Учените са открили ключови биологични промени, свързани с възрастта, през 40-те и 60-те години.

В скорошно проучване, публикувано в Nature Aging, изследователи от Сингапур и САЩ проведоха цялостно надлъжно кохортно профилиране (n=108), използвайки най-съвременни мулти-омични техники, за да идентифицират нелинейната динамика на човешкото стареене. Кохортата на изследването включваше жители на Калифорния на възраст от 25 до 75 години, които бяха проследявани до 6,8 години (медиана 1,7 години).

Проучването установи, че само 6,6% от молекулярните маркери показват линейни промени с възрастта, докато значителна част – 81% – показват нелинейни модели, което подчертава сложността на процеса на стареене. Анализът на молекулярните маркери разкри, че човешкото стареене не е линеен процес, с драматични нарушения в определени биологични пътища, наблюдавани около 44 и 60-годишна възраст, като например метаболизма на алкохола и липидите на 40-годишна възраст и метаболизма на въглехидратите и имунната регулация на 60-годишна възраст. Тези открития предоставят безпрецедентна представа за биологичните и молекулярните пътища, свързани със стареенето на човека, и представляват значителна стъпка напред в идентифицирането на терапевтични интервенции срещу свързаните с възрастта хронични заболявания.

Стареенето се определя като спад във физиологичните функции, свързан с възрастта, което е свързано с риска и развитието на хронични заболявания като диабет, невродегенерация, рак и сърдечно-съдови заболявания.

Скорошни проучвания, използващи съвременни системно-базирани високопроизводителни омически технологии, показват, че противно на предишните схващания, стареенето не е линеен процес. В проучването са използвани транскриптомика, протеомика, метаболомика и микробиомен анализ, за да се изследва сложността на стареенето на молекулярно ниво. Определени възрастови прагове могат да служат като ключови моменти, съответстващи на значителни нелинейни промени в метаболизма и молекулярните профили. Например, невродегенеративните заболявания и сърдечно-съдовите заболявания показват значителни пикове в разпространението си сред населението на възраст около 40 и 60 години.

Въпреки това сравнително ново знание, литературата досега се фокусира върху биологията на стареенето, с допускането, че стареенето е линеен процес. Този подход може да е замъглил механистичните прозрения, необходими за разработване на терапевтични интервенции срещу свързаните с възрастта заболявания, възпрепятствайки постигането на удължаване на човешкия живот и здраве в напреднала възраст.

Целта на това проучване беше да се запълни тази празнина в литературата чрез използване на набор от методи за дълбоко мулти-омично профилиране, за да се изследват специфични промени в биологичните и молекулярните пътища, свързани с различни възрастови групи възрастни. Проучването е проведено върху кохорта от здрави възрастни доброволци от Калифорния, САЩ, на възраст от 25 до 75 години. Участниците бяха допустими за проучването без клинична анамнеза за хронични заболявания като анемия, сърдечно-съдови заболявания, рак, психиатрични разстройства или бариатрична хирургия.

По време на събирането на изходни данни бяха проведени модифициран тест за инсулинова супресия, тест за плазмена глюкоза на гладно и тест за хемоглобин A1C (HbA1C), за да се определят инсулиновата резистентност, диабетът и средните нива на глюкоза при участниците. Освен това, индексът на телесна маса (ИТМ) на участниците беше записан при включване в проучването и при проследяване.

Проучването включва 108 участници (51,9% жени) на възраст от 25 до 75 години (медиана 55,7). Участниците предоставяха проби за мулти-омични данни на всеки 3-6 месеца (медианата на проследяване беше 1,7 години, максимумът 6,8 години). Този строг лонгитудинален анализ позволи на изследователите да уловят както линейни, така и нелинейни молекулярни промени, свързани със стареенето. Резултатите от мулти-омичните изследвания подчертават значението на нелинейните подходи за характеризиране на биологичното стареене, показвайки, че от изследваните молекули само 6,6% показват линейни промени, свързани с възрастта, докато 81% показват нелинейни модели.

Тези молекулярни модели бяха забележително последователни във всичките седем мулти-омични изследвания, което предполага дълбоки биологични последици. Подходът за клъстеризиране на траектории, използван за групиране на молекули по тяхното времево сходство, разкри наличието на три отделни клъстера (клъстери 5, 2 и 4).

Първият включва транскриптомичен модул, свързан с иРНК и автофагия, който показва рязко увеличение около 60-годишна възраст. Този път поддържа клетъчната хомеостаза и демонстрира повишен риск от заболявания, свързани със стареенето. Вторият клъстер включва пътя на метаболизма на фенилаланина, обхващащ серумните/плазмените нива на глюкоза и нивата на урейния азот в кръвта, които се увеличават значително около 60-годишна възраст, което показва намаляване на бъбречната функция и повишен риск от сърдечно-съдови заболявания. Третият клъстер включва пътища, свързани с метаболизма на кофеина и биосинтеза на ненаситени мастни киселини, които са важни за сърдечно-съдовото здраве.

За да разберат по-добре пиковете на микробиомната и молекулярна дисрегулация по време на стареенето, изследователите са използвали модифициран алгоритъм за анализ на диференциалния израз с плъзгащ се прозорец (DE-SWAN). Резултатите от анализа подчертават наличието на два отделни пика (гребена), съответстващи на възраст около 40 и 60 години, което е последователно във всички мулти-омични профили (особено протеомичните). Модулите на първия пик са тясно свързани с алкохолния и липидния метаболизъм, докато модулите на втория пик са свързани с нарушения на имунната система, бъбречната функция и въглехидратния метаболизъм.

Настоящото изследване подчертава силно нелинейния характер на биологичните и молекулярните процеси, свързани със стареенето при човека, както е демонстрирано в седем различни мулти-омични изследвания. Изследването е забележително с това, че допълнително идентифицира специфични модели в процеса на стареене, които се увеличават рязко около 40 и 60-годишна възраст, съответстващи на биологично значима дисрегулация на алкохолния и липидния метаболизъм (на 40-годишна възраст) и имунна дисфункция, бъбречна функция и въглехидратен метаболизъм (на 60-годишна възраст).

„Тези богати мулти-омични данни и подход осигуряват по-задълбочено разбиране на сложните процеси на стареене, което според нас добавя стойност към съществуващите изследвания. Необходими са обаче допълнителни проучвания, за да се валидират и разширят тези открития, може би с използване на по-големи кохорти, за да се обхване пълната сложност на стареенето.“