پنج «ساعت زیستی» سن انسان را یکسان اندازه نمی‌گیرند!

پژوهش جدید دانشمندان نشان می‌دهد پنج ساعت زیستی پرکاربرد، برخلاف تصور رایج، لزوماً یک ویژگی واحد از روند پیری بدن را اندازه‌گیری نمی‌کنند و هر یک ممکن است تصویری متفاوت از تغییرات سلولی و مولکولی مرتبط با افزایش سن ارائه دهند. این یافته می‌تواند در نحوه استفاده از آزمون‌های سن بیولوژیک در پژوهش‌های پزشکی و کاربردهای بالینی اهمیت داشته باشد.

به گزارش سیناپرس، «ساعت‌های اپی‌ژنتیک» ابزارهایی هستند که با بررسی تغییرات شیمیایی روی DNA، تلاش می‌کنند سن بیولوژیک افراد را تخمین بزنند؛ یعنی میزان فرسودگی یا تغییرات زیستی بدن را در مقایسه با سن تقویمی فرد ارزیابی کنند. با وجود استفاده گسترده از این ابزارها در پژوهش‌های مرتبط با سالمندی، هنوز مشخص نبود هر یک از این ساعت‌ها دقیقاً چه فرایندهای زیستی را دنبال می‌کنند.

پژوهشگران دانشگاه‌های کالیفرنیای جنوبی، UCLA، ایندیانا و مینه‌سوتا با بررسی داده‌های ۳۲۲۷ فرد سالمند آمریکایی تلاش کردند این پرسش را پاسخ دهند. آنها دو نوع داده زیستی به‌دست‌آمده از نمونه‌های خون یکسان را با هم مقایسه کردند؛ نخست تغییرات شیمیایی روی DNA و دوم میزان فعال یا غیرفعال بودن ژن‌ها. داده‌های مورد استفاده از مطالعه گسترده Health and Retirement Study به دست آمده و اطلاعات سلامت و بقا تا سال ۲۰۲۲ نیز در دسترس بوده است.

پنج ساعت زیستی، پنج تصویر متفاوت از پیری

این مطالعه پنج ساعت زیستی شناخته‌شده شامل Horvath، Hannum، PhenoAge، GrimAge و DunedinPACE را بررسی کرد. هر یک از این ابزارها با هدف متفاوتی طراحی شده‌اند؛ برخی برای تخمین سن تقویمی و برخی دیگر برای پیش‌بینی خطر بیماری، احتمال مرگ یا سرعت افت عملکرد جسمی و ذهنی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نتایج نشان داد: تفاوت میان این ساعت‌ها بسیار بیشتر از آن چیزی است که پیش‌تر تصور می‌شد. برای نمونه، ساعت Horvath با تغییرات فعالیت تنها ۴۹ ژن ارتباط داشت، در حالی که DunedinPACE با تغییرات بیش از ۳۲۰۰ ژن مرتبط بود. نکته مهم‌تر اینکه حتی یک ژن مشترک میان هر پنج ساعت شناسایی نشد.

بررسی مسیرهای زیستی نیز نشان داد هر ساعت، بخش متفاوتی از فرایند پیری را برجسته می‌کند.

ساعت Horvath که یکی از قدیمی‌ترین ساعت‌های مورد بررسی است، بیشتر با فرایندهای متابولیکی و ارتباطات پایه سلولی ارتباط داشت و ظاهراً بیشتر عملکردهای عمومی سلول را دنبال می‌کند.

Hannum که بر اساس نمونه‌های خون طراحی شده است، ارتباط بیشتری با عملکرد سیستم ایمنی، التهاب و فعالیت عروق نشان داد؛ فرایندهایی که با افزایش سن و التهاب مزمن ارتباط دارند.

PhenoAge که برای پیش‌بینی مجموعه‌ای از شاخص‌های بالینی مرتبط با خطر مرگ طراحی شده، با پیری سلولی، پاسخ‌های استرسی و اختلال در فرایند تقسیم سلولی ارتباط داشت.

GrimAge که در مطالعات پیشین یکی از قوی‌ترین شاخص‌ها برای پیش‌بینی مرگ شناخته شده است، بیشتر با مسیرهای مرتبط با نظارت ایمنی و مجموعه‌ای متمرکزتر از فرایندهای زیستی ارتباط داشت؛ از جمله شاخص‌هایی مرتبط با مواجهه با دود سیگار و التهاب.

در مقابل، DunedinPACE که به جای سن ثابت، سرعت پیری را اندازه‌گیری می‌کند، گسترده‌ترین مجموعه فرایندهای زیستی را پوشش داد و با متابولیسم پروتئین، پیام‌رسانی سیستم ایمنی، رشد سیستم عصبی، تولید انرژی سلولی و کاهش فعالیت مسیرهای ترمیم آسیب DNA ارتباط داشت.

التهاب؛ نقطه اشتراک مهم ساعت‌های زیستی

با وجود تفاوت‌های قابل توجه، پژوهشگران چند وجه مشترک میان این ساعت‌ها نیز پیدا کردند. فعالیت سیستم ایمنی و التهاب مزمن سطح پایین در چهار مورد از پنج ساعت دیده شد.

همچنین مسیرهای زیستی مرتبط با واکنش بدن به عفونت و آسیب‌های داخلی نیز در چهار ساعت فعال بودند. این موضوع نشان می‌دهد تغییرات سیستم ایمنی و التهاب ممکن است یکی از مهم‌ترین نشانه‌های مشترک ثبت‌شده در ابزارهای مختلف سنجش پیری زیستی باشد.

طراحی یک شاخص جدید برای سنجش پیری

پژوهشگران پس از شناسایی این تفاوت‌ها، مجموعه‌ای از شاخص‌های جدید را با عنوان Transcriptomic Aging Gene Scores یا TAGS طراحی کردند.این شاخص‌ها برخلاف ساعت‌های اپی‌ژنتیک که تغییرات شیمیایی روی DNA را بررسی می‌کنند، مستقیماً میزان فعالیت ژن‌هایی را اندازه می‌گیرند که با هر یک از ساعت‌های پیری مرتبط هستند.

محققان برای ساخت و ارزیابی این شاخص‌ها، ۸۰ درصد داده‌ها را برای توسعه مدل و ۲۰ درصد باقی‌مانده، شامل ۶۴۵ نفر، برای آزمون آن اختصاص دادند.

نتایج نشان داد TAGS در برخی پیامدهای سلامت، از جمله دیابت، بیماری‌های قلبی، مشکلات ریوی، ضعف جسمانی، مرگ‌ومیر و برخی شاخص‌های التهاب، ارتباط قوی‌تری نسبت به ساعت‌های اپی‌ژنتیک اولیه داشت.

با این حال، عملکرد این شاخص جدید در همه زمینه‌ها بهتر نبود. برای نمونه، ارتباط آن با قدرت گرفتن دست، عملکرد شناختی و نشانگر ضدالتهابی IL-۱۰ ضعیف‌تر یا ناپایدار بود. همچنین برخی ساعت‌های قدیمی‌تر همچنان در پیش‌بینی پیامدهایی مانند مرگ‌ومیر و ضعف جسمانی ارزش منحصربه‌فرد خود را حفظ کردند.

آیا می‌توان از روی سن بیولوژیک سلامت فرد را پیش‌بینی کرد؟

پژوهشگران تأکید دارند که انتخاب ساعت مناسب به پرسشی بستگی دارد که قرار است پاسخ داده شود. برای مثال، ساعت GrimAge که ارتباط بیشتری با فرایندهای ایمنی و التهابی دارد، ممکن است برای مطالعه مداخلات ضدالتهابی مناسب‌تر باشد؛ در حالی که DunedinPACE به دلیل پوشش گسترده‌تر فرایندهای بدن، می‌تواند برای بررسی تغییر سرعت پیری در اثر عواملی مانند ورزش کاربرد بیشتری داشته باشد.

اهمیت این موضوع با ورود ساعت‌های زیستی از محیط‌های پژوهشی به حوزه‌های بالینی و محصولات تجاری بیشتر شده است. پژوهشگران هشدار می‌دهند که این ابزارها نباید به‌عنوان شاخص‌هایی کاملاً معادل و قابل جایگزینی با یکدیگر در نظر گرفته شوند؛ زیرا هر یک ممکن است جنبه متفاوتی از زیست‌شناسی پیری را اندازه‌گیری کند.

در نهایت، یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد: وقتی فرد عددی تحت عنوان «سن بیولوژیک» دریافت می‌کند، معنای آن عدد تا حد زیادی به نوع ساعت مورد استفاده بستگی دارد. بنابراین، یک عدد واحد نمی‌تواند به‌تنهایی تصویر کاملی از وضعیت زیستی بدن ارائه دهد.

پژوهشگران همچنین تأکید کرده‌اند : آزمون‌های سن بیولوژیک و اپی‌ژنتیک در شرایط کنونی ابزار تشخیص بیماری یا پیش‌بینی قطعی سلامت یک فرد نیستند و نتایج آنها با توجه به نوع ساعت مورد استفاده می‌تواند متفاوت باشد.

این پژوهش با هدایت تالیدا اِم. آرپاوانگ از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی انجام شده و نتایج آن در نشریه npj Aging منتشر شده است.

مترجم:مه گل غفاری