Znanstveniki so odkrili ključne biološke spremembe, povezane s starostjo v 40. in 60. letih.

V nedavni študiji, objavljeni v reviji Nature Aging, so raziskovalci iz Singapurja in ZDA izvedli obsežno longitudinalno kohortno profiliranje (n=108) z uporabo najsodobnejših multiomičnih tehnik za identifikacijo nelinearne dinamike staranja pri ljudeh. V študijsko kohorto so bili vključeni prebivalci Kalifornije, stari od 25 do 75 let, ki so jih spremljali do 6,8 let (mediana 1,7 let).

Študija je pokazala, da se je le 6,6 % molekularnih markerjev s starostjo spreminjalo linearno, medtem ko je znaten delež – 81 % – kazal nelinearne vzorce, kar poudarja kompleksnost procesa staranja. Analiza molekularnih markerjev je pokazala, da staranje človeka ni linearen proces, z dramatičnimi motnjami v nekaterih bioloških poteh, opaženih okoli 44. in 60. leta starosti, kot sta presnova alkohola in lipidov pri 40. letu ter presnova ogljikovih hidratov in imunska regulacija pri 60. letu starosti. Te ugotovitve ponujajo doslej neverjeten vpogled v biološke in molekularne poti, povezane s staranjem človeka, in predstavljajo pomemben korak naprej pri odkrivanju terapevtskih posegov proti kroničnim boleznim, povezanim s starostjo.

Staranje je opredeljeno kot upad fizioloških funkcij, povezan s starostjo, kar je povezano s tveganjem in razvojem kroničnih bolezni, kot so sladkorna bolezen, nevrodegeneracija, rak in srčno-žilne bolezni.

Nedavne študije, ki uporabljajo sodobne visokozmogljive omične tehnologije, ki temeljijo na sistemih, kažejo, da staranje v nasprotju s prejšnjimi prepričanji ni linearen proces. V študiji so uporabili transkriptomiko, proteomiko, metabolomiko in analizo mikrobioma za raziskovanje kompleksnosti staranja na molekularni ravni. Določeni starostni pragovi lahko služijo kot ključni trenutki, ki ustrezajo pomembnim nelinearnim spremembam v presnovi in molekularnih profilih. Na primer, nevrodegenerativne bolezni in bolezni srca in ožilja kažejo znatne vrhove v razširjenosti pri populaciji, stari okoli 40 in 60 let.

Kljub temu relativno novemu znanju se je literatura doslej osredotočala na biologijo staranja, s predpostavko, da je staranje linearen proces. Ta pristop je morda zakril mehanistične vpoglede, potrebne za razvoj terapevtskih posegov proti boleznim, povezanim s starostjo, in oviral doseganje podaljšanja življenjske dobe in zdravja ljudi v starosti.

Cilj te študije je bil zapolniti to vrzel v literaturi z uporabo niza metod globokega multiomičnega profiliranja za preučevanje specifičnih sprememb v bioloških in molekularnih poteh, povezanih z različnimi starostnimi skupinami odraslih. Študija je bila izvedena na kohorti zdravih odraslih prostovoljcev iz Kalifornije v ZDA, starih od 25 do 75 let. V študijo so bili upravičeni udeleženci brez klinične anamneze kroničnih bolezni, kot so anemija, srčno-žilne bolezni, rak, psihiatrične motnje ali bariatrična kirurgija.

Med zbiranjem izhodiščnih podatkov so bili opravljeni modificiran test supresije insulina, test glukoze v plazmi na tešče in test hemoglobina A1C (HbA1C) za določitev odpornosti na inzulin, sladkorne bolezni in povprečne ravni glukoze pri udeležencih. Poleg tega je bil ob vključitvi v študijo in med spremljanjem zabeležen indeks telesne mase (ITM) udeležencev.

V študijo je bilo vključenih 108 udeležencev (51,9 % žensk), starih od 25 do 75 let (mediana 55,7). Udeleženci so vsake 3–6 mesecev oddali vzorce za multiomske podatke (mediana spremljanja je bila 1,7 leta, največ 6,8 leta). Ta stroga longitudinalna analiza je raziskovalcem omogočila, da so zajeli tako linearne kot nelinearne molekularne spremembe, povezane s staranjem. Rezultati multiomskih testov so poudarili pomen nelinearnih pristopov k karakterizaciji biološkega staranja, saj so pokazali, da je od pregledanih molekul le 6,6 % pokazalo linearne spremembe, povezane s starostjo, medtem ko je 81 % pokazalo nelinearne vzorce.

Ti molekularni vzorci so bili izjemno dosledni v vseh sedmih multiomskih študijah, kar kaže na globoke biološke posledice. Pristop združevanja po trajektorijah, ki je bil uporabljen za združevanje molekul glede na njihovo časovno podobnost, je razkril prisotnost treh različnih skupin (skupine 5, 2 in 4).

Prvi je vključeval transkriptomski modul, povezan z mRNA in avtofagijo, ki je pokazal močno povečanje okoli 60. leta starosti. Ta pot vzdržuje celično homeostazo in kaže na povečano tveganje za bolezni, povezane s staranjem. Drugi sklop je vključeval pot presnove fenilalanina, ki zajema raven glukoze v serumu/plazemi in raven dušika sečnine v krvi, ki se znatno povečata okoli 60. leta starosti, kar kaže na upad delovanja ledvic in povečano tveganje za srčno-žilne bolezni. Tretji sklop je vključeval poti, povezane s presnovo kofeina in biosintezo nenasičenih maščobnih kislin, ki sta pomembni za zdravje srca in ožilja.

Za boljše razumevanje vrhov disregulacije mikrobioma in molekul med staranjem so raziskovalci uporabili modificiran algoritem analize drsnih oken diferencialne ekspresije (DE-SWAN). Rezultati analize poudarjajo prisotnost dveh različnih vrhov (grebenov), ki ustrezata starosti okoli 40 in 60 let, kar je bilo dosledno v vseh multiomičnih profilih (zlasti proteomskih). Moduli prvega vrha so bili tesno povezani z metabolizmom alkohola in lipidov, moduli drugega vrha pa z motnjami imunskega sistema, delovanjem ledvic in metabolizmom ogljikovih hidratov.

Pričujoča študija poudarja zelo nelinearno naravo bioloških in molekularnih procesov, povezanih s staranjem pri ljudeh, kar je bilo dokazano v sedmih različnih multiomskih študijah. Študija je pomembna po tem, da dodatno opredeljuje specifične vzorce v procesu staranja, ki se močno povečajo okoli 40. in 60. leta starosti, kar ustreza biološko pomembni disregulaciji presnove alkohola in lipidov (pri 40. letu starosti) ter imunski disfunkciji, delovanju ledvic in presnovi ogljikovih hidratov (pri 60. letu starosti).

"Ti bogati multi-omični podatki in pristop zagotavljajo globlje razumevanje kompleksnih procesov staranja, za katere menimo, da dodajajo vrednost obstoječim raziskavam. Vendar pa so potrebne nadaljnje študije za potrditev in razširitev teh ugotovitev, morda z uporabo večjih kohort, da bi zajeli celotno kompleksnost staranja."