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免疫系统是保护身体免受病原体入侵的重要防线,但它一旦出错就可能会转头攻击自身的组织,造成器官损伤,这也是自身免疫性疾病发生的原因。在过往的研究中,科学家发现对自身免疫性疾病来说,男性与女性其实是“不公平”的,女性往往更容易遭受这类疾病的困扰。

像类风湿关节炎、多发性硬化症和硬皮病等许多自身免疫性疾病,女性患者比例明显更高。更有甚者,红斑狼疮患者中男女比例达到了1:9。许多研究正尝试破解这种性别差异背后的谜团,大多人将目光放在了性染色体上。

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图片来源:123RF

从基因层面来说,男性与女性最大的差异来自于X染色体比例不配对,由于男性携带的Y染色体所含基因信息较少,携带了两条X染色体的女性需要使其中一条失活以维持男女之间的基因平衡,否则过度编码X染色体上的信息会造成特定蛋白水平过高,造成细胞功能障碍。

而据最新发表于《细胞》的重磅研究,来自斯坦福大学的Howard Chang教授团队发现,恰好就是X染色体失活会极大提升自体免疫攻击发生的风险,这也是女性患病比例远远更高的原因。

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在X染色体失活过程中,一种名为XIST(X-Inactive Specific Transcript)的分子发挥着关键作用,它的编码基因存在于所有X染色体中,男性的X染色体也是如此。但它们只在X成对存在的时候才会被激活,且只会在一条X染色体激活。

最终生成的XIST分子本质是一类长非编码RNA,会盘绕在多余的X染色体周围。这种盘绕会引来蛋白质与之结合,从而达到关闭X染色体活性的作用。这种关闭不是绝对完全的,因此过去有研究推测那些遗漏的部分可能导致了自身免疫性疾病。

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▲研究示意图(图片来源:参考资料[3])

但新研究却发现XIST本身就足以引起自体免疫的攻击,最早在2015年,研究团队就发现XIST上会结合近100百种蛋白,它们有的是与RNA结合,还有些是蛋白之间结合,而这些蛋白又能携带一些DNA片段,构成了一个复杂的复合物,这可能引起了免疫系统的密切关注。

为了证实他们的推测,研究尝试直接在雄鼠的体内激活XIST,避免例如雌性激素水平等其他因素的干扰。作者通过基因工程构建了一批拥有改造XIST的雄鼠,他们可以通过化学分子来激活XIST,并且XIST激活后不会关闭雄性的X基因,否则雄性小鼠是无法存活的。

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▲人为激活XIST可使雄性小鼠也产生自身免疫性症状(图片来源:参考资料[3])

正常情况下,改造的XIST不会对雄性小鼠有任何影响,但在人为激活后,XIST会产生雌性体内一样的复合物。作者尝试给小鼠注射了红斑狼疮刺激物,结果只有那些被激活了XIST的雄鼠才会产生自身免疫反应,野生型雄鼠以及没有激活改造XIST的雄鼠则安然无恙。而激活了改造XIST的雄鼠产生红斑狼疮的比例与雌鼠无异,这也说明XIST激活后的复合物极大推动了自身免疫性疾病的发生。

研究者指出,只有XIST激活也是不够的,一定还需要引发自体免疫的条件,比如研究中是红斑狼疮的刺激剂,而现实中会有更多造成组织损伤的机制。作者在检测了一些患者样本后,发现血液中存在许多与XIST相关的自体免疫抗体,未来通过血检或许能够帮助我们预测自身免疫性疾病发生的风险,提前预防并减轻疾病症状。

参考资料:

[1] Stanford Medicine-led study shows why women are at greater risk of autoimmune disease. Retrieved February 2, 2024 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1032502

[2] Why autoimmune disease is more common in women: X chromosome holds clues. Retrieved February 2, 2024 from https://www.nature.com/articles/d41586-024-00267-6

[3] Xist ribonucleoproteins promote female sex-biased autoimmunity. Cell (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.037

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