Клуб выпускников МГУ: В крови нашли 22 биомаркера старения

Специалисты из King's College London впервые выделили в крови 22 молекулярных биомаркера старения. Один из найденных метаболитов оказался одновременно связан как с такими наиболее подверженными возрастным изменениям характеристиками, как легочная функция и плотность костной ткани, так и с показателем нормального внутриутробного развития - весом при рождении, что говорит о ключевой роли этого фактора в процессах старения и появления связанных с этими процессами заболеваний. Работа опубликована 8 июля в журнале International Journal of Epidemiology.

Авторы исследования в своей работе использовали метод метаболомического профилирования - интегральный анализ уровней концентрации в тканевых жидкостях метаболитов (промежуточных звеньев и продуктов множества реакций, происходящих в процессе обмена веществ), позволяющий получить полную картину всех биохимических изменений в организме с начала его функционирования. Объектами изучения стали образцы крови более шести тысяч человек, часть из которых входила в пары монозиготных (однояйцевых) близнецов.

В итоге было выделено 22 метаболита, прямо связанных с хронологическим возрастом - их уровни концентрации тем выше, чем старше человек. Один из этих метаболитов - С-гликозил триптофан (C-glyTrp) - оказался особенно важен для понимания механизмов, лежащих в основе старения, а его роль стала неожиданной для авторов исследования. Было установлено, что C-glyTrp не только связан с возрастом, но и ассоциирован с легочной функцией, плотностью костной ткани, уровнем холестерина и кровяного давления - то есть, с потенциальными источниками развивающихся с возрастом заболеваний. Кроме того, этот метаболит, как выяснилось, напрямую связан с весом при рождении - у того идентичного близнеца, который появился на свет с меньшим весом, концентрация C-glyTrp, соответственно, ниже.

«Нам удалось впервые продемонстрировать, что вес при рождении влияет на молекулярный механизм, изменяющий уровень этого метаболита. Это может помочь нам понять, как именно недостаточное поступление питательных веществ во внутриутробном периоде меняет молекулярные связи, результатом чего является быстрое старение и высокий риск развития связанных с возрастом заболеваний», - подчеркнула ведущий автор работы Ана Вальдес (Ana Valdes).

«Ученые и раньше знали, что вес при рождении является важным фактором здоровья индивидуума в среднем и старшем возрасте, а люди, появившиеся на свет с низким весом, более подвержены связанным с возрастом заболеваниям. Однако молекулярный механизм, лежащий в основе этого феномена, до сих пор оставался не ясен. Наше исследование пролило свет на некоторые из этих связей», - отметил со-автор Вальдес профессор Тим Спектор (Tim Spector).

По мнению авторов, в будущем простой анализ крови на найденные ими биомаркеры старения позволит определить уровень негативных возрастных изменений относительно биологического возраста человека и оценить риск развития старческих болезней, а также разработать новые подходы к профилактике таких заболеваний.

Metabolomic markers reveal novel pathways of ageing and early development in human populations

Abstract

Background Human ageing is a complex, multifactorial process and early developmental factors affect health outcomes in old age.

Methods Metabolomic profiling on fasting blood was carried out in 6055 individuals from the UK. Stepwise regression was performed to identify a panel of independent metabolites which could be used as a surrogate for age. We also investigated the association with birthweight overall and within identical discordant twins and with genome-wide methylation levels.

Results We identified a panel of 22 metabolites which combined are strongly correlated with age (R²= 59%) and with age-related clinical traits independently of age. One particular metabolite, C-glycosyl tryptophan (C-glyTrp), correlated strongly with age (beta = 0.03, SE = 0.001, P = 7.0 × 10⁻¹⁵⁷) and lung function (FEV₁ beta = −0.04, SE = 0.008, P = 1.8 × 10⁻⁸ adjusted for age and confounders) and was replicated in an independent population ( n = 887). C-glyTrp was also associated with bone mineral density (beta = −0.01, SE = 0.002, P = 1.9 × 10⁻⁶) and birthweight (beta = −0.06, SE = 0.01, P = 2.5 × 10⁻⁹). The difference in C-glyTrp levels explained 9.4% of the variance in the difference in birthweight between monozygotic twins. An epigenome-wide association study in 172 individuals identified three CpG-sites, associated with levels of C-glyTrp ( P < 2 × 10⁻⁶). We replicated one CpG site in the promoter of the WDR85 gene in an independent sample of 350 individuals (beta = −0.20, SE = 0.04, P = 2.9 × 10⁻⁸). WDR85 is a regulator of translation elongation factor 2, essential for protein synthesis in eukaryotes.

Conclusions Our data illustrate how metabolomic profiling linked with epigenetic studies can identify some key molecular mechanisms potentially determined in early development that produce long-term physiological changes influencing human health and ageing.

В крови нашли 22 биомаркера старения

Metabolomic markers reveal novel pathways of ageing and early development in human populations

Abstract

Key words