Mokslininkai atrado svarbiausius su amžiumi susijusius biologinius pokyčius 40-ies ir 60-ies metų amžiaus grupėse.

Neseniai žurnale „Nature Aging“ paskelbtame tyrime Singapūro ir JAV tyrėjai atliko išsamų išilginį kohortos profiliavimą (n = 108), naudodami pažangiausius multiomikos metodus, siekdami nustatyti netiesinę žmogaus senėjimo dinamiką. Tyrimo grupėje dalyvavo 25–75 metų amžiaus Kalifornijos gyventojai, kurie buvo stebimi iki 6,8 metų (mediana 1,7 metų).

Tyrimo metu nustatyta, kad tik 6,6 % molekulinių žymenų rodė linijinius pokyčius su amžiumi, o nemaža dalis – 81 % – rodė netiesinius modelius, pabrėžiančius senėjimo proceso sudėtingumą. Molekulinių žymenų analizė atskleidė, kad žmogaus senėjimas nėra linijinis procesas, o maždaug 44 ir 60 metų amžiuje stebimi dramatiški tam tikrų biologinių kelių sutrikimai, pavyzdžiui, alkoholio ir lipidų metabolizmas 40 metų amžiaus, o angliavandenių metabolizmas ir imuninė reguliacija – 60 metų amžiaus. Šie duomenys suteikia precedento neturinčių įžvalgų apie su žmogaus senėjimu susijusius biologinius ir molekulinius kelius ir yra reikšmingas žingsnis į priekį nustatant terapines intervencijas kovojant su su amžiumi susijusiomis lėtinėmis ligomis.

Senėjimas apibrėžiamas kaip su amžiumi susijęs fiziologinių funkcijų silpnėjimas, kuris yra susijęs su lėtinių ligų, tokių kaip diabetas, neurodegeneracija, vėžys ir širdies bei kraujagyslių ligos, rizika ir vystymusi.

Naujausi tyrimai, kuriuose naudojamos modernios sisteminės didelio našumo omikos technologijos, rodo, kad, priešingai nei manyta anksčiau, senėjimas nėra linijinis procesas. Tyrime, siekiant ištirti senėjimo sudėtingumą molekuliniu lygmeniu, buvo naudojama transkriptomika, proteomika, metabolomika ir mikrobiomo analizė. Tam tikros amžiaus ribos gali būti pagrindiniai momentai, atitinkantys reikšmingus netiesinius metabolizmo ir molekulinių profilių pokyčius. Pavyzdžiui, neurodegeneracinės ligos ir širdies ir kraujagyslių ligos pasižymi reikšmingu paplitimo pikas populiacijoje maždaug 40 ir 60 metų amžiaus.

Nepaisant šių gana naujų žinių, literatūroje iki šiol daugiausia dėmesio skirta senėjimo biologijai, remiantis prielaida, kad senėjimas yra linijinis procesas. Toks požiūris galėjo užgožti mechanistines įžvalgas, reikalingas kuriant terapines intervencijas nuo su amžiumi susijusių ligų, ir trukdyti pailginti žmonių gyvenimo trukmę bei sveikatą senatvėje.

Šio tyrimo tikslas buvo užpildyti šią literatūros spragą, naudojant giliųjų multiomikų profiliavimo metodų rinkinį, siekiant ištirti specifinius biologinių ir molekulinių kelių pokyčius, susijusius su skirtingomis suaugusiųjų amžiaus grupėmis. Tyrimas buvo atliktas su sveikų suaugusių savanorių iš Kalifornijos, JAV, kurių amžius buvo nuo 25 iki 75 metų, grupe. Tyrime galėjo dalyvauti dalyviai, neturėję lėtinių ligų, tokių kaip anemija, širdies ir kraujagyslių ligos, vėžys, psichikos sutrikimai ar bariatrinė chirurgija, klinikinės istorijos.

Renkant pradinius duomenis, buvo atliktas modifikuotas insulino slopinimo testas, gliukozės kiekio plazmoje nevalgius testas ir hemoglobino A1C (HbA1C) testas, siekiant nustatyti atsparumą insulinui, diabetą ir vidutinį gliukozės kiekį kraujyje dalyviams. Be to, dalyvių kūno masės indeksas (KMI) buvo registruojamas tyrimo pradžioje ir tolesnio stebėjimo metu.

Tyrime dalyvavo 108 dalyviai (51,9 % moterų), kurių amžius buvo nuo 25 iki 75 metų (mediana 55,7). Dalyviai teikė mėginius multi-omikos duomenims kas 3–6 mėnesius (mediana stebėjimo trukmė buvo 1,7 metų, daugiausia 6,8 metų). Ši griežta išilginė analizė leido tyrėjams užfiksuoti tiek linijinius, tiek netiesinius molekulinius pokyčius, susijusius su senėjimu. Multi-omikos rezultatai pabrėžė netiesinių metodų svarbą apibūdinant biologinį senėjimą, parodydami, kad tik 6,6 % tirtų molekulių parodė linijinius pokyčius, susijusius su amžiumi, o 81 % – netiesinius modelius.

Šie molekuliniai modeliai buvo stebėtinai nuoseklūs visuose septyniuose multiomikos tyrimuose, o tai rodo didelę biologinę reikšmę. Trajektorijų klasterizavimo metodas, naudojamas molekulėms grupuoti pagal jų laiko panašumą, atskleidė trijų skirtingų klasterių (5, 2 ir 4 klasterių) buvimą.

Pirmasis klasteris apėmė transkriptomikos modulį, susijusį su mRNR ir autofagija, kuris parodė staigų padidėjimą apie 60 metų amžių. Šis kelias palaiko ląstelių homeostazę ir rodo padidėjusią su senėjimu susijusių ligų riziką. Antrasis klasteris apėmė fenilalanino metabolizmo kelią, apimantį serumo/plazmos gliukozės kiekį ir kraujo šlapalo azoto kiekį, kurie reikšmingai padidėja apie 60 metų amžių, o tai rodo inkstų funkcijos pablogėjimą ir padidėjusią širdies ir kraujagyslių ligų riziką. Trečiasis klasteris apėmė kelius, susijusius su kofeino metabolizmu ir nesočiųjų riebalų rūgščių biosinteze, kurie yra svarbūs širdies ir kraujagyslių sveikatai.

Siekdami geriau suprasti mikrobiomo ir molekulių disreguliacijos pikus senėjimo metu, tyrėjai panaudojo modifikuotą diferencinės raiškos slankiojo lango analizės (DE-SWAN) algoritmą. Analizės rezultatai pabrėžia dviejų skirtingų pikų (kalnagūbrių), atitinkančių maždaug 40 ir 60 metų amžių, buvimą, kuris buvo nuoseklus visuose multi-omikos profiliuose (ypač proteomikoje). Pirmojo piko moduliai buvo glaudžiai susiję su alkoholio ir lipidų metabolizmu, o antrojo piko moduliai – su imuninės sistemos sutrikimais, inkstų funkcija ir angliavandenių metabolizmu.

Šis tyrimas pabrėžia labai nelinijinį biologinių ir molekulinių procesų, susijusių su žmogaus senėjimu, pobūdį, kaip parodyta septyniuose skirtinguose multiomikos tyrimuose. Tyrimas išsiskiria tuo, kad jame taip pat nustatomi specifiniai senėjimo proceso modeliai, kurie smarkiai sustiprėja maždaug 40 ir 60 metų amžiuje, o tai atitinka biologiškai reikšmingą alkoholio ir lipidų metabolizmo disreguliaciją (40 metų amžiaus) ir imuninės sistemos disfunkciją, inkstų funkcijos ir angliavandenių metabolizmo sutrikimus (60 metų amžiaus).

„Šie išsamūs daugialypės omikos duomenys ir metodas leidžia giliau suprasti sudėtingus senėjimo procesus, o tai, mūsų manymu, suteikia vertės esamiems tyrimams. Tačiau norint patvirtinti ir išplėsti šiuos rezultatus, reikia atlikti tolesnius tyrimus, galbūt naudojant didesnes kohortas, kad būtų galima suvokti visą senėjimo sudėtingumą.“