Ikääntyvä biomarkkeri on organismin parametri, joka heijastaa kronologista ikää paremmin organismin toimintatilaa.
Termi "ikääntymisen biomarkkeri" otettiin käyttöön 1980-luvulla. Alkuperäinen määritelmä, joka on edelleen käytössä, on [1] :
"Ikääntyvä biomarkkeri on biologinen parametri, joka voi sairauden puuttuessa ennustaa kronologista ikää paremmin kehon toiminnallisen tilan."
Kronologinen ikä ei todellakaan ole aina tarkka arvio kehon tilasta ja vielä enemmän ikääntymisnopeudesta ja arvioidusta kuolinajasta. Yksi henkilö voi olla hyvässä kunnossa 80-vuotiaana eikä hänellä ole vakavia kognitiivisia ongelmia, kun taas toisella 60-vuotiaalla voi olla vakavia terveys- ja henkisiä ongelmia.
On olemassa useita kriteerejä, jotka biologisen parametrin on täytettävä, jotta sitä voidaan käyttää ikääntymisen biomarkkerina. Eri kirjoittajien välillä on joitain eroja, mutta American Federation of Aging Researchin [2][3] laatima kriteeriluettelo on yleisesti hyväksytty :
Kolmatta kriteeriä täydennetään usein oletuksella, jonka mukaan parametrin arvioinnin ei pitäisi vain aiheuttaa haittaa, vaan se ei myöskään saisi vaikuttaa ikääntymisen kulkuun kokonaisuudessaan. Tämä kriteeri on kuitenkin edelleen toteuttamiskelpoisin (katso jäljempänä).
Kriteereistä ja määritelmästä seuraa välittömästi useita ongelmia, joita voi syntyä etsittäessä ikääntymisen biomarkkereita. Ensimmäinen ongelma liittyy määrittelyyn, nimittäin se, että parametrin tulisi määrittää ikääntymisnopeus sairauden puuttuessa. Varsin usein ikääntymiseen liittyy vanhenevia sairauksia (ikääntymiseen liittyviä sairauksia), kuten diabetes , Parkinsonin ja Alzheimerin tauti jne. Usein nämä ilmiöt johtavat kehossa yhtä globaaleihin muutoksiin kuin itse ikääntyminen, ja niitä on vaikea erottaa toisistaan. toisesta. Suurin ongelma tulee kuitenkin kriteeristä 2. Tosiasia on, että ikääntyminen on prosessi, jota ei täysin ymmärretä, tiedeyhteisö on kaukana ymmärtämästä, mikä sen perimmäinen syy on, joten nykyään toinen kriteeri on itse asiassa , mahdotonta täyttää. Voidaan sanoa, että tähän mennessä ei ole löydetty yhtäkään ikääntyvää biomarkkeria [4] , joka täyttäisi kaikki yleisesti hyväksytyt kriteerit, joten on tapana puhua mahdollisista ikääntyvien biomarkkereista. Tällaisia biomarkkereita on jo löydetty kymmeniä, ja tämänsuuntaista tutkimusta tehdään melko aktiivisesti ympäri maailmaa.
Sukkulamato Caenorhabditis elegans (C. elegans) on klassinen malliorganismi, jolle on tunnusomaista kiinteä määrä soluja aikuisessa organismissa. C. elegansin kehitysbiologiaa on tutkittu yksityiskohtaisesti jokaisen yksittäisen solun kohtaloon saakka. Tämä tekee siitä hyvän kohteen ikääntymisen tutkimukselle ja erityisesti sen biomarkkerien etsimiselle. Ensimmäinen mahdollinen biomarkkeri on madon liikkuvuus (lihasvoima). Useat tutkimukset ovat osoittaneet korrelaation liikkuvuuden ja madon eliniän välillä. Jos henkilö ei ole aktiivinen, se kuolee todennäköisesti aikaisemmin kuin aktiivisemmat yksilöt. Universaalimpi biomarkkeri, jota voidaan soveltaa muihin eläimiin, on lipofussiinipigmentin kertyminen soluihin , mikä lisääntyy iän myötä [5] . Molekyylitasolla jotkin miRNA:t ovat kiinnostavia, muutokset niiden ilmentymisessä vaikuttavat elinikään [6] .
Yksi ensimmäisistä mahdollisista biomarkkereista, joka tulee mieleen, on telomeerien pituus . Telomeerit ovat monimutkaisia rakenteita kromosomien päissä ihmisissä ja muissa eukaryooteissa. Telomeerinen DNA koostuu lyhyistä toistoista ja liittyy moniin proteiineihin. Jokaisen solun jakautumisen yhteydessä telomeerinen DNA lyhenee, ja tämä jatkuu, kunnes DNA:n replikaatio (ja siten jakautuminen) tulee mahdottomaksi (solu saavuttaa ns. Hayflick-rajan ). Siten mitä korkeampi solun replikaatioikä on, sitä lyhyemmät telomeerit ovat. Puolet tutkimuksista ei kuitenkaan löytänyt korrelaatiota lyhentyneiden telomeerien ja kuolleisuuden välillä. On kuitenkin syytä ottaa huomioon, että monet heistä eivät ottaneet huomioon lisätekijöitä, jotka voivat vaikuttaa telomeerien pituuteen, ja tällaisia tekijöitä on monia (tulehdus, fyysinen aktiivisuus, painoindeksi, alkoholin kulutus jne.) [7] .
Toinen molekyylimekanismi, joka on mahdollinen biomarkkeri, on DNA:n metylaatio . Iän myötä joidenkin DNA-alueiden metylaatiotaso kasvaa, kun taas toiset päinvastoin laskevat. Vuonna 2013 julkaistiin suuri teos ns. epigeneettinen kello. Se osoittaa, että metylaatiotaso voi määrittää iän erittäin tarkasti, riippumatta monista tekijöistä, kuten sukupuolesta ja kudostyypistä (verrattuna telomeereihin, tämä on suuri etu). Lisäksi tämän menetelmän on osoitettu soveltuvan simpansseihin [8] . Näin ollen lähes kaikki ikääntymisen biomarkkerin kriteerit täyttyvät ensimmäistä lukuun ottamatta. Tosiasia on, että metylaatio heijastaa tarkasti kronologista ikää, mikä tarkoittaa, että se ei voi ennustaa ikääntymisnopeutta sitä paremmin.
Kudos- ja organismitasolla kiinnitetään paljon huomiota tulehdusprosesseihin ja immuunijärjestelmän muutoksiin mahdollisina ikääntymisen biomarkkereiden lähteinä. Esimerkiksi ihmisillä immuunijärjestelmän naiivien solujen määrä vähenee iän myötä, kun taas muistisolujen määrä kasvaa [4] .
Toinen lupaava ikääntymisen biomarkkeri on glykoituneiden proteiinien (ns. AGE-tuotteiden) kertyminen kudoksiin. Ajan myötä solujen proteiinit käyvät läpi spontaanin (ei-entsymaattisen) glykaation, toisin sanoen monosakkaridien lisäämisen aminoryhmiin ja karbonyyleihin. Tämä johtaa proteiinien toiminnallisuuden heikkenemiseen ja estää myös niiden hajoamisen. Siten AGE-tuotteet kerääntyvät ajan myötä ja häiritsevät solujen ja kudosten toimintaa. Tämä on erityisen voimakasta sydän- ja verisuonijärjestelmässä, jossa verisuonet menettävät joustavuuttaan iän myötä glykaation aiheuttamien kollageenin ristisidoksien vuoksi [9] .
Oksidatiivinen stressi liittyy yleisesti ikääntymiseen . Se voi vahingoittaa DNA-molekyylejä, joista yleisin on guaniinin muuntuminen 8-okso-2'-deoksiguaniiniksi . Jälkimmäisen esiintyminen lisääntyy iän myötä ja voi toimia myös ikääntymisen biomarkkerina [10] .
| Pitkäikäisyys | |
|---|---|
| Ikääntyminen |
|
| Elinajan pidentäminen |
|
| Kuolemattomuus | |
| Records |
|
| pitkäikäisyyden geenejä | |
| Katso myös | |