长寿家系的白细胞端粒长度

长寿家系的白细胞端粒长度

吴华裕罗晓秋1韩焕钦2吕泽平3胡才友4刘承武5彭均华5孙鹏5葛琳5潘尚领5

(广西医科大学细胞生物学与遗传学教研室，广西南宁530021)

摘要〔〕目的探讨长寿家系血液白细胞的端粒长度与人类衰老/长寿的关系。方法采用real-time PCR方法对广西巴马地区长寿家系(BLF，n=1 301)群体外周血白细胞进行相对端粒长度(LTL)的测定，并与同地区非长寿家系(BNLF，n=283)及外地区(广西平果地区)长寿家系(PLF，n=308)、非长寿家系(PNLF，n=482)进行比较。结果(1)在整体人群及各家系人群中，LTL均与年龄呈负相关；(2)在BLF中，LTL在各年龄段均无性别差异(P>0.05)，其他对照家系除个别年龄段外，也呈现类似的趋势；(3)BLF 90～年龄段的LTL长于PLF(P=0.000)；(4)BLF 65～年龄段(近似于长寿老人的第一胎子女)的LTL长于BNLF(P=0.000)、PLF(P=0.011)及PNLF(P=0.021)三个对照家系，BLF 90～高龄段的LTL与三个对照家系 65～年龄段的水平相当。结论长寿家系LTL明显长于普通家系，存在一定的遗传倾向。

关键词〔〕端粒长度；长寿；衰老

中图分类号〔〕R180.2〔文献标识码〕A〔

基金项目：国家自然科学基金(No.30860126)

通讯作者：潘尚领(1965-)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事衰老与长寿遗传学研究。

1新乡医学院生理学教研室

2广东医学院第一附属医院传染科

3国家康复辅具研究中心附属康复医院神经内科

4广西壮族自治区江滨医院神经内科

5广西医科大学病理生理学教研室

第一作者：吴华裕(1984-)，男，硕士，讲师，主要从事衰老与长寿遗传学研究。

Family-based study on the leukocyte telomere length of long-lived individuals

WU Hua-Yu, LUO Xiao-Qiu, HAN Huan-Qin,etal.

Department of Cell Biology and Genetics of Guangxi Medical University, Nanning 530021, Guangxi,China

Abstract【】ObjectiveTo explore the leukocyte telomere length (LTL) and its possible relationship with human aging/longevity in a family-based cohort.MethodsRelative telomere length of leukocytes was determined by real-time PCR for Bama long-lived families (BLF, n=1 301) and was compared with that of local general population, Bama non-long-lived families (BNLF, n=283), and with long-lived families and non-long-lived families from Pingguo (PLF, n=308; PNLF，n=482 respectively), a county which was about 200 km away from Bama area. All participants were Zhuang ethnically.Results(1) An inverse relationship was found between LTL and age independent of sex in every genealogy and all cohorts studied. (2)No significant difference on LTL was found between males and females in all age groups in BLF. Similar tendency was shown in most but not all age groups in the other families. (3)The LTL of the 90～year age group in BLF was longer than that of the PLF(1.11 vs 0.93，P=0.000)regardless of sex, indicating some beneficial mechanism in the maintenance of LTL. (4) The LTL of the 65～years old group in BLF (corresponding to the first offspring of the long-lived individual) was dramatically longer than that of the other families (BNLF, 1.24 vs 1.05, P=0.000. PLF, 1.24 vs 1.08, P=0.011. PNLF, 1.24 vs 1.13, P=0.021). In addition, the LTL of the oldest old (≥90 yrs) was similar with that of the 65～ years old in the three control families, indicating that the offspring of long-lived individuals might had inherited longer LTL from their parental generation.ConclusionsBama long-lived families present longer LTL with higher hereditary tendency which might be in part interpret the longevity phenomenon in the region.

【Key words】Telomere length; Longevity; Aging

端粒是位于染色体末端的特殊结构，对于维持染色体的稳定具有重要作用。端粒长度(TL)会随着细胞的分裂进行性缩短。当TL缩短达到某个界限时，端粒对染色体末端的保护作用消失，进而出现细胞的复制性衰老，因此，TL可用作细胞或个体衰老的生物学标记之一〔1〕。白细胞端粒长度(LTL)随年龄增大呈现的动态变化模式可综合反映端粒的遗传状况、修复能力、机体的炎症程度及氧化应激水平，忠实地记录细胞和机体的整个生命历程和生物学年龄，因此被认为是重要的衰老生物学标记。目前，用体细胞进行端粒动态变化的研究多使用白细胞作为模型〔2〕。广西巴马地区因其独特的长寿现象已成为研究人类长寿与衰老的基地之一。本研究对广西巴马地区长寿家系外周血白细胞进行相对TL的测定，探讨LTL在长寿家系内的遗传趋势及其与长寿的相关性。

1材料与方法

1.1对象主要为广西巴马地区长寿家系(BLF)，共得到1 301人，男744人，女557人，平均年龄(55.38±28.67)岁；另设3个对照组，分别为本地的非长寿家系(BNLF)，外地(广西百色地区平果县)的长寿家系(PLF)及非长寿家系(PNLF)。其中BNLF 283人，男171人，女112人，平均年龄(45.05±26.81)岁；PLF 308人，男193人，女115人，平均年龄(51.06±30.25)岁；PNLF 482人，男302人，女180人，平均年龄(39.65±25.34)岁，见表1。长寿家系定义为调查时家系中至少有1位≥90岁的老人，非长寿家系是与长寿家系无血缘关系且家族史中无≥90岁的老人。研究对象均为壮族，采样前已对受试群体进行常规问诊和体检，基本属于健康群体。

1.2标本的采集与处理抽取每个研究对象上肢肘静脉血4 ml，ACD抗凝，冻存备用。

1.3研究方法解冻冻存的外周血，用经典苯酚/氯仿法提取DNA，-20℃保存。TL测定参照文献〔3，4〕。

1.4统计学处理采用SPSS13.0软件，LTL资料为偏态分布，进行对数转化后转为正态分布。组间比较用t检验及协方差分析；LTL与年龄的相关关系用Spearson相关及偏相关分析。

表1BLF、BNLF、PLF、PNL四个家系的例数组成及年龄分布〔n(%)〕

年龄段(岁)性别BLF(n=1301)n年龄(岁)BNLF(n=283)n年龄(岁)PLF(n=308)n年龄(岁)PNLF(n=482)n年龄(岁)<15男799.44±3.31199.74±2.60247.04±3.362)4)696.56±3.023)5)女669.41±3.143010.52±3.22234.98±2.381)3)4)494)7.99±3.341)2)4)7)合计1459.43±3.224910.21±2.99476.03±3.073)5)1187.16±3.223)5)6)15~男18827.90±6.954424.80±7.182)5230.02±6.984)9628.83±7.214)女7726.38±6.812824.43±7.162125.38±8.151)264)26.15±6.04合计26527.46±6.937224.65±7.132)7328.68±7.584)12228.26±7.044)40~男32554.50±6.447450.59±6.733)6354.06±7.524)10150.43±7.443)6)女12053.83±6.37152)52.13±7.472250.64±8.162)454)54.04±8.291)合计44554.32±6.428950.85±6.843)8553.18±7.794)14651.54±7.873)65~男7168.27±2.913479.32±9.563)2668.58±3.495)3676.28±7.733)7)女2167.86±3.28393)83.38±7.101)3)74)69.14±5.345)603)7)75.83±6.863)5)6)合计9268.17±2.987381.49±8.533)3368.70±3.865)9676.00±7.163)5)7)90~男8193.04±2.96--2893.89±3.41--女27393.12±2.89--422)93.64±3.02--合计35493.10±2.91--7093.74±3.16--

与同家系同年龄段男性比较：1)P<0.05；与BLF比较：2)P<0.05，3)P<0.01；与BNLF比较：4)P<0.05，5)P<0.01；与PLF比较：6)P<0.05，7)P<0.01

2结果

2.1不同性别间的LTL除BNLF的40～年龄段和PLF的65～年龄段女性LTL明显长于男性外，各年龄段男性和女性的LTL均无明显差别(P>0.05)。见表2。

年龄段性别BLFnTLBNLFnTLPLFnTLPNLFnTL<15男791.52±0.52191.47±0.42241.55±0.68691.51±0.45女661.54±0.50301.35±0.52231.63±0.56491.37±0.47总1451.53±0.51491.39±0.48471.59±0.621181.45±0.4615~男1881.35±0.38441.34±0.44521.13±0.362)3)961.28±0.471)女771.36±0.45281.33±0.37211.15±0.45261.35±0.41总2651.35±0.40721.34±0.41731.13±0.392)3)1221.29±0.455)40~男3251.21±0.38741.20±0.31631.07±0.381)3)1011.22±0.385)女1201.23±0.37151.48±0.461)7)221.03±0.411)3)451.23±0.415)总4451.22±0.37891.25±0.35851.06±0.392)4)1461.22±0.396)65~男711.21±0.32341.02±0.291)260.99±0.281)361.12±0.40女211.34±0.38391.07±0.352)71.40±0.467)601.14±0.371)总921.24±0.34731.05±0.322)331.08±0.361)961.13±0.381)90~男811.15±0.37--280.89±0.181)--女2731.09±0.34--420.96±0.381)--总3541.11±0.34--700.93±0.321)--合计男7441.27±0.401711.23±0.381931.11±0.432)3)3021.29±0.446)女5571.22±0.417)1121.26±0.441151.17±0.512)1801.26±0.425)总13011.25±0.412831.24±0.403081.13±0.462)4)4821.28±0.446)

LTL为非正态分布，经对数转化后成为正态分布，表中显示的是原始资料的结果，而两个家系间的比较应用的是对数转化后的结果。与BLF比较:1)P<0.05，2)P<0.01；与BNLF比较：3)P<0.05，4)P<0.01；与PLF比较：5)P<0.05，6)P<0.01；与同家系同年龄段男性比较：7)P<0.05

2.2家系间LTL的比较BLF 90～年龄段的LTL明显长于PLF(P=0.000)，该趋势在不同性别分层后仍存在。同时，BLF在除<15年龄段外的其他年龄段的LTL显著长于PLF(P=0.011)。见表2。BLF 65～年龄段(近似于长寿老人的第一胎子女)的LTL长于BNLF、PLF及PNLF(均P=0.021)三个对照家系；同时，BLF 90～高龄段的LTL与三个对照家系 65～年龄段的水平相当(P=0.232、0.675、0.521)，提示BLF的子女可从亲代中遗传到较长的端粒。见表2。

2.3LTL与年龄的关系以性别和组别为控制变量，应用偏相关分析显示总体人群的LTL与年龄的相关系数为(n=2 374，r=-0.316，P=0.000)；控制组别的偏相关分析显示总体男性的LTL与年龄的相关系数为(n=1 410，r=-0.302，P=0.000)，女性为(n=964，r=-0.335，P=0.000)；控制性别的偏相关分析显示四个家系各自的LTL与年龄的相关系数分别为(BLF：r=-0.303，P=0.000；BNLF：r=-0.327，P=0.000；PLF：r=-0.389，P=0.000；PNLF：R=-0.252，P=0.000)。以上结果表明，LTL随年龄增大而逐渐缩短，这种变化趋势在性别分层后没有变化。

3讨论

本结果显示随年龄增大，LTL逐渐缩短，与其他学者的结果〔5~7〕一致，也与我们对该群体口腔黏膜细胞端粒长度(OTL)的研究结果一致〔3，4〕，说明LTL与衰老之间有密切关系，换言之，LTL可以当作衰老的生物学标记之一。

在各地的长寿研究结果中，女性的数量明显多于男性，本次调查也显示长寿女性的数量远多于男性，这与Tabatabaie等〔8〕、Boyden等〔9〕的研究结果一致，表明女性个体在长寿表型中有一定的优势〔3〕。有研究表明〔10〕，女性的端粒长于男性，其机制可能与雌激素的抗氧化效果有关。因此，有人推测女性的LTL长于男性，然而本次研究结果并非如此，各家系均没显示女性在LTL上的优势，尽管BNLF的40～年龄段和PLF的65～年龄段显示了女性LTL长于男性，但其可能与家系中年龄和性别构成不同及样本量过小有关。该结果与我们对该群体的OTL研究结果亦类似〔3〕。表明除LTL的变化对长寿及衰老的影响外，高寿的获得可能还存在其他因素〔3〕。

TL与人类(包括长寿老人)的生命寿限密切相关〔3，11〕。Atzmon等〔11〕对德系犹太百岁老人的研究发现，长寿老人的第一代子女与其相匹配的普通人相比具有较长的TL，说明TL在长寿群体中有一定的遗传优势。本研究中，该趋势在不同性别中均存在。同时，BLF在除<15年龄段外的其他年龄段的LTL显著长于PLF，这些差异可能主要受不同家系遗传背景、自然环境等因素的影响。长寿家系在巴马地区较普遍，巴马人群长期以来居住地偏僻、交通闭塞，婚姻半径小，致使其遗传背景较单一。而平果地区的长寿家系多为散发，遗传背景相对复杂，工业污染相对较大。两家系中处于较低年龄段个体的LTL比较并无差异，但随年龄的增加，却出现了明显变化，说明环境因素可能在LTL的缩短中起到一定作用。但我们的研究还仅是一项横向研究，尚无法比较两家系间的LTL缩短率。

BLF 65～年龄段的LTL长于BNLF、PLF及PNLF三个对照家系；同时，BLF 90～高龄段的LTL与三个对照家系65～的水平相当，该现象与Atzmon等〔11〕的结果类似，他们解释为高寿者之所以拥有较长的端粒，可能为生存差异所致，即端粒较短者由于各种衰老相关性疾病导致死亡而被淘汰出自然人群，获得高寿的个体因逃避了此类疾病及其所致的端粒缩短，故而端粒较长，再遗传给子代，使子代也保持了较长的端粒。

我们推测BLF的LTL长于PNLF，然而并没有得到预想的结果。在PNLF 15～年龄段的男性、65～年龄段的总体及女性中，均显示了BLF LTL短于PNLF，分析原因可能与PNLF的年龄构成偏小有关。首先，PNLF作为外地区的普通家系，没有长寿老人，导致其年龄构成总体上低于BLF；其次，PNLF<15岁年龄段的平均年龄均明显低于BLF。值得注意的是，PLF的LTL总体水平也小于PNLF，其原因可能也与年龄构成及样本量的差异有关。因此，有必要加大样本量进一步核实。

4参考文献

1Epel ES，Blackburn EH，Lin J，etal.Accelerated telomere shortening in response to life stress〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA，2004；101(49)：17312-5.

2Benetos A，Okuda K，Lajemi M，etal.Telomere length as an indicator of biological aging：the gender effect and relation with pulse pressure and pulse wave velocity〔J〕.Hypertension，2001；37(2 Part 2)：381-5.

3罗晓秋，吴华裕，刘承武，等.巴马地区壮族人群口腔粘膜细胞端粒的长度〔J〕.中国老年学杂志，2013；33(1)：17-20.

4罗晓秋，吴华裕，刘承武，等.广西巴马地区长寿家系口腔粘膜细胞端粒长度的研究〔J〕.中华老年医学杂志，2013；32(9)：1013-6.

5Slagboom PE，Droog S，Boomsma DI.Genetic determination of telomere size in humans：a twin study of three age groups〔J〕.Am J Hum Genet，1994;55(5)：876-82.

6Kimura M，Hjelmborg JV，Gardner JP，etal.Telomere length and mortality：a study of leukocytes in elderly Danish twins〔J〕.Am J Epidemiol，2008;167(7)：799-806.

7Njajou OT，Cawthon RM，Damcott CM，etal.Telomere length is paternally inherited and is associated with parental lifespan〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA，2007;104(29)：12135-9.

8Tabatabaie V，Atzmon G，Rajpathak SN，etal.Exceptional longevity is associated with decreased reproduction〔J〕.Aging (Albany NY)，2011;3(12)：1202-5.

9Boyden SE，Kunkel LM.High-density genomewide linkage analysis of exceptional human longevity identifies multiple novel loci〔J〕.PLoS One，2010;5(8)：e12432.

10Njajou OT，Hsueh WC，Blackburn EH，etal.Association between telomere length，specific causes of death，and years of healthy life in health，aging，and body composition，a population-based cohort study〔J〕.J Gerontol A Biol Sci Med Sci，2009;64(8)：860-4.

11Atzmon G，Cho M，Cawthon RM，etal.Evolution in health and medicine Sackler colloquium：Genetic variation in human telomerase is associated with telomere length in Ashkenazi centenarians〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA，2010;107(Suppl 1)：1710-7.

〔2014-10-11修回〕

(编辑郭菁/徐杰)