在血液中,寻找器官衰老的线索
2023年 12月 13日
10 浏览

本文来自微信公众号:原理 (ID:principia1687),作者:糖兽,题图来自:视觉中国

随着年龄的增长,我们的细胞会经历一系列的生化变化,导致器官受损,最终死亡。在一项于12月6日发表在《自然》杂志上的研究中,科学家通过追踪5676人的血液中的某些蛋白质水平,发现各个器官的衰老速度是不同的。当一个人身上的某个器官的衰老速度明显快于其他同龄人的相同器官时,那么这个人患上与该器官相关的疾病和死亡的风险都更高。

生物学年龄vs时序年龄

过去,许多研究都已经提出,一个人的生物学年龄与一系列复杂的生物标志物有关,它其实是不同于时序年龄的,即一个人的实际年龄。一些研究在细胞水平上确定了衰老的几个特征,比如DNA突变的积累和表观基因组的变化。在过去的十年里,科学家开发出了可以利用这些特征来估计一个人的生物学年龄的算法。

在新的研究中,研究人员为了探索器官如何衰老,他们首先分析了1398名健康人的血液样本中的近5000种蛋白质的水平。这些人的年龄在20至90岁之间,大多处于生命中后期。通过标记出基因在某个器官比在其他器官活跃4倍的所有蛋白质,他们确定了858种主要来自单一器官的器官特异性蛋白质,并将这些蛋白质的异常水平与相应器官的加速衰老、对疾病和死亡的易感性联系了起来。

与此同时,他们还训练了一种机器学习算法,这个算法能够以这些蛋白质的水平为基础,预测一个人的年龄。然后,研究人员使用这个算法来评估来自其他4000多人的血液样本,并通过评估他们的年龄来验证这一算法的准确性。

器官的年龄差异

接着,研究人员用识别出的蛋白质,对11个重要的器官、器官系统和组织进行了分析。这些器官分别是心脏、脂肪、肺、免疫系统、肾脏、肝脏、肌肉、胰腺、脑、脉管系统和肠。他们测量了每个人的血液中的器官特异性蛋白质的水平,发现虽然每个人体内的不同器官之间都表现出中度的同步衰老,但人体内的各个器官在衰老过程中基本上是各自独立的。

当研究人员将每个人的每个器官的生物学年龄与一群没有明显严重疾病的人的器官年龄进行比较时,发现在参与这项研究的5676人中,有18.4%的人至少有一个器官的衰老速度明显快于平均水平,这些人在未来15年患上特定器官疾病的风险更高。另外,约1.7%的人会出现多器官快速衰老的情况,他们的死亡率是没有任何明显迅速衰老器官的人的6.5倍。

在这项研究中,研究人员将加速衰老的器官定义为,通过算法得出的器官年龄比它在有着相同时序年龄的人群中的平均年龄高1个标准差。他们的研究结果表明,拥有这样一个加速衰老的器官,那么在未来15年内的死亡率会高出15%至50%,具体概率取决于是哪个器官受到了影响。

例如,心脏出现了加速衰老的人,患心力衰竭的风险会增加2.5倍。如果脑出现了加速衰老,那么他们在五年内出现认知能力下降的可能性会是那些有着年轻脑的人的1.8倍。另外,高于平均水平两个标准差以上的极度衰老的肾脏,与高血压和糖尿病之间具有很强的相关性。同样,极度衰老的心脏与心房颤动和心脏病发作之间也有很强的相关性。

进一步确认因果关系

这项探究表明,通过对与器官衰老相关的蛋白质进行测试,就可以发现一个表面上看起来健康的人体内的哪些器官正在加速衰老,也可以因此预测一个人患该器官相关疾病的风险。

但也有科学家指出,目前还不清楚这些蛋白质是推动衰老过程的原因还是衰老过程产生的副产物,也不能确定研究人员目前采用的算法预测的是患疾病的风险,还是仅仅反映疾病引起的蛋白质变化。

研究人员表示,如果能在5万或10万人身上展开进一步研究,并重现这一发现,那么这将意味着,通过检测血液中的蛋白质生物标记物,来监测表面上看起来健康的人的各个器官的状况,或许将有助于在出现临床症状之前,就展开指导干预治疗,也有助于开发出针对与衰老有关的健康问题的治疗方案,制定个性化的治疗计划。

参考来源:

https://med.stanford.edu/news/all-news/2023/12/aging-organs.html

https://www.nature.com/articles/d41586-023-03821-w

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06802-1

本文来自微信公众号:原理 (ID:principia1687),作者:糖兽