合作，取得了39對(duì)健康母子的生物學(xué)樣本。對(duì)這些健康個(gè)體進(jìn)行研究，可以為日后的疾病研究奠定基礎(chǔ)。由于孩子的mtDNA只遺傳自母親，因此這項(xiàng)研究沒(méi)有考慮父本的mtDNA。
研究人員通過(guò)DNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)，年齡較大的母親，血液和口腔細(xì)胞中的線粒體DNA突變更多。“這一發(fā)現(xiàn)并不令人意外，”Makova說(shuō)。“細(xì)胞隨著年齡的增長(zhǎng)持續(xù)分裂，突變基因就會(huì)增多。”不過(guò)，年長(zhǎng)母親的孩子體內(nèi)，mtDNA突變率也更高。研究人員認(rèn)為，母親的體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中發(fā)生了類似的突變過(guò)程。
此外，這項(xiàng)研究也為卵細(xì)胞發(fā)育提供了重要的信息。眾所周知，在卵細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程中存在一個(gè)“瓶頸”階段，會(huì)減少傳遞給后代的mtDNA數(shù)量。不過(guò)此前科學(xué)家們并不清楚這個(gè)瓶頸到底有多大。“如果瓶頸較大，那么母親線粒體的遺傳學(xué)組成就會(huì)大量傳遞給她的孩子，” Makova解釋道。“如果瓶頸較小，那么線粒體DNA在卵細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中就會(huì)急劇減少，孩子線粒體的遺傳學(xué)組成將與母親有顯著的差異。我們的研究顯示，這個(gè)瓶頸實(shí)際上是非常小的。”
這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于患有線粒體疾病的女性來(lái)說(shuō)特別重要。對(duì)于許多線粒體疾病來(lái)說(shuō)，需要70-80%的分子都攜帶致病突變才會(huì)表現(xiàn)出疾病。但有些疾病，只要10%的mtDNA分子攜帶致病突變就會(huì)引發(fā)。“瓶頸很小的話，孩子線粒體的突變比率就會(huì)與母親有很大的不同，”Makova說(shuō)。“明確瓶頸的大小可以幫助我們?cè)谝欢ǚ秶鷥?nèi)預(yù)測(cè)，有多少致病mtDNA分子會(huì)傳遞給孩子。”
這項(xiàng)研究為人們展示了母體年齡效應(yīng)和線粒體“瓶頸”的大小，這些信息對(duì)于準(zhǔn)備孕育下一代的家庭很有意義。“我們的發(fā)現(xiàn)可以幫助人們預(yù)測(cè)，線粒體疾病傳遞到下一代的幾率，”Makova說(shuō)。
