به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Nature Aging منتشر شده است، محققان در سنگاپور و ایالات متحده پروفایل‌های جامعی از یک گروه طولی (108 = n) با استفاده از تکنیک‌های چند omics نسل بعدی برای آشکار کردن پویایی غیرخطی پیری انسان انجام دادند. گروه مطالعه شامل افراد مقیم کالیفرنیا بین سنین 25 تا 75 سال بود که تا 6.8 سال (متوسط ​​= 1.7 سال) پیگیری شدند. این مطالعه نشان داد که تنها 6.6 درصد از نشانگرهای مولکولی تغییرات خطی مرتبط با سن را نشان می‌دهند، در حالی که 81 درصد قابل توجهی الگوهای غیرخطی را نشان می‌دهند که پیچیدگی فرآیند پیری را برجسته می‌کند. نشانگرهای مولکولی که در طول این مطالعه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت نشان داد که پیری انسان یک فرآیند خطی نیست و سن تقویمی حدود 44 و 60 سال نشان دهنده اختلال در تنظیم مسیرهای بیولوژیکی خاص، مانند متابولیسم الکل و لیپید در طول انتقال 40 ساله و متابولیسم کربوهیدرات‌ها و تنظیم ایمنی است. در دوران گذار 60 ساله این یافته‌ها بینش‌های بی‌سابقه‌ای را در مورد مسیرهای (هم بیولوژیکی و هم مولکولی) مرتبط با پیری انسان ارائه می‌کنند و جهشی قابل‌توجه در شناسایی مداخلات درمانی علیه بیماری‌های مزمن مرتبط با سن ارائه می‌دهند.

پیش زمینه

پیری به عنوان زوال مرتبط با زمان عملکردهای فیزیولوژیکی مرتبط با سلامت و بقا تعریف می‌شود. دهه‌ها تحقیق نشان داده است که این تغییرات فیزیولوژیکی به شدت با خطر و بروز بیماری‌های مزمن، از جمله دیابت، تخریب عصبی، سرطان‌ها و بیماری‌های قلبی عروقی (CVDs) مطابقت دارد. تحقیقات اخیر با استفاده از فناوری‌های omics نسل بعدی، در سطح سیستم و توان عملیاتی بالا نشان می‌دهد که برخلاف تصور قبلی، پیری یک فرآیند خطی نیست. این مطالعه از تکنیک‌هایی مانند رونویسی، پروتئومیکس، متابولومیک و آنالیز میکروبیوم برای کشف پیچیدگی پیری در سطح مولکولی استفاده کرد. سن‌های زمانی خاص ممکن است به‌عنوان آستانه‌های مربوط به نرخ‌های متابولیسم غیرخطی قابل‌توجه و تغییرات پروفایل مولکولی باشد. برای مثال، هم بیماری‌های عصبی و هم بیماری‌های قلبی عروقی به افزایش قابل توجهی در شیوع در سطح جمعیت در حدود 40 و 60 سال شناخته شده‌اند. متأسفانه، با وجود این دانش نسبتاً جدید، منابع تاکنون عمدتاً زیست‌شناسی پیری را با این فرض که پیری یک فرآیند خطی است بررسی کرده است. این رویکرد به طور بالقوه بینش‌های مکانیکی ضروری برای توسعه مداخلات درمانی در برابر بیماری‌های مرتبط با افزایش سن را پنهان کرده است، که مانع از تلاش برای افزایش طول عمر انسان و سالمندان سالم تر می‌شود.

در مورد مطالعه

هدف مطالعه حاضر پرداختن به این شکاف در منابع با استفاده از فن‌آوری‌های پروفایل چندگانه عمیق برای بررسی تغییرات خاص در مسیرهای بیولوژیکی و مولکولی مرتبط با گروه‌های سنی مختلف بزرگسالان است. این مطالعه بر روی گروهی از داوطلبان بالغ سالم از کالیفرنیا، ایالات متحده (ایالات متحده) بین سنین 25 تا 75 سال انجام شد. شرکت‌کنندگان در صورتی که فاقد سابقه بالینی بیماری‌های مزمن از جمله کم‌خونی، CVD، سرطان بودند، واجد شرایط مطالعه بودند. ، بیماری روانی یا جراحی چاقی. جمع آوری داده‌های پایه شامل آزمایش سرکوب انسولین اصلاح شده، آزمایش گلوکز پلاسما ناشتا (FPG) و آزمایش هموگلوبین A1C (HbA1C) برای تعیین حساسیت به انسولین، دیابت و سطح متوسط ​​گلوکز شرکت کنندگان بود. علاوه بر این، شاخص‌های توده بدنی (BMIs) شرکت کنندگان در ثبت نام مطالعه و پیگیری ثبت شد. 5405 نمونه بیولوژیکی (شامل 1440 نمونه خون، 926 نمونه مدفوع، 1116 نمونه سواب پوستی، 1001 نمونه سواب دهانی و 922 نمونه سواب بینی) جمع آوری شد es، 66 سیتوکین، 51 آزمایش آزمایشگاهی بالینی، 846 لیپید، 52،460 تاکسون میکروبیوم روده، 8،947 تاکسون میکروبیوم پوست، 8،947 تاکسون میکروبیوم دهان و 52،460 تاکسون میکروبیوم بینی) به دست آمد که منجر به 246،507،456،40 داده شد. منبع آزمایش‌های چندین اومیکس شامل هفت ارزیابی متمایز، یعنی 1. ترانس کریپتومیکس (با استفاده از RNA استخراج شده از سلول‌های تک هسته‌ای خون محیطی منجمد شده با فلاش [PBMCs])، 2. پروتئومیکس (با استفاده از کروماتوگرافی مایع نمونه‌های پلاسمای شرکت‌کنندگان)، 3. هدفمند نبودن متابولومیک (با استفاده از پروفایل‌های متابولیت مشتق شده از پلاسما تولید شده از طریق کروماتوگرافی مایع فاز معکوس [RPLC] و کروماتوگرافی برهمکنش آبدوست [HILIC])، 4. داده‌های سیتوکین (برگرفته از سنجش‌های مولتی پلکس مبتنی بر Luminex از پلاسمای شرکت کنندگان)، 5. (لیپیدومیکس پلاسما) با استفاده از طیف سنجی تحرک افتراقی)، 6. تجزیه و تحلیل میکروبیوم (با استفاده از توالی ژنومی نمونه‌های مدفوع، پوست، دهان و بینی شرکت کنندگان)، و 7. تست‌های آزمایشگاهی استاندارد بالینی (پانل متابولیک، شمارش کامل خون، پانل‌های کلیه و کبد، بالا). حساسیت پروتئین واکنشی C [hsCRP] و غیره).

یافته‌های مطالعه

گروه مطالعه شامل 108 شرکت کننده (51.9 درصد زن) بین سنین 25 تا 75 سال (متوسط ​​55.7) بود. شرکت کنندگان برای داده‌های چند omics هر 3-6 ماه نمونه برداری شدند (متوسط ​​دوره پیگیری = 1.7 سال، حداکثر = 6.8 سال). این تحلیل طولی دقیق به محققان این امکان را داد که تغییرات مولکولی خطی و غیرخطی مرتبط با پیری را ثبت کنند. یافته‌های چندین اومیکس اهمیت رویکردهای غیرخطی در توصیف پیری بیولوژیکی را با آشکار کردن این موضوع نشان می‌دهد که از مولکول‌های مورد بررسی، تنها 6.6 درصد تغییرات خطی مرتبط با سن را نشان می‌دهند، در حالی که 81.0 درصد الگوهای غیرخطی را نشان می‌دهند. نکته مهم این است که این الگوهای مولکولی به طور شگفت انگیزی در تمام هفت تحقیق چند omics سازگار بودند و نشان می‌دهد که این تغییرات پیامدهای بیولوژیکی عمیقی دارند. یک رویکرد تجزیه و تحلیل خوشه‌بندی مسیر به کار گرفته شده برای گروه‌بندی مولکول‌ها با شباهت زمانی آن‌ها، حضور سه خوشه مجزا (خوشه‌های 5، 2، و 4) را نشان داد. اولین مورد شامل mRNA و ماژول رونویسی مرتبط با اتوفاژی بود که افزایش چشمگیری را در حدود 60 سالگی نشان داد. این مسیر هموستاز سلولی را حفظ می‌کند و افزایش خطر بیماری مرتبط با پیری را نشان می‌دهد. دومی‌شامل یک مسیر متابولیسم فنیل آلانین است که گلوکز سرم/پلاسما و نیتروژن اوره خون را در خود محصور می‌کند، که هر دو به طور قابل ملاحظه ای در حدود 60 سالگی افزایش می یابند و کاهش عملکرد کلیه و افزایش خطر CVD را برجسته می‌کنند. سومین مسیر شامل مسیرهای مربوط به متابولیسم کافئین و بیوسنتز اسیدهای چرب غیراشباع است که برای سلامت قلب و عروق حیاتی است. برای روشن کردن بهتر اوج‌های میکروبیوم و اختلال در تنظیم مولکول در سراسر فرآیند پیری بزرگسالان، محققان از الگوریتم تحلیل پنجره کشویی بیان متفاوت (DE-SWAN) استفاده کردند. یافته‌های تجزیه و تحلیل وجود دو قله برجسته (قله) مربوط به 40 و  60 سال را نشان می‌دهد که در طیف کاملی از پروفایل‌های چند omics (به ویژه پروتئومیکس) سازگار است. ماژول‌ها در اولین پیک به شدت با متابولیسم الکل و چربی در ارتباط بودند. در مقابل، آن‌هایی که در پیک دوم قرار داشتند به شدت با اختلال عملکرد ایمنی، عملکرد کلیه و متابولیسم کربوهیدرات در ارتباط بودند.

نتیجه گیری

مطالعه حاضر ماهیت بسیار غیرخطی فرآیندهای بیولوژیکی و مولکولی مرتبط با پیری انسان را برجسته می‌کند، همانطور که توسط هفت تحقیق متمایز چند omics نشان داده شده است. این مطالعه از این جهت قابل توجه است که علاوه بر این الگوهای خاصی را در فرآیند پیری شناسایی می‌کند که به طور چشمگیری در حدود 40 و 60 سال افزایش می‌یابد، که مربوط به اختلال بیولوژیکی معنی‌دار متابولیسم الکل و لیپید (در حدود 40 سال) و اختلال عملکرد سیستم ایمنی، عملکرد کلیه و متابولیسم کربوهیدرات است. (در حدود60 سال). این داده‌های جامع چند omics و رویکرد به درک دقیق‌تری از پیچیدگی‌های موجود در فرآیند پیری اجازه می‌دهد، که فکر می‌کنیم به مجموعه تحقیقات موجود ارزش می‌افزاید. با این حال، تحقیقات بیشتری، به طور بالقوه ترکیب گروه‌های بزرگتر برای به تصویر کشیدن پیچیدگی کامل پیری، برای تایید و گسترش این یافته‌ها مورد نیاز است.

پایان مطلب./