นักวิทยาศาสตร์ค้นพบการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับอายุในช่วงวัย 40 และ 60 ปี

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในNature Agingนักวิจัยจากสิงคโปร์และสหรัฐอเมริกาได้ดำเนินการจัดทำโปรไฟล์กลุ่มตัวอย่างตามยาวอย่างครอบคลุม (n=108) โดยใช้เทคนิคมัลติโอมิกส์ที่ทันสมัยเพื่อระบุพลวัตที่ไม่เป็นเชิงเส้นของการแก่ชราของมนุษย์ กลุ่มตัวอย่างที่ศึกษานี้รวมถึงผู้ที่อาศัยอยู่ในแคลิฟอร์เนียที่มีอายุระหว่าง 25 ถึง 75 ปี ซึ่งติดตามนานถึง 6.8 ปี (ค่ามัธยฐาน 1.7 ปี)

การศึกษาพบว่าเครื่องหมายโมเลกุลเพียง 6.6% เท่านั้นที่แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นตามอายุ ในขณะที่สัดส่วนที่สำคัญ (81%) แสดงรูปแบบไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งเน้นย้ำถึงความซับซ้อนของกระบวนการชราภาพ การวิเคราะห์เครื่องหมายโมเลกุลเผยให้เห็นว่าการแก่ชราของมนุษย์ไม่ใช่กระบวนการเชิงเส้น โดยมีการหยุดชะงักอย่างรุนแรงในเส้นทางชีวภาพบางอย่างที่สังเกตได้เมื่ออายุประมาณ 44 และ 60 ปี เช่น การเผาผลาญแอลกอฮอล์และไขมันเมื่ออายุ 40 ปี และการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตและการควบคุมภูมิคุ้มกันเมื่ออายุ 60 ปี ผลการวิจัยเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เคยมีมาก่อนเกี่ยวกับเส้นทางชีวภาพและโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการแก่ชราของมนุษย์ และถือเป็นก้าวสำคัญในการระบุการแทรกแซงการรักษาเพื่อป้องกันโรคเรื้อรังที่เกี่ยวข้องกับอายุ

การแก่ชราหมายถึงการที่การทำงานของร่างกายเสื่อมลงตามวัย ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงและการเกิดโรคเรื้อรัง เช่น โรคเบาหวาน โรคระบบประสาทเสื่อม โรคมะเร็ง และโรคหัวใจและหลอดเลือด

การศึกษาล่าสุดที่ใช้เทคโนโลยีโอเมิกส์ประสิทธิภาพสูงบนระบบสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่า ตรงกันข้ามกับความเชื่อก่อนหน้านี้ การแก่ชราไม่ใช่กระบวนการเชิงเส้น การศึกษานี้ใช้การวิเคราะห์ทรานสคริปโตมิกส์ โปรตีโอมิกส์ เมตาโบโลมิกส์ และไมโครไบโอม เพื่อสำรวจความซับซ้อนของการแก่ชราในระดับโมเลกุล เกณฑ์อายุบางเกณฑ์อาจทำหน้าที่เป็นช่วงเวลาสำคัญที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงแบบไม่เชิงเส้นอย่างมีนัยสำคัญในการเผาผลาญและโปรไฟล์โมเลกุล ตัวอย่างเช่น โรคระบบประสาทเสื่อมและโรคหัวใจและหลอดเลือดแสดงให้เห็นถึงจุดสูงสุดที่สำคัญในความชุกในประชากรที่มีอายุประมาณ 40 และ 60 ปี

แม้ว่าจะมีความรู้ใหม่นี้ แต่จนถึงปัจจุบัน เอกสารต่างๆ มุ่งเน้นไปที่ชีววิทยาของการแก่ชรา โดยถือว่าการแก่ชราเป็นกระบวนการเชิงเส้น แนวทางนี้อาจทำให้ข้อมูลเชิงลึกเชิงกลไกที่จำเป็นในการพัฒนาการแทรกแซงการรักษาเพื่อต่อต้านโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุถูกบดบัง ทำให้ไม่สามารถยืดอายุขัยและสุขภาพของมนุษย์ในวัยชราได้

วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือเพื่อแก้ไขช่องว่างในเอกสารทางวิชาการโดยใช้ชุดวิธีการสร้างโปรไฟล์มัลติโอมิกส์เชิงลึกเพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเฉพาะในเส้นทางชีวภาพและโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มอายุต่างๆ ของผู้ใหญ่ การศึกษานี้ดำเนินการกับกลุ่มอาสาสมัครผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีจากแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา อายุระหว่าง 25 ถึง 75 ปี ผู้เข้าร่วมการศึกษาต้องไม่มีประวัติทางคลินิกของโรคเรื้อรัง เช่น โรคโลหิตจาง โรคหัวใจและหลอดเลือด มะเร็ง โรคทางจิตเวช หรือการผ่าตัดลดน้ำหนัก

ในระหว่างการรวบรวมข้อมูลพื้นฐาน จะมีการทดสอบการยับยั้งอินซูลินที่ปรับเปลี่ยน การทดสอบระดับน้ำตาลในพลาสมาขณะอดอาหาร และการทดสอบฮีโมโกลบิน A1C (HbA1C) เพื่อกำหนดภาวะดื้อต่ออินซูลิน โรคเบาหวาน และระดับน้ำตาลเฉลี่ยในผู้เข้าร่วม นอกจากนี้ ยังมีการบันทึกดัชนีมวลกาย (BMI) ของผู้เข้าร่วมเมื่อเข้าร่วมการศึกษาและติดตามผล

การศึกษาครั้งนี้มีผู้เข้าร่วม 108 คน (51.9% เป็นผู้หญิง) อายุระหว่าง 25 ถึง 75 ปี (ค่ามัธยฐาน 55.7) ผู้เข้าร่วมให้ตัวอย่างสำหรับข้อมูลมัลติโอเมิกส์ทุก ๆ 3-6 เดือน (ค่ามัธยฐานของการติดตามคือ 1.7 ปี สูงสุด 6.8 ปี) การวิเคราะห์ตามยาวที่เข้มงวดนี้ทำให้ผู้วิจัยสามารถจับภาพการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลทั้งแบบเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นที่เกี่ยวข้องกับการแก่ชรา ผลลัพธ์ของมัลติโอเมิกส์เน้นย้ำถึงความสำคัญของแนวทางแบบไม่เชิงเส้นในการกำหนดลักษณะของการแก่ชราทางชีววิทยา โดยแสดงให้เห็นว่าจากโมเลกุลที่ตรวจสอบ มีเพียง 6.6% เท่านั้นที่แสดงการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นที่เกี่ยวข้องกับอายุ ในขณะที่ 81% แสดงรูปแบบแบบไม่เชิงเส้น

รูปแบบโมเลกุลเหล่านี้มีความสอดคล้องกันอย่างน่าทึ่งในงานวิจัยมัลติโอมิกส์ทั้งเจ็ดชิ้น ซึ่งชี้ให้เห็นถึงผลกระทบทางชีววิทยาอย่างลึกซึ้ง แนวทางการจัดกลุ่มตามวิถีที่ใช้ในการจัดกลุ่มโมเลกุลตามความคล้ายคลึงกันตามเวลาเผยให้เห็นการมีอยู่ของคลัสเตอร์ที่แตกต่างกันสามคลัสเตอร์ (คลัสเตอร์ 5, 2 และ 4)

กลุ่มแรกประกอบด้วยโมดูลทรานสคริปโตมิกส์ที่เกี่ยวข้องกับ mRNA และออโตฟาจี ซึ่งแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออายุประมาณ 60 ปี เส้นทางนี้รักษาภาวะสมดุลภายในเซลล์และแสดงให้เห็นถึงความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคที่เกี่ยวข้องกับวัยชรา กลุ่มที่สองประกอบด้วยเส้นทางการเผาผลาญฟีนิลอะลานีน ซึ่งครอบคลุมระดับกลูโคสในซีรั่ม/พลาสมาและระดับไนโตรเจนยูเรียในเลือด ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออายุประมาณ 60 ปี ซึ่งบ่งชี้ถึงการลดลงของการทำงานของไตและความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคหลอดเลือดหัวใจ กลุ่มที่สามประกอบด้วยเส้นทางที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาเฟอีนและการสังเคราะห์กรดไขมันไม่อิ่มตัว ซึ่งมีความสำคัญต่อสุขภาพของหลอดเลือดหัวใจ

เพื่อให้เข้าใจถึงจุดสูงสุดของไมโครไบโอมและความผิดปกติของโมเลกุลระหว่างวัยได้ดียิ่งขึ้น นักวิจัยจึงใช้อัลกอริทึมการวิเคราะห์หน้าต่างเลื่อนการแสดงออกเชิงอนุพันธ์ที่ดัดแปลง (DE-SWAN) ผลการวิเคราะห์เน้นย้ำถึงการมีอยู่ของจุดสูงสุดที่แตกต่างกันสองจุด (สันเขา) ซึ่งสอดคล้องกับอายุประมาณ 40 และ 60 ปี ซึ่งสอดคล้องกันในโปรไฟล์มัลติโอมิกส์ทั้งหมด (โดยเฉพาะโปรตีโอมิกส์) โมดูลของจุดสูงสุดแรกมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเผาผลาญแอลกอฮอล์และไขมัน ในขณะที่โมดูลของจุดสูงสุดที่สองมีความเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของระบบภูมิคุ้มกัน การทำงานของไต และการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต

การศึกษานี้เน้นย้ำถึงลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมากของกระบวนการทางชีววิทยาและโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการแก่ชราของมนุษย์ ดังที่แสดงให้เห็นในการศึกษามัลติโอมิกส์ 7 ครั้งที่แตกต่างกัน การศึกษานี้โดดเด่นตรงที่สามารถระบุรูปแบบเฉพาะในกระบวนการแก่ชราที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออายุประมาณ 40 และ 60 ปี ซึ่งสอดคล้องกับการทำงานผิดปกติอย่างมีนัยสำคัญทางชีวภาพของการเผาผลาญแอลกอฮอล์และไขมัน (เมื่ออายุ 40 ปี) และความผิดปกติของภูมิคุ้มกัน การทำงานของไต และการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต (เมื่ออายุ 60 ปี)

“ข้อมูลและแนวทางมัลติโอมิกส์อันหลากหลายเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจกระบวนการที่ซับซ้อนของการแก่ชราได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น ซึ่งเราเชื่อว่าจะช่วยเพิ่มมูลค่าให้กับงานวิจัยที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อยืนยันและขยายผลการค้นพบเหล่านี้ โดยอาจใช้กลุ่มตัวอย่างที่ใหญ่ขึ้นเพื่อจับภาพความซับซ้อนทั้งหมดของวัยชรา”