Научници откривају кључне биолошке промене повезане са старењем у 40-им и 60-им годинама

У недавној студији објављеној у часопису Nature Aging, истраживачи из Сингапура и САД спровели су свеобухватно лонгитудинално кохортно профилисање (n=108) користећи најсавременије мулти-омичке технике како би идентификовали нелинеарну динамику људског старења. Кохорта студије обухватала је становнике Калифорније старости од 25 до 75 година, који су праћени до 6,8 година (медијана 1,7 година).

Студија је открила да само 6,6% молекуларних маркера показује линеарне промене са годинама, док значајан удео – 81% – показује нелинеарне обрасце, што истиче сложеност процеса старења. Анализа молекуларних маркера открила је да људско старење није линеаран процес, са драматичним поремећајима у одређеним биолошким путевима који се примећују око 44. и 60. године живота, као што су метаболизам алкохола и липида у 40. години живота и метаболизам угљених хидрата и имунолошка регулација у 60. години живота. Ови налази пружају невиђени увид у биолошке и молекуларне путеве повезане са људским старењем и представљају значајан корак напред у идентификовању терапијских интервенција против хроничних болести повезаних са старењем.

Старење се дефинише као пад физиолошких функција повезан са годинама, што је повезано са ризиком и развојем хроничних болести као што су дијабетес, неуродегенерација, рак и кардиоваскуларне болести.

Недавне студије које користе модерне системски засноване омик технологије високог протока показују да, супротно претходним веровањима, старење није линеаран процес. Студија је користила транскриптомику, протеомику, метаболомику и анализу микробиома како би истражила сложеност старења на молекуларном нивоу. Одређени старосни прагови могу послужити као кључни тренуци који одговарају значајним нелинеарним променама у метаболизму и молекуларним профилима. На пример, неуродегенеративне болести и кардиоваскуларне болести показују значајне врхове у преваленцији у популацији око 40 и 60 година старости.

Упркос овом релативно новом сазнању, литература се до сада фокусирала на биологију старења, уз претпоставку да је старење линеаран процес. Овакав приступ је можда замаглио механистичке увиде потребне за развој терапијских интервенција против болести повезаних са старењем, ометајући постизање продужења људског животног века и здравља у старости.

Циљ ове студије био је да се попуни ова празнина у литератури коришћењем низа метода дубоког мулти-омичког профилисања како би се испитале специфичне промене у биолошким и молекуларним путевима повезаним са различитим старосним групама одраслих. Студија је спроведена на кохорти здравих одраслих добровољаца из Калифорније, САД, старости од 25 до 75 година. Учесници су били подобни за студију без клиничке историје хроничних болести као што су анемија, кардиоваскуларне болести, рак, психијатријски поремећаји или баријатријска хирургија.

Током прикупљања почетних података, спроведени су модификовани тест супресије инсулина, тест глукозе у плазми на празан стомак и тест хемоглобина A1C (HbA1C) како би се утврдили инсулинска резистенција, дијабетес и просечни нивои глукозе код учесника. Поред тога, индекс телесне масе (ИТМ) учесника је забележен при уласку у студију и након праћења.

Студија је обухватила 108 учесника (51,9% жена) старости од 25 до 75 година (медијана 55,7). Учесници су давали узорке за мулти-омичке податке сваких 3-6 месеци (медијана праћења је била 1,7 година, максимум 6,8 година). Ова ригорозна лонгитудинална анализа омогућила је истраживачима да обухвате и линеарне и нелинеарне молекуларне промене повезане са старењем. Резултати мулти-омике истакли су важност нелинеарних приступа карактеризацији биолошког старења, показујући да је од испитаних молекула само 6,6% показало линеарне промене повезане са старењем, док је 81% показало нелинеарне обрасце.

Ови молекуларни обрасци били су изузетно конзистентни у свих седам мулти-омичких студија, што указује на дубоке биолошке импликације. Приступ груписања молекула по трајекторији, који је коришћен за груписање молекула према њиховој временској сличности, открио је присуство три различита кластера (кластери 5, 2 и 4).

Први је обухватао транскриптомски модул повезан са иРНК и аутофагијом, који је показао нагли пораст око 60. године. Овај пут одржава ћелијску хомеостазу и показује повећан ризик од болести повезаних са старењем. Други кластер је обухватао пут метаболизма фенилаланина, који обухвата нивое глукозе у серуму/плазми и нивое азота урее у крви, који се значајно повећавају око 60. године, што указује на пад функције бубрега и повећан ризик од кардиоваскуларних болести. Трећи кластер је обухватао путеве повезане са метаболизмом кофеина и биосинтезом незасићених масних киселина, који су важни за кардиоваскуларно здравље.

Да би боље разумели врхове микробиомске и молекуларне дисрегулације током старења, истраживачи су користили модификовани алгоритам анализе клизног прозора диференцијалне експресије (DE-SWAN). Резултати анализе истичу присуство два различита врха (гребена) који одговарају старости око 40 и 60 година, што је било конзистентно у свим мулти-омичким профилима (посебно протеомичким). Модули првог врха били су уско повезани са метаболизмом алкохола и липида, док су модули другог врха били повезани са поремећајима имуног система, функцијом бубрега и метаболизмом угљених хидрата.

Ова студија истиче изразито нелинеарну природу биолошких и молекуларних процеса повезаних са старењем људи, што је показано у седам различитих мулти-омичких студија. Студија је значајна по томе што додатно идентификује специфичне обрасце у процесу старења који се нагло повећавају око 40. и 60. године живота, што одговара биолошки значајној дисрегулацији метаболизма алкохола и липида (са 40 година старости) и имунолошкој дисфункцији, бубрежној функцији и метаболизму угљених хидрата (са 60 година старости).

„Ови богати мулти-омички подаци и приступ пружају дубље разумевање сложених процеса старења, за које верујемо да додају вредност постојећим истраживањима. Међутим, потребна су даља истраживања како би се потврдили и проширили ови налази, можда користећи веће кохорте како би се обухватила пуна сложеност старења.“