Phân tích Proteomic tiết lộ quá trình lão hóa ở 13 cơ quan của con người

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đứng đầu đã tạo ra một bản đồ proteomic về quá trình lão hóa của con người dựa trên 13 cơ quan, xác định đồng hồ sinh học đặc hiệu của mô, sự mất cân bằng giữa phiên mã và proteome và các protein tiết ra có thể đẩy nhanh quá trình suy giảm toàn thân.

Bối cảnh: Tại sao điều này lại quan trọng?

Lão hóa nội tạng là một yếu tố then chốt dẫn đến nguy cơ mắc các bệnh mãn tính. Trước đây, trọng tâm nghiên cứu là protein huyết tương và methyl hóa DNA, nhưng việc lập bản đồ hệ thống về lão hóa protein trên khắp các cơ quan vẫn chưa được thực hiện. Bản đồ protein mới sẽ lấp đầy khoảng trống này.

Những gì các nhà nghiên cứu đã làm

• Trong bài báo "Hồ sơ toàn diện về proteome của con người trong suốt 50 năm tuổi thọ tiết lộ quỹ đạo và dấu hiệu lão hóa" ( Tạp chí Cell ), các nhà khoa học đã tiến hành phân tích proteome đa mô trong suốt năm thập kỷ trưởng thành.
• Các mẫu từ 76 người trong độ tuổi từ 14 đến 68 đã được phân tích: tổng cộng 516 mẫu mô + huyết tương.
• Đã sử dụng phương pháp phân tích khối phổ có độ chính xác cao và phân tích phiên mã song song.

Kết quả chính

Dữ liệu định lượng:

• Hơn 12.700 protein từ hệ thống tim mạch, tiêu hóa, miễn dịch, nội tiết, hô hấp, da và cơ xương đã được đo.
• Protein hạt nhân và ty thể chiếm ưu thế, đặc biệt là ở các mô có hoạt động trao đổi chất cao.

Sự gián đoạn kết nối giữa RNA và protein:

• Ở mọi cơ quan, mối tương quan giữa mức mRNA và protein giảm dần theo tuổi tác, đặc biệt là ở lá lách, hạch bạch huyết và cơ.
• Các protein chịu trách nhiệm tổng hợp, gấp và sử dụng cũng giảm: tiểu đơn vị ribosome, chaperone, v.v.

Bộ ba protein của quá trình lão hóa:

• Sự tích tụ của protein amyloid (SAA1, SAA2), globulin miễn dịch và các yếu tố bổ sung đã được phát hiện.
• Các tác giả đã mô tả trục amyloid-immunoglobulin-bổ sung gây viêm và chỉ ra sự sụp đổ của cơ chế kiểm soát chất lượng protein trong tế bào và mối liên hệ của nó với các vấn đề toàn thân.

Đồng hồ sinh học và quá trình lão hóa của từng cơ quan

• Một chiếc đồng hồ proteomic đã được xây dựng để ước tính tuổi sinh học của nhiều mô khác nhau (sử dụng hồi quy lưới đàn hồi).
• Độ chính xác của dự báo: Hệ số Spearman từ 0,74 đến 0,95.
• TIMP3 (chất ức chế metalloproteinase) - được đưa vào 9 mô hình cơ quan cụ thể.
• Những thay đổi rõ rệt nhất xảy ra ở động mạch chủ, đặc biệt là ở độ tuổi từ 45 đến 55.

Protein tiết ra và tương tác giữa các cơ quan

• Các protein làm tăng quá trình lão hóa ở cấp độ toàn thân đã được xác định.
• CXCL12, một chemokine liên quan đến SASP (kiểu hình tiết ra khi già), được điều hòa tăng lên ở 9 mô.
• Động mạch chủ, lá lách và tuyến thượng thận nổi lên như những nguồn giao tiếp giữa các cơ quan chính theo tuổi tác.

"Senohab" là nguồn phát tín hiệu lão hóa:

• 24 cặp phối tử-thụ thể huyết tương liên quan đến tế bào già đã được xác định.
• Động mạch chủ được gọi là "senohub" - nút trung tâm khởi đầu quá trình lão hóa giữa các cơ quan.

Ví dụ về các phân tử khởi đầu

• GAS6 (phối tử thụ thể TAM):

• Theo tuổi tác, chất này tích tụ trong huyết tương và động mạch chủ.
• Gây lão hóa các tế bào cơ trơn và nội mô, viêm nhiễm và phá vỡ quá trình hình thành mạch máu mới.
• Chuột được tiêm GAS6 có biểu hiện viêm mạch máu, giảm hoạt động thể chất và thoái hóa mô.

• GPNMB:

• Nó cũng gây ra các dấu hiệu lão hóa, viêm nhiễm, giảm khả năng di chuyển của tế bào và khả năng hình thành mạch máu mới.
• Ở chuột, nó làm giảm chức năng vận động và tăng tình trạng viêm mạch máu.

Những quan sát bổ sung

• Sự bất ổn biểu sinh chung;
• Sự suy giảm đồng bộ chức năng ty thể;
• Tái cấu trúc các phức hợp protein;
• Một tín hiệu sớm của sự lão hóa đến từ tuyến thượng thận.

Phần kết luận

Nghiên cứu cho thấy các mô mạch máu hoạt động như các cảm biến và chất dẫn truyền quá trình lão hóa, và các protein tiết ra (như GAS6 và GPNMB) hoạt động như các tác nhân phân tử của quá trình lão hóa giữa các cơ quan.

Bản đồ protein về quá trình lão hóa thu được là nguồn tài nguyên có thể dẫn đến những phương pháp mới trong chẩn đoán tuổi sinh học, phòng ngừa và điều trị các bệnh liên quan đến tuổi tác.