汪艷

端粒是線型染色體末端的特殊DNA，由簡單的非編碼重復(fù)序列組成，保護染色體免受損傷。細胞每次發(fā)生分裂后，端粒會縮短。最終端粒不能再縮短之時，細胞不再分裂。對于端粒的實驗觀察始于Hayflick和Moorhead培養(yǎng)人成纖維細胞時發(fā)現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)這些體外培養(yǎng)的細胞不會無限增殖，在大約60～80次分裂后增殖停止。這種細胞進入衰老前的分裂次數(shù)被稱為Hayflick極限[1]。 DNA進行復(fù)制時，DNA聚合酶不會復(fù)制整條滯后鏈，據(jù)此染色體DNA會隨著每次細胞分裂逐漸變短。如果這樣的話，經(jīng)過每次DNA復(fù)制，遺傳信息丟失的危險就會增加。端粒是細胞對此問題的解決辦法。端粒通常有500～3 000個5′-TTAGGG-3′重復(fù)片段，可以保持線型染色體游離末端完整性。端粒的功能作用包括：防止遺傳信息丟失、防止染色體異常融合，以及活化由染色體出現(xiàn)游離末端而引發(fā)的共濟失調(diào)性毛細血管擴張癥變異(ATM)和共濟失調(diào)性毛細血管擴張癥和Rad3相關(guān)(ATR)DNA損傷反應(yīng)通路。

出生時的端粒DNA長度為8～12 kb，隨著組織更新細胞不斷分裂，端粒DNA長度會逐漸縮短。一旦端?？s短到一定限度，類似于DNA雙鏈斷裂引起的細胞反應(yīng)，細胞會激活DNA損傷通路，活化p53、p21等，進入衰老或凋亡。在端粒失功細胞轉(zhuǎn)入衰老或凋亡狀態(tài)從而抑制腫瘤發(fā)生的過程中，p53起關(guān)鍵推動作用[2]。p21則是在p53活化的條件下調(diào)控DNA修復(fù)和壓力阻抗反應(yīng)[3]。大多數(shù)細胞中端粒的長度都會隨著年齡增長而縮短，如在健康人肝組織中肝細胞端粒的長度會從20歲時9.7 kb減少到60歲時的8.1 kb。但某些類型的細胞，如胚胎組織、肝臟組織、骨髓組織和惡性腫瘤組織的細胞需要持續(xù)增殖，它們往往通過表達端粒酶，在經(jīng)過許多次細胞分裂后仍然能維持端粒的功能長度。端粒酶是一種通過模板方式擴增端粒的核糖核蛋白復(fù)合物，它的組成包括端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(TERT)，端粒酶RNA成分(TERC)作為RNA模板，以及用來穩(wěn)固端粒酶復(fù)合物的dyskerin蛋白分子。TERT是端粒酶的主要功能部分，在大多數(shù)細胞如成人的分化成熟肝細胞中處于抑制狀態(tài)。

先天性角化不全癥(DC)是一種以端粒功能缺陷為致病機制特征的遺傳性疾病?；颊咄ǔＴ?0～50歲時表現(xiàn)出骨髓衰竭和肝/肺纖維化病變。DC的發(fā)生率估計為百萬分之一，但是由于該疾病是不完全外顯性，其準確的發(fā)生率還不清楚。至少10種端粒相關(guān)基因缺陷會導(dǎo)致早熟干細胞形成和組織衰竭。DC患者還易于發(fā)生腫瘤，約有5%會發(fā)生肝細胞癌。一般人群中肝細胞癌通常在肝硬化肝細胞端?？s短的情形下發(fā)生，并且超過90%的肝細胞癌會出現(xiàn)肝細胞端粒酶活化[4]。Dyskerin錯義突變是DC的最常見變異。變異的dyskerin造成端粒酶復(fù)合體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，不能維持端粒而造成端粒隨著時間不斷縮短。A353V突變是其中常見的一種[5]。近期Munroe等[6]將人源胚胎干細胞(hESC)作為體外模型，觀察端?？s短對DC可能產(chǎn)生的影響。他們使用CRISPR/Cas9技術(shù)造成了hESC中dyskerin發(fā)生A353V突變，這些hESC在多次分裂后端粒縮短，p53維持穩(wěn)定水平。然而，p53的穩(wěn)定性并未使細胞進入衰老或凋亡，相反hESC細胞不再進行肝樣細胞分化，而是繼續(xù)發(fā)生增殖。這一表現(xiàn)與已知的p53對于DNA損傷引起的抑癌作用似乎相左。進一步觀察發(fā)現(xiàn)，分化受阻最早出現(xiàn)于肝內(nèi)胚層期，端?？s短的hESC細胞未能表達肝細胞核因子4α(HNF4α)。如果過表達TERC對抗A353V突變的影響、敲除p53，或者條件性表達HNF4α，則可以不同程度地挽救細胞分化。該研究中關(guān)于HNF4α表達與端?？s短之間存在機制關(guān)聯(lián)的發(fā)現(xiàn)是首次報道。

通?；几屋^健康肝臟的細胞端粒長度更短。慢性肝損傷引起細胞死亡，其他肝細胞則反應(yīng)性地進行分裂增殖，修復(fù)組織損傷。在持續(xù)損傷的情況下，肝細胞端粒則會不斷縮短。有研究顯示，肝細胞端?？s短率與纖維化進展率有關(guān)；在肝硬化期，它還與肝細胞癌發(fā)生危險性有關(guān)[7]。 在Munroe等[6]研究中，端粒縮短引起p53穩(wěn)定又使得HNF4α表達抑制，肝細胞不再進一步分化而是持續(xù)增殖，這也許是肝細胞癌在肝硬化和DC發(fā)生的可能原因。已有數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)肝細胞癌可能與p53活化、HNF4α表達抑制，以及細胞持續(xù)增殖有關(guān)。但目前p53活化與HNF4α表達抑制之間的分子作用機制還尚不清楚。這些進展提示，未來可以關(guān)注端粒功能在肝病發(fā)生、發(fā)展過程的作用機制，這也許可以為治療研究提供有意義的線索。