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中,其中稳定的化学能被转化为细胞可以直接利用的活跃化学能。
这也就意味着,如果线粒体出了问题,那些耗能多的细胞—脑细胞、肌细胞、心肌细胞等—将先受其害。
相比之下,那些不需要大量能量的细胞—如皮肤细胞和脂肪细胞—则不会受到太大影响。
费利西蒂的线粒体出了问题,这种问题自她出生起就一直伴随着她,但她对此全然不知。
直到最近,快40岁的费利西蒂才开始表现出症状。
这种病起病隐匿,且进展十分缓慢,费利西蒂甚至都没有察觉到异样。
直到有一天,她的丈夫发现她的眼睑开始下垂,她这才去看了眼科医生,医生检查后意识到问题没那么简单。
除了眼睑下垂,随着眼肌无力的加剧,费利西蒂的眼球也开始无法活动自如。
如果病情持续恶化,最终她的眼球将彻底无法活动,必须转过头才能看到左右两旁的东西。
但除了眼疾,她完全正常。
艾哈迈德从小就有些笨手笨脚,和小伙伴在操场上玩耍的时候,总是那个落在后面的孩子。
从十岁左右开始,他的双脚越来越站不稳了,开始用脚尖走路,这让他的母亲开始担心起来。
他在学校的表现也不好—对现在的他来说,一切似乎都急转直下。
心急如焚的母亲带他去看了儿科医生,医生检查发现艾哈迈德有肌无力的症状,而他之所以踮着脚尖走路,是因为紧绷的跟腱使他的双脚难以放平。
此外,和费利西蒂一样,艾哈迈德也有眼睑下垂和眼球活动受限的症状。
雅各布就没那么幸运了,他甚至没能活到一岁生日那一天。
刚出生没多久的雅各布就被查出患有贫血—他的骨髓无法产生足够的红细胞以满足身体的需要。
因为病情严重,他需要靠定期输血来维持生命。
此外,他的胰腺无法正常工作,导致他不能很好地吸收营养。
他血液中的乳酸含量始终居高不下,而且自出生那天起,他的肝脏就一直不好。
随着病情持续恶化,最终,不满一岁的雅各布因为肝脏衰竭离开了人世。
尽管我们这三位主人公—雅各布、艾哈迈德和费利西蒂—命运迥然不同,但他们的问题完全相同:他们体内的部分线粒体DNA存在大片段缺失突变。
由于某种原因,如果你的线粒体DNA大片段缺失,你很可能会患上以下三种疾病中的一种—慢性进行性眼外肌麻痹(icprogressiveexternalophthalmoplegia,CPEO)[98],就像费利西蒂那样;卡恩斯-赛尔综合征(Kearns-Sayresyndrome,KSS),像艾哈迈德那样;皮尔逊综合征(Pearsonsyndrome,PS),也就是雅各布的情况。
如果雅各布能活过婴儿期,几乎可以肯定的是,他最终也会表现出与艾哈迈德和费利西蒂类似的眼部症状。
虽然这三种疾病名称各异,但它们实际上属于同一种疾病,只是病情严重程度不同—慢性进行性眼外肌麻痹最轻,皮尔逊综合征最重。
在遗传学领域中,我们经常会碰到这种情况:有些我们以为一定会产生广泛影响的DNA改变,到头来产生的影响却出乎意料,线粒体DNA的突变就是个典型的例子。
在构成线粒体基因组的那16569个碱基对中,哪怕只是1个碱基对的改变都可能对多个器官造成严重损害,有时这种突变甚至会导致婴儿在出生后的几天内夭折。
既然如此,一个缺失了多达四分之三的线粒体DNA的人究竟为何只会患上眼病,而且还是过了数十年之久才出现症状的眼病呢?为什么同样是线粒体DNA缺失,雅各布没能活过婴儿期,艾哈迈德在童年时期就表现出各种严重症状,而费利西蒂除了眼睛有问题之外完全健康?
对于这些问题背后的原因,我们目前仍知之甚少。
唯一可以确定的是,这一切与细胞内相互独立的线粒体基因组有关。
线粒体基因组的这一特性,意味着一个细胞内很可能有不止一个版本的线粒体基因组。
这可能是无害变异;也可能是因为这些基因组拷贝中有些完全正常,而另一些则发生了有害变异,如DNA片段的缺失等。
这种同一细胞内两种线粒体基因组共存的情况可以用一个专门的术语来描述:异质性(heteroplasmy)。
不难想象,如果细胞中大部分染色体基因组拷贝都正常,其产生的问题应该会比几乎所有线粒体DNA都是异常的情况要轻得多。
这至少在一定程度上解释了费利西蒂和雅各布的不同命运:倘若我们能进入他们体内的每一个细胞,清点其中包含的正常与异常线粒体基因组拷贝的数目,我们很可能会发现费利西蒂的细胞内有很多正常的拷贝,雅各布的细胞中则是异常拷贝占多数。
正常的线粒体基因组拷贝越少,线粒体的功能越失调,对健康的威胁就越大,发病时间自然也越早。
这就引出了另一个问题。
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