随着年龄增长,男性体内会发生一种长期被忽视的变化:越来越多的细胞开始丢失Y染色体。过去,这种现象常被视为一种无关紧要的遗传小插曲,但如今越来越多的研究正在改变这一看法——它可能远比想象中更危险。
所谓Y染色体丧失,并不是指整个人体完全缺失这条染色体,而是部分细胞在分裂过程中逐渐“丢掉”了它。这种情况在老年男性中相当普遍。随着检测技术的进步,科学家发现,大约40%的60岁以上男性体内已经可以检测到一定比例的无Y细胞,而到了90岁,这一比例甚至会上升到接近六成。吸烟、接触致癌物等环境因素,还会进一步提高这种变化发生的概率。
这种变化通常以“嵌合体”的形式存在,也就是说,一个人的体内同时存在正常细胞和缺失Y染色体的细胞。一旦某个细胞在分裂过程中失去了Y染色体,那么它之后产生的所有子细胞也都会延续这种状态。实验研究显示,这些缺失Y染色体的细胞,往往比正常细胞更容易增殖,这使它们有可能在组织中逐渐占据优势,甚至在某些情况下参与肿瘤的发展。
之所以会发生这种现象,与细胞分裂过程中的“失误”有关。Y染色体在分裂时相对脆弱,有时会被错误地排除在新形成的细胞核之外,滞留在一个小的膜状结构中,随后被细胞“丢弃”。因此,那些分裂速度较快的组织,更容易积累这种染色体丢失的情况。
长期以来,人们对Y染色体的重视程度并不高。与其他染色体相比,它所携带的基因数量非常有限,仅有约50个编码蛋白的基因,而其他染色体通常包含数千个基因。人们普遍认为,Y染色体的主要作用就是决定男性性别以及参与精子生成,对整体健康的影响有限。甚至在实验室中,一些细胞在失去Y染色体后仍然可以正常存活,这也进一步强化了这种看法。
从进化角度来看,这种轻视似乎也有一定依据。Y染色体在哺乳动物中已经经历了长达数亿年的“缩减”,在某些物种中甚至已经完全消失或被替代。因此,老年时期出现部分细胞失去Y染色体,曾一度被认为只是无关紧要的衰老标志。
但现实情况正在推翻这一认知。越来越多的研究发现,Y染色体丧失与多种严重疾病之间存在显著关联。例如,它与心血管疾病风险上升密切相关,也与多种癌症的发生和预后不良有关。在一些人群研究中,缺失Y染色体比例较高的老年男性,更容易发生心脏病发作,整体寿命也相对较短。
在阿尔茨海默病患者中,这种现象同样更为常见。还有研究表明,它可能与感染后的不良结局有关,例如在新冠感染中,男性更高的死亡风险,部分原因或许就与Y染色体丧失有关。此外,在多种肿瘤中,癌细胞本身往往伴随着染色体异常,包括Y染色体的缺失,而这通常与更强的侵袭性和更低的生存率相关。
不过,一个关键问题仍未完全解决:Y染色体的丧失究竟是疾病的原因,还是疾病发展的结果?在某些情况下,疾病本身或组织修复过程会加速细胞分裂,从而提高染色体丢失的概率,这让因果关系变得更加复杂。
遗传因素似乎也参与其中。研究显示,大约三分之一的Y染色体丧失倾向与遗传相关,涉及大量与细胞周期调控和癌症风险有关的基因。但与此同时,实验室中的动物实验也提供了更直接的证据。例如,在小鼠模型中,如果人为让其血液细胞缺失Y染色体,这些动物会更容易出现与衰老相关的疾病,包括心脏功能下降甚至心力衰竭。
在某些癌症中,Y染色体的缺失甚至可能直接影响肿瘤行为,使其生长更快、侵袭性更强。例如,一些在男性中更常见的黑色素瘤,就被发现与这一变化有关。
这些发现也迫使科学家重新审视Y染色体的功能。尽管它的基因数量不多,但作用可能远比想象中复杂。其中一个关键基因——SRY基因,不仅参与性别发育,还在大脑等多个组织中发挥作用,与神经系统疾病存在潜在联系。除此之外,Y染色体上的许多基因在不同组织中参与调控基因表达,有些甚至具有抑制肿瘤的功能。
值得注意的是,这些基因往往在X染色体上也存在对应版本。正常情况下,男性细胞中虽然只有一条X和一条Y,但功能上相当于拥有两份相关基因的“备份”。一旦Y染色体丢失,这种平衡被打破,可能导致基因表达失调,从而影响细胞功能。
此外,Y染色体还包含大量不编码蛋白的RNA基因。这些分子虽然不会直接生成蛋白质,却可以调控其他基因的活性,影响整个基因网络的运行。这或许解释了为什么一个看似“基因稀少”的染色体,会对全身健康产生如此广泛的影响。
目前的研究还发现,Y染色体的丧失会改变血液细胞的发育过程,并影响免疫系统的反应能力,同时还可能对心脏功能产生长期影响。
直到最近,人类才完成了对Y染色体的完整测序。随着研究不断深入,科学家很可能会逐步揭示,这条曾被低估的染色体,究竟在人体健康中扮演着怎样的角色,以及为什么它的逐渐消失,会成为衰老和疾病背后一个重要却隐秘的推动因素。
本文译自:technologyreview,(编译 / 整理:olaola)
封面图片:unsplash/julien Tromeur