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出现内脏左右长反了的怪事,这个家伙脱不了干系

本帖由 漂亮的石头2015-09-08 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    [​IMG]
    「镜面人」的生物学基础是什么?

    [​IMG] 知乎用户,细胞生物学/遗传学

    正好以前看过这方面的文献,粗略的来答一下,有不对的请指正。

    一般所说的“镜面人”其实是内脏逆位(situs inversus)。维基百科上的定义是

    Situs inversus is a congenital condition in which the major visceral organs are reversed or mirrored from their normal positions.​

    一般的 Situs inversus 表面上看没有任何异样,而且很健康,不检查也很难发现异常。但也有少数会并发如先天性心脏疾病等多种先天性病变。这种病的病因牵扯到了人的发育到底是怎么区分左右的?

    先说一个名词,纤毛

    真核细胞表面伸出的、能运动的突起。​

    你可以理解为是细胞的“运动器官”,但是它又不仅仅能只是帮助细胞运动,还具有一定的“感觉功能”,类似于细胞的“感觉器官”。所以你可以想象一旦纤毛出了毛病,人的发育会出现多么严重的问题。

    纤毛可以分为三种:

    • 运动纤毛
    • 感觉纤毛
    • 节纤毛

    前两个看名字就能知道是干嘛的吧。。。而最后一个节纤毛,它只在胚胎发育中的腹侧节点(node)处短暂存在,这种纤毛的功能兼具了“运动”和“感觉”。因而,它们就会在这个节点里,以一个倾斜的角度,不停地摇动,嗯,就像一个个螺旋桨一样。当然,它们的目的不是为了使胚胎前进,而是为了使胚胎附近的液体产生一个从右向左的流动,而这个流动的信息又被这节纤毛给检测到并传回细胞内,转化成细胞可识别的生化信号及一系列信号通路,从而启动身体发育的左右区分。(当然这只是其中一种假说而已,还有别的比如说纤毛导致液体流动然后营养物质不均匀分布等,至今仍没有一个确切的定论。但是有一个可以确定的,就是肯定跟纤毛有关。)

    [​IMG]

    图片来自 Babu D, Roy S. 2013 Left–right asymmetry: cilia stir up new surprises in the node. Open Biol 3: 130052.(图侵删)

    所以,节纤毛乃至它的信号通路受损,便会导致身体左右不分乃至内脏逆位的发生。关于影响纤毛发育的基因,人类已知的至少有 27 个,这些基因多是影响了纤毛的结构、调节、组装等。

    [​IMG]

    表格来自

    Kurkowiak M, Ziętkiewicz E, Witt M. J Med Genet 2015;52:1–9.(图侵删)

    这里面有数个已被证实是与内脏逆位等影响左右发育相关的基因,如DNAH5CCDC40HYDIN等。

    DNAH5是因其编码动力蛋白重链 5 而命名,该蛋白是纤毛中外动力臂(Outer dynein)的主要动力分子;CCDC40则是编码纤毛连接蛋白 - 动力蛋白调控复合体(Nexin-Dynein regulatory complex,N-DRC)和内动力臂(Inner dynein)的基因之一;HYDIN基因的突变,影响的是纤毛的中央微管(即图中的 Central microtubules pairs),可以使得纤毛的振幅发生异常。

    [​IMG]

    图片来自

    维基百科 - 纤毛 https://en.wikipedia.org/wiki/Cilium(图侵删)

    反正,总之,这些能够使得节纤毛结构、功能发生异常的基因的变异,都有可能会导致题中所说的内脏逆位。至于还有没有更多的相关基因,还有待人们的进一步发现。

    以上,好久以前看的文章了,只记得个大概了。有空把文章再翻一遍再补充。

    最后再来一句,图侵删。

    查看知乎原文
     
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