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表观遗传生物钟和Dunedin PACE

已有 2116 次阅读 2023-7-14 14:26 |个人分类:健康|系统分类:科研笔记

了解什么是表观遗传生物钟?首先要了解遗传和表观遗传有什么区别?遗传和表观遗传是两个相关但不同的概念。遗传是指通过基因传递给后代的许多特征和性状。基因是生物体内携带遗传信息的DNA序列,它们通过遗传机制传递给子代,决定了每个子代个体的遗传特征。遗传可以影响诸如眼睛虹膜的颜色、血型和身高等特征。

表观遗传是指在基因组水平上,通过DNA甲基化、染色质重塑和非编码RNA等生物学效应和过程,对基因造成影响而产生的可遗传变化。这与这些表观遗传变化可以影响基因表达和调节,并在个体发育和适应环境的过程中发挥作用。表观遗传可以被环境和生活方式等因素影响,并且可能在个体的生命周期中发生相应的变化。

总的来说,遗传是通过基因传递给后代的特征和性状,而表观遗传是通过DNA甲基化等机制而产生的可遗传变化。遗传主要受基因决定,而表观遗传受环境和生活方式等因素的影响。这两个概念共同决定了个体的性状和变异。

表观遗传生物钟主要是观察我们的DNA上的甲基化模式。我们的DNA的很大一部分都被称为甲基基团的小分子覆盖,这些甲基基团阻止DNA被访问,沉默DNA的特定区域。通过在DNA上添加或去除甲基基团,表观遗传组就可以调节哪些基因活跃或者沉默。这对于人体的细胞正常功能非常重要。毕竟,你不希望肝脏基因在心脏或眼睛细胞中被激活!反之亦然。然而,在衰老过程中,这种甲基化过程出现了问题,可能导致通常沉默的基因变得活跃(如促炎症或促肿瘤的基因),同时掌管修复和保护的基因变得活跃度降低。表观遗传时钟通过观察这些甲基化模式来确定你的衰老状态,影响衰老有关的主要因素和你在生物学上的真实年龄。目前,已经开发出许多不同的表观遗传生物钟,并且不断得到改进。

表观遗传生物钟有两种主要的类型的:

1.   衰老速度生物钟:这些时钟测量你的衰老速度;测量某一个体生物钟当前的计时速度。2. 生物年龄生物钟:这些生物钟测量你的生物年龄;测量你的生物钟上目前的时间(渡过了多少时间)。-这两种时钟对于更好地了解你的衰老过程都很重要:你想知道你目前的衰老速度(通过“衰老速度时钟”),你也想知道你的生物年龄有多大(通过“生物年龄时钟”)。

这里介绍一下,达尼丁PACE(Pacemaker of Aging Clock in Epigenetics)生物钟(Dunedin PACE)是一种基于DNA甲基化数据的生理年龄预测模型,用于估计个体的生理年龄。实际上Dunedin PACE生物钟是在达尼丁研究的基础上建立起来的,没有达尼丁研究(Dunedin Study :The Dunedin Multidisciplinary Health and Development Study),就没有现在开发的达尼丁生物钟。

达尼丁研究是一项历史性长期追踪研究,起源于1972年,由新西兰达尼丁多学科健康与发展研究单位(Dunedin Multidisciplinary Health and Development Research Unit)发起。该研究的目标是追踪出生于1972-1973年间的一组1037名新西兰达尼丁地区婴儿的健康和发展情况。研究一开始,参与者都是新生儿,研究团队进行了许多测试和评估,收集了各种信息,包括儿童的基本情况、身体和认知发育、行为特征、社会经济背景等。以后,研究团队每隔几年进行一次跟踪调查,持续对参与者进行评估,了解他们的健康、诊断结果、生活方式和社会状况等方面的信息。这使得研究团队能够在长期追踪中了解个体的发展轨迹和相关因素。

达尼丁研究已经持续进行了几十年,取得了许多重要的发现,并对许多领域,如心理学、社会学、流行病学等有着重要的影响。许多学术论文和著作已经从这项研究中产生,为我们了解人类发展的过程和影响因素提供了重要的信息。

达尼丁研究的主要检测指标包括问卷健康调查,但不限于以下内容:健康指标:包括生理健康(如身高、体重、BMI)、发育指标(如生长曲线、骨龄)、生活习惯(如运动、饮食)、疾病和医疗状况等;心理学指标:包括认知能力(如智力、语言能力、学习能力)、情绪和行为问题(如焦虑、抑郁、行为障碍)、自我控制能力、心理健康等;社会经济指标:包括受教育程度、职业状况、收入水平等;犯罪和违法行为:包括犯罪记录、酗酒和滥用药物等。

在达尼丁研究中,也包括了血液检测和生化指标的收集和分析。血液检测可以提供关于参与者的生理状态、健康风险和潜在疾病的信息。常见的血液检测指标包括血糖、血脂、血液成分(如红细胞计数、白细胞计数)、肝功能指标和肾功能指标等。生化指标是通过对血液样本中的生化元素和分子进行分析来了解参与者的生理功能和代谢状态。这些指标可以包括血清蛋白、激素、酶、代谢产物等。

通过获取和分析血液检测和生化指标的数据,研究人员可以进一步研究参与者的生理健康、代谢状态和潜在风险因素。这些数据可以提供更全面的关于参与者健康状况的信息,并与其他指标(如心理学指标、社会经济指标)进行相关性分析,以了解个体健康和发展的多个方面。

经过长期跟踪和定期评估,达尼丁研究团队能够研究参与者在这些指标上的变化和发展趋势,并探讨与这些指标相关的个体和环境因素。这些数据有助于我们更好地了解人类发展的过程和影响因素,并为制定干预措施和政策提供科学依据。

在了解了什么是达尼丁研究的基础上,进一步了解Dunedin PACE生物钟就比较容易了。Dunedin PACE生物钟是在达尼丁研究获得的数据基础上产生的。表观遗传学生物钟是一种利用DNA甲基化数据来评估生理年龄的模型。通过对达尼丁研究参与者的DNA样本进行分析,研究团队发现与生理年龄相关的DNA甲基化位点,并建立了生物钟模型。这个生物钟模型可以根据DNA甲基化数据来评估达尼丁研究参与者个体的生理年龄,并计算个体的年龄加速度。通过与实际年龄进行对比,可以评估个体的健康状态和生活方式对其生理年龄和年龄加速度的影响。因此,Dunedin PACE生物钟是在达尼丁研究的基础上通过对DNA甲基化数据的分析建立起来的,是达尼丁研究的一个延伸和补充,用来更深入地研究个体的生理年龄和年龄加速度与健康和发展之间的关系。

Dunedin PACE生物钟也量化了加速衰老对身体各个部位的影响程度。衰老速度较慢的人通常在记忆力和智力测验中表现较好,大脑健康状况也较好。而,加速衰老会导致大脑皮层厚度明显减少,大脑表面积明显缩小;环境因素的暴露和影响从生命早期就开始积累;生理和衰老生物标志物的变化在疾病诊断前多年就已出现;而伴随衰老过程的器官损伤难以完全逆转,因此,预防性干预越早开始越有效。当患者在年轻时就开始优化和预防衰老,改变衰老速度尤其有效。这意味着所有年龄段的人都应追求较低的PACE评分,以获得更长的寿命和更少的老年相关疾病。现在,有能力在早期发现衰老加速,并在年轻时采取预防措施,而不是试图扭转已经开始外显的衰老累积效应,后者延缓衰老的效果比较困难。虽然中国的成语说:亡羊补牢,为时未晚,但是及早关注和重视,可能更好。

需要指出的是Dunedin PACE生物钟是针对新西兰达尼丁地区特定人群的研究建立的,可能不一定适用于中国的亚洲人群特点。我国人群的甲基化生物钟,还需建立在我国人群DNA甲基化数据的基础之上,才能完善。

 



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