Zinātnieki ir atklājuši galvenās ar vecumu saistītās bioloģiskās izmaiņas 40. un 60. gados.

Nesenā pētījumā, kas publicēts žurnālā Nature Aging, pētnieki no Singapūras un ASV veica visaptverošu garengriezuma kohortas profilēšanu (n=108), izmantojot modernākās multi-omikas metodes, lai noteiktu cilvēka novecošanās nelineāro dinamiku. Pētījuma kohortā bija iekļauti Kalifornijas iedzīvotāji vecumā no 25 līdz 75 gadiem, kurus novēroja līdz 6,8 gadiem (mediāna 1,7 gadi).

Pētījumā atklājās, ka tikai 6,6 % molekulāro marķieru uzrādīja lineāras izmaiņas līdz ar vecumu, savukārt ievērojama daļa – 81 % – uzrādīja nelineārus modeļus, kas uzsver novecošanās procesa sarežģītību. Molekulāro marķieru analīze atklāja, ka cilvēka novecošanās nav lineārs process, un aptuveni 44 un 60 gadu vecumā tiek novēroti dramatiski traucējumi noteiktos bioloģiskajos ceļos, piemēram, alkohola un lipīdu metabolismā 40 gadu vecumā un ogļhidrātu metabolismā un imūnsistēmas regulācijā 60 gadu vecumā. Šie atklājumi sniedz vēl nebijušu ieskatu ar cilvēka novecošanos saistītajos bioloģiskajos un molekulārajos ceļos un ir nozīmīgs solis uz priekšu terapeitisku iejaukšanos identificēšanā pret ar vecumu saistītām hroniskām slimībām.

Novecošana tiek definēta kā ar vecumu saistīta fizioloģisko funkciju samazināšanās, kas ir saistīta ar hronisku slimību, piemēram, diabēta, neirodeģenerācijas, vēža un sirds un asinsvadu slimību, risku un attīstību.

Jaunākie pētījumi, kuros izmantotas modernas, uz sistēmām balstītas augstas caurlaidības omikas tehnoloģijas, liecina, ka pretēji iepriekšējiem uzskatiem, novecošanās nav lineārs process. Pētījumā tika izmantota transkriptomika, proteomika, metabolomika un mikrobioma analīze, lai izpētītu novecošanās sarežģītību molekulārā līmenī. Noteikti vecuma sliekšņi var kalpot kā galvenie momenti, kas atbilst nozīmīgām nelineārām izmaiņām vielmaiņā un molekulārajos profilos. Piemēram, neirodeģeneratīvās slimības un sirds un asinsvadu slimības uzrāda ievērojamu izplatības maksimumu populācijā aptuveni 40 un 60 gadu vecumā.

Neskatoties uz šīm relatīvi jaunajām zināšanām, literatūra līdz šim ir koncentrējusies uz novecošanās bioloģiju, pieņemot, ka novecošana ir lineārs process. Šī pieeja, iespējams, ir aizēnojusi mehāniskās atziņas, kas nepieciešamas, lai izstrādātu terapeitiskas intervences pret ar vecumu saistītām slimībām, kavējot cilvēka dzīves ilguma un veselības pagarināšanu vecumdienās.

Šī pētījuma mērķis bija novērst šo robu literatūrā, izmantojot virkni dziļas multi-omikas profilēšanas metožu, lai izpētītu specifiskas izmaiņas bioloģiskajos un molekulārajos ceļos, kas saistītas ar dažādām pieaugušo vecuma grupām. Pētījums tika veikts ar veselu pieaugušo brīvprātīgo kohortu no Kalifornijas, ASV, vecumā no 25 līdz 75 gadiem. Pētījumam bija tiesīgi piedalīties dalībnieki bez hronisku slimību, piemēram, anēmijas, sirds un asinsvadu slimību, vēža, psihisku traucējumu vai bariātriskās ķirurģijas, klīniskās anamnēzes.

Sākotnējo datu vākšanas laikā dalībniekiem tika veikts modificēts insulīna nomākšanas tests, glikozes līmeņa plazmā tukšā dūšā tests un hemoglobīna A1C (HbA1C) tests, lai noteiktu insulīna rezistenci, diabētu un vidējo glikozes līmeni. Turklāt dalībnieku ķermeņa masas indekss (ĶMI) tika reģistrēts pētījuma sākumā un pēcpārbaudes laikā.

Pētījumā piedalījās 108 dalībnieki (51,9% sievietes) vecumā no 25 līdz 75 gadiem (mediāna 55,7). Dalībnieki sniedza paraugus multi-omikas datiem ik pēc 3–6 mēnešiem (mediānais novērošanas periods bija 1,7 gadi, maksimālais 6,8 gadi). Šī stingrā garengriezuma analīze ļāva pētniekiem fiksēt gan lineāras, gan nelineāras molekulāras izmaiņas, kas saistītas ar novecošanos. Multi-omikas rezultāti uzsvēra nelineāru pieeju nozīmi bioloģiskās novecošanās raksturošanā, parādot, ka no pētītajām molekulām tikai 6,6% uzrādīja lineāras izmaiņas, kas saistītas ar vecumu, savukārt 81% uzrādīja nelineārus modeļus.

Šie molekulārie modeļi bija ievērojami konsekventi visos septiņos multi-omikas pētījumos, kas liecina par dziļām bioloģiskām sekām. Trajektoriju klasterizācijas pieeja, ko izmantoja molekulu grupēšanai pēc to laika līdzības, atklāja trīs atšķirīgu klasteru klātbūtni (5., 2. un 4. klasteris).

Pirmajā klasterī bija iekļauts transkriptomikas modulis, kas saistīts ar mRNS un autofāgiju, un kas uzrādīja strauju pieaugumu ap 60 gadu vecumu. Šis ceļš uztur šūnu homeostāzi un liecina par paaugstinātu ar novecošanos saistītu slimību risku. Otrajā klasterī bija iekļauts fenilalanīna metabolisma ceļš, kas aptver seruma/plazmas glikozes līmeni un urīnvielas slāpekļa līmeni asinīs, kas ievērojami palielinās ap 60 gadu vecumu, norādot uz nieru darbības pasliktināšanos un paaugstinātu sirds un asinsvadu slimību risku. Trešajā klasterī bija iekļauti ceļi, kas saistīti ar kofeīna metabolismu un nepiesātināto taukskābju biosintēzi, kas ir svarīgi sirds un asinsvadu veselībai.

Lai labāk izprastu mikrobioma un molekulu disregulācijas maksimumus novecošanās laikā, pētnieki izmantoja modificētu diferenciālās ekspresijas slīdošā loga analīzes (DE-SWAN) algoritmu. Analīzes rezultāti izceļ divu atšķirīgu maksimumu (grēdu) klātbūtni, kas atbilst aptuveni 40 un 60 gadu vecumam, kas bija konsekventi visos multi-omikas profilos (īpaši proteomikā). Pirmā maksimuma moduļi bija cieši saistīti ar alkohola un lipīdu metabolismu, savukārt otrā maksimuma moduļi bija saistīti ar imūnsistēmas traucējumiem, nieru darbību un ogļhidrātu metabolismu.

Pašreizējais pētījums izceļ ar cilvēka novecošanos saistīto bioloģisko un molekulāro procesu ļoti nelineāro raksturu, kā parādīts septiņos dažādos multi-omikas pētījumos. Pētījums ir ievērojams ar to, ka tas papildus identificē specifiskus novecošanās procesa modeļus, kas strauji pieaug aptuveni 40 un 60 gadu vecumā, kas atbilst bioloģiski nozīmīgai alkohola un lipīdu metabolisma disregulācijai (40 gadu vecumā) un imūnsistēmas disfunkcijai, nieru darbības traucējumiem un ogļhidrātu metabolisma traucējumiem (60 gadu vecumā).

“Šie bagātīgie multi-omikas dati un pieeja sniedz dziļāku izpratni par sarežģītajiem novecošanās procesiem, kas, mūsuprāt, sniedz pievienoto vērtību esošajiem pētījumiem. Tomēr ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai apstiprinātu un paplašinātu šos atklājumus, iespējams, izmantojot lielākas kohortas, lai aptvertu visu novecošanās sarežģītību.”