• By Sharon Theimer

有毒细胞分泌物与生物年龄、疾病和残疾存在关联

2020 年 12 月 1 日

人体中的细胞通常会按人体下达的命令行事。根据收到的命令,细胞会分裂、生长、萎缩或死亡。但是有些细胞会开始无视人体发出的死亡命令,它们是衰老细胞。由于苟延残喘而不死亡,衰老细胞有时被称为“僵尸细胞”。它们会使身体下达杀戮命令,但它们并不会死亡,而会以某种“暂停”的状态存在。它们虽然不能正常工作,却会活跃地释放出有毒化学物质。

动物研究表明,衰老细胞与各种衰老症状(从脑功能障碍骨质疏松症等)存在关联,但衰老细胞以及它如何造成不良健康后果仍然属于相当新的研究领域。相关研究的重点是衰老细胞本身,以及去除它们会如何影响疾病状态。现在,研究人员正在研究衰老细胞释放的有毒蛋白,它们称为衰老相关分泌表型(Senescence-associated Secretory Phenotype),简称SASP。研究人员正在研究这些蛋白在细胞周围环境(微环境)中的作用,以及它们在体内循环时的作用。

在最近的一项研究中,妙佑医疗国际(Mayo Clinic)的研究人员报告指出,在人的血液中循环的SASP可能是一种可靠的标志物,它有助于区分谁有患上与衰老相关疾病的风险以及手术后产生不良结果的风险。这篇文章于2020年6月18日在线发表在JCI Insight期刊上。由妙佑医疗国际(Mayo Clinic)研究员Nathan LeBrasseur博士的实验室领头组建的一支团队研究了衰老细胞中的毒性因子如何反映生物年龄,以及它们如何相应地增加医疗程序中的风险。

LeBrasseur博士说:“首先,通过研究各类人类衰老细胞分泌的多种蛋白的丰度,我们开发出了一组(大约30种)衰老生物标志物,然后评估了是否可以在人类血液样本中检测到它们。”

研究人员在妙佑医疗国际(Mayo Clinic) 生物样本库捐献者的血液样本中寻找这些蛋白质。在捐献者性别和年龄方面,这267份样本分布均匀,年龄在20-90岁之间。

“我们的研究结果显示,大多数生物标志物的循环丰度随着年龄的增长而增加”,LeBrasseur博士说。

19种生物标志物的浓度与实际年龄相关,在调整性别和体重指数后,仍有17种。作者写道,这表明了这些因子对人体及其衰老的重要性。他们得出结论:随着人年龄的增长,不同类型的衰老细胞会积累,它们可能会造成人体内出现因人而异且不断变化的SASP。

除了研究相对健康的生物库捐献者的生物标志物外,研究人员还对患有以下两种不同的年龄相关疾病且需要手术的患者测量了循环SASP蛋白:心血管疾病(严重主动脉瓣狭窄)和卵巢癌。LeBrasseur博士及其同事研究了这些生物标志物和一个虚弱指标的关系,该虚弱指标是一种老年综合症,与两组患者手术后更易受压力和不良健康结果的影响有关。

LeBrasseur博士说,“我们观察到,我们的几种生物标志物与疾病和残疾的负担或生物年龄有关。利用机器学习,我们确定了一组生物标志物。这些生物标志物可用于预测不良结果,如并发症、入住重症监护病房以及心脏病或卵巢癌手术后的再住院治疗。”

值得注意的是,在预测不良健康结果方面,生物标志物比按年龄和虚弱度衡量要好得多。        

作者警告说,这项研究仅涉及有限的地理区域,可能不具有普遍性。他们还指出,这些生物标志物的用途需要在其他外科手术适应症中进行测试,比如该团队希望针对严重关节炎的关节置换开展研究。

LeBrasseur博士说,“我们渴望在更大、更多样化的群组中复制这些发现。此外,我们很想看到干预措施,如运动、饮食以及(在不久的将来)药物如何影响我们的生物标志物,进而影响健康结果。在动物模型中,我们发现了有关这些措施的强有力证据”。

这项研究涉及LeBrasseur博士的实验室和妙佑医疗国际(Mayo Clinic) 长期关注的主题。

“在证明衰老细胞对衰老和一系列与衰老相关的疾病和老年综合症的根本作用方面,妙佑医疗国际(Mayo Clinic)一直处于领先地位”,LeBrasseur博士说。他的实验室一直都在参与这项工作,试图回答研究人员如何测量生物年龄,以及更好地区分生物年龄和实际年龄的问题。

LeBrasseur博士说:“很明显,有些健壮且恢复能力强的老年人很少受到衰老的影响,而另外一些实际年龄相近的人则更易受到影响。由于到目前为止,在妙佑医疗国际(Mayo Clinic) 帮助个人应对的大多数健康状况中,年龄都是最大风险因素,因此明确生物年龄的策略可以帮助指导临床决策。”

LeBrasseur博士还说,随着针对衰老的基本生物学原理的干预措施出现,衰老的生物标志物可以帮助我们识别出反应最强烈的个体。例如,相对于身体或认知功能的衡量,它们也可以作为衡量干预措施是否达到预期效果的早期指标。

“通过更好地理解衰老的生物学原理,我们有可能找到从根本上改变人类健康的方法。推迟与年龄有关的疾病和残疾发病的策略将大大延长人类的健康寿命,即没有疾病和残疾的生命期。妙佑医疗国际(Mayo Clinic) 的研究所具有的合作、多学科性质促进了这些工作。”

这项研究的经费来源于以下各方:联邦拨款、Glenn Foundation for Medical Research、Pritzker Foundation、Beverly Foundation以及Leonard and Mary Lou Hoeft Fund in Healthy Aging and Independent Living Research。此外,妙佑医疗国际(Mayo Clinic) Center for Individualized Medicine提供了妙佑医疗国际(Mayo Clinic)生物库样本和数据。LeBrasseur博士报告披露他有与这项研究相关的经济利益,而妙佑医疗国际(Mayo Clinic)拥有senolytic药物的专利。

###

关于妙佑医疗国际(Mayo Clinic)

妙佑医疗国际(Mayo Clinic) 是一家致力于在临床实践、医学教育和研究方面进行创新的非营利机构,为每位患者提供悉心照料、专业治疗和解决方案。访问妙佑医疗国际 新闻网获取更多妙佑医疗国际的新闻,参阅走进妙佑医疗国际 了解更多关于妙佑医疗国际的信息。

媒体联系:

妙佑医疗国际 公共事务,Sharon Theimer

邮箱:newsbureau@mayo.edu