Para saintis menemui perubahan biologi penting berkaitan usia dalam 40-an dan 60-an

Dalam kajian terbaru yang diterbitkan dalam Nature Aging, penyelidik dari Singapura dan AS menjalankan pemprofilan kohort membujur yang komprehensif (n=108) menggunakan teknik multi-omik terkini untuk mengenal pasti dinamik bukan linear penuaan manusia. Kohort kajian termasuk penduduk California berumur 25 hingga 75 tahun, yang diikuti sehingga 6.8 tahun (median 1.7 tahun).

Kajian mendapati bahawa hanya 6.6% penanda molekul menunjukkan perubahan linear dengan umur, manakala bahagian yang ketara - 81% - menunjukkan corak bukan linear, menonjolkan kerumitan proses penuaan. Analisis penanda molekul mendedahkan bahawa penuaan manusia bukanlah proses linear, dengan gangguan dramatik dalam laluan biologi tertentu yang diperhatikan sekitar 44 dan 60 tahun, seperti metabolisme alkohol dan lipid pada usia 40 tahun dan metabolisme karbohidrat dan peraturan imun pada usia 60 tahun. Penemuan ini memberikan gambaran yang belum pernah berlaku sebelum ini ke dalam laluan biologi dan proses penuaan molekul yang penting dalam mengenal pasti laluan terapeutik langkah ke hadapan manusia yang penting dan yang dikaitkan dengan laluan terapeutik yang penting bagi manusia dalam mengenal pasti laluan terapeutik ke hadapan yang penting. penyakit kronik yang berkaitan dengan usia.

Penuaan ditakrifkan sebagai penurunan dalam fungsi fisiologi yang berkaitan dengan usia, yang dikaitkan dengan risiko dan perkembangan penyakit kronik seperti diabetes, neurodegenerasi, kanser, dan penyakit kardiovaskular.

Kajian terkini yang menggunakan teknologi omik pemprosesan tinggi berasaskan sistem moden menunjukkan bahawa, bertentangan dengan kepercayaan sebelumnya, penuaan bukanlah proses linear. Kajian itu menggunakan analisis transkriptomi, proteomik, metabolomik, dan mikrobiom untuk meneroka kerumitan penuaan pada peringkat molekul. Ambang umur tertentu boleh berfungsi sebagai detik penting yang sepadan dengan perubahan tak linear yang ketara dalam metabolisme dan profil molekul. Sebagai contoh, penyakit neurodegeneratif dan penyakit kardiovaskular menunjukkan kemuncak yang ketara dalam kelaziman dalam populasi sekitar 40 dan 60 tahun.

Walaupun pengetahuan yang agak baru ini, kesusasteraan setakat ini memberi tumpuan kepada biologi penuaan, dengan andaian bahawa penuaan adalah proses linear. Pendekatan ini mungkin telah mengaburkan pandangan mekanistik yang diperlukan untuk membangunkan campur tangan terapeutik terhadap penyakit berkaitan usia, menghalang pencapaian memanjangkan jangka hayat dan kesihatan manusia pada usia tua.

Matlamat kajian ini adalah untuk menangani jurang ini dalam kesusasteraan dengan menggunakan bateri kaedah profil multi-omik yang mendalam untuk mengkaji perubahan khusus dalam laluan biologi dan molekul yang dikaitkan dengan kumpulan umur dewasa yang berbeza. Kajian itu dijalankan ke atas kohort sukarelawan dewasa yang sihat dari California, Amerika Syarikat, berumur 25 hingga 75 tahun. Peserta layak untuk kajian tanpa sejarah klinikal penyakit kronik seperti anemia, penyakit kardiovaskular, kanser, gangguan psikiatri atau pembedahan bariatrik.

Semasa pengumpulan data asas, ujian penindasan insulin yang diubah suai, ujian glukosa plasma puasa dan ujian hemoglobin A1C (HbA1C) telah dilakukan untuk menentukan rintangan insulin, diabetes dan paras glukosa purata dalam peserta. Selain itu, indeks jisim badan (BMI) peserta direkodkan pada kemasukan kajian dan susulan.

Kajian itu melibatkan 108 peserta (51.9% wanita) berumur 25 hingga 75 tahun (median 55.7). Peserta menyediakan sampel untuk data multi-omics setiap 3-6 bulan (median susulan ialah 1.7 tahun, maksimum 6.8 tahun). Analisis longitudinal yang ketat ini membolehkan para penyelidik menangkap kedua-dua perubahan molekul linear dan bukan linear yang berkaitan dengan penuaan. Keputusan multi-omics menyerlahkan kepentingan pendekatan bukan linear untuk mencirikan penuaan biologi, menunjukkan bahawa daripada molekul yang diperiksa, hanya 6.6% menunjukkan perubahan linear yang berkaitan dengan umur, manakala 81% menunjukkan corak bukan linear.

Corak molekul ini sangat konsisten di semua tujuh kajian multi-omik, mencadangkan implikasi biologi yang mendalam. Pendekatan pengelompokan trajektori yang digunakan untuk mengumpulkan molekul mengikut persamaan temporal mereka mendedahkan kehadiran tiga kelompok yang berbeza (kelompok 5, 2, dan 4).

Yang pertama termasuk modul transkriptomi yang berkaitan dengan mRNA dan autophagy, yang menunjukkan peningkatan mendadak sekitar umur 60 tahun. Laluan ini mengekalkan homeostasis selular dan menunjukkan peningkatan risiko penyakit yang berkaitan dengan penuaan. Kelompok kedua termasuk laluan metabolisme fenilalanin, meliputi paras glukosa serum/plasma dan paras nitrogen urea darah, yang meningkat dengan ketara sekitar umur 60 tahun, menunjukkan penurunan dalam fungsi buah pinggang dan peningkatan risiko penyakit kardiovaskular. Kelompok ketiga termasuk laluan yang berkaitan dengan metabolisme kafein dan biosintesis asid lemak tak tepu, yang penting untuk kesihatan kardiovaskular.

Untuk lebih memahami kemuncak disregulasi mikrobiom dan molekul semasa penuaan, para penyelidik menggunakan algoritma analisis tetingkap gelongsor ekspresi pembezaan (DE-SWAN) yang diubah suai. Hasil analisis menyerlahkan kehadiran dua puncak yang berbeza (rabung) sepadan dengan umur sekitar 40 dan 60 tahun, yang konsisten merentas semua profil multi-omik (terutamanya proteomik). Modul puncak pertama dikaitkan rapat dengan metabolisme alkohol dan lipid, manakala modul puncak kedua dikaitkan dengan gangguan sistem imun, fungsi buah pinggang, dan metabolisme karbohidrat.

Kajian ini menyerlahkan sifat sangat tidak linear proses biologi dan molekul yang dikaitkan dengan penuaan manusia, seperti yang ditunjukkan dalam tujuh kajian multi-omik yang berbeza. Kajian ini penting kerana ia mengenal pasti lebih lanjut corak tertentu dalam proses penuaan yang meningkat secara mendadak sekitar 40 dan 60 tahun, sepadan dengan disregulasi biologi alkohol dan metabolisme lipid yang ketara (pada usia 40 tahun) dan disfungsi imun, fungsi buah pinggang, dan metabolisme karbohidrat (pada usia 60 tahun).

"Data dan pendekatan multi-omik yang kaya ini memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang proses penuaan yang kompleks, yang kami percaya menambah nilai kepada penyelidikan sedia ada. Walau bagaimanapun, kajian lanjut diperlukan untuk mengesahkan dan mengembangkan penemuan ini, mungkin menggunakan kohort yang lebih besar untuk menangkap kerumitan penuh penuaan."