科学家发现生物衰老的分子指纹

匹兹堡大学的研究人员已经确定了与健康和加速衰老相关的血液标志物。这些标记可以帮助预测一个人的生物年龄，这反映了他们的细胞和器官的衰老速度，与他们的实际年龄无关。

这是第一项使用生物学和实际衰老之间负相关关系的队列的研究。虽然这在正常人群中是不寻常的，但这种分离使我们能够提取出生物衰老过程中可能发生的代谢变化。我们确定了一组 25 种代谢物（HAM 指数）可以预测健康的老年人。HAM指数强烈预测了健康的生物学老年人，并且不受性别、种族和吸烟状况等人口和生活方式因素的影响（图S10）。目前的研究结果证实，与健康老年人相比，表现出早期或快速衰老迹象的个体具有独特的代谢物网络。因此，任何提高老年人健康寿命的治疗干预措施都应针对代谢过程的组合，而不是单一途径。

这项发表在《衰老细胞》（Aging Cell）杂志上的新研究指出了生物年龄可能构成的途径和化合物，揭示了人们衰老的原因，并提出了新的干预目标，这些干预措施可以延缓衰老和促进健康寿命，即一个人健康的时间长度。

“年龄不仅仅是一个数字，”资深作者Aditi Gurkar博士说，他是皮特医学院老年医学助理教授，也是皮特和UPMC合资企业老龄化研究所的成员。“想象一下，两个65岁的人：一个骑自行车上班，周末去滑雪，另一个不能爬楼梯。他们具有相同的实际年龄，但生物学年龄却大不相同。为什么这两个人的年龄不同？这个问题推动了我的研究。

研究方法和结果

为了回答这个问题，Gurkar和她的团队比较了196名老年人，他们归类为健康或快速衰老者，他们完成简单步行挑战的难易程度。由于步行能力是衡量心血管健康、体力和神经系统健康的整体指标，其他研究表明，它是老年人住院、残疾、功能下降和死亡的最佳预测指标。

Aditi Gurkar 博士，皮特医学院老年医学助理教授，匹兹堡大学和 UPMC 合资企业老龄化研究所的成员。

健康的老年人年龄在75岁或以上，可以爬楼梯或步行15分钟而不休息，而65至75岁的快速老年人在这些挑战中必须休息。

根据Gurkar的说法，这项研究是独一无二的，因为快速衰老者在时间上比健康年龄者年轻，这使得研究人员能够研究生物学衰老的标志物，而不是按时间顺序衰老，这与其他将年轻人与老年人进行比较的研究不同。

为了确定参与者血液样本中生物衰老的分子指纹，他们用两组的血液样本进行了代谢组学分析，即代谢物，即由体内化学途径产生的分子。

“其他研究已经研究了遗传学来测量生物衰老，但基因是非常静态的：你出生的基因就是你死亡的基因，”Gurkar说。我们选择研究代谢物，因为它们是动态的：它们实时变化以反映我们当前的健康状况和我们的感受，我们有能力通过我们的生活方式、饮食和环境来影响它们。

健康和快速衰老者在代谢组上表现出明显的差异，表明血液中的代谢物可以反映生物年龄。

HAM指数的发展

Gurkar和她的团队接下来确定了25种代谢物，他们称之为健康衰老代谢（HAM）指数。他们发现，HAM指数在区分健康和快速衰老方面优于其他常用的衰老指标 - 包括虚弱指数，步态速度和蒙特利尔认知评估测试。

为了验证他们的新指数，研究人员分析了威斯康星州一项研究中的另一组老年人。HAM指数正确预测了个体是否可以在户外行走10分钟而不停下来，准确率约为68%。

“我们从不同的地理区域挑选了一组非常不同的人，我们发现相同的代谢物与生物衰老有关，”Gurkar说。“这让我们相信，HAM指数可以真正预测谁是健康的老年人，谁是快速的老年人。

使用可以预测生物性状潜在驱动因素的人工智能模型，该团队确定了最有可能促进健康衰老或推动快速衰老的三种主要代谢物。在未来的研究中，他们计划深入研究这些代谢物和产生它们的分子途径如何促进生物衰老，并探索可以减缓这一过程的干预措施。

Gurkar还计划进行更多的研究，以评估年轻人的代谢组如何随时间变化。最终，她希望开发一种血液测试，可以估计年轻人的生物年龄，或者预测那些可能继续发展衰老疾病的人。

“虽然我们可以预测老年人的生物衰老是件好事，但更令人兴奋的是血液测试，例如，可以告诉35岁的人，他们的生理年龄更像45岁，”Gurkar说。“然后，这个人可以考虑尽早改变他们生活方式的各个方面 - 无论是改善他们的睡眠，饮食还是锻炼制度 - 以期扭转他们的生理年龄。

“今天，在医学上，我们倾向于等待问题发生后再治疗它，”她补充道。“但衰老不是这样起作用的——它是关于预防的。我认为医学的未来将是及早了解某人如何衰老，并开发个性化的干预措施来延缓疾病和延长健康寿命。

参考资料：“从人类代谢组和衰老相关分泌组中确定的生物年龄分子指数”，作者：Shruthi Hamsanathan、Tamil Anthonymuthu、Denise Prosser、Anna Lokshin、Susan L. Greenspan、Neil M. Resnick、Subashan Perera、Satoshi Okawa、Giri Narasimhan 和 Aditi U. Gurkar，2024 年 3 月 7 日，Aging Cell。DOI： 10.1111/acel.14104