يكشف التحليل البروتيني عن مسارات الشيخوخة في 13 عضوًا بشريًا

نجح فريق دولي من الباحثين بقيادة الأكاديمية الصينية للعلوم في إنشاء أطلس بروتيني للشيخوخة البشرية يعتمد على 13 عضوًا، وتحديد الساعات البيولوجية الخاصة بالأنسجة، واختلال محاذاة النسخ البروتيني، والبروتينات المفرزة التي يمكن أن تسرع من التدهور الجهازي.

الخلفية: لماذا هذا مهم؟

تُعدّ شيخوخة الأعضاء عاملاً رئيسياً في قابلية الإصابة بالأمراض المزمنة. في السابق، كان التركيز منصبّاً على بروتينات البلازما ومثيلة الحمض النووي، ولكن لم يكن هناك رسم خرائط منهجية لشيخوخة البروتينات في جميع الأعضاء. يُسدّ الأطلس البروتيني الجديد هذه الفجوة.

ما فعله الباحثون

• في ورقة بحثية بعنوان "الملفات البروتينية البشرية الشاملة على مدى عمر 50 عامًا تكشف عن مسارات الشيخوخة والتوقيعات" ( مجلة Cell )، أجرى العلماء تحليلًا بروتينيًا متعدد الأنسجة يمتد على مدى خمسة عقود من حياة البالغين.
• تم تحليل عينات من 76 شخصًا تتراوح أعمارهم بين 14 إلى 68 عامًا: بإجمالي 516 عينة أنسجة + بلازما.
• تم استخدام التحليل الطيفي الكتلي عالي الدقة والتحليل النسخي الموازي.

النتائج الرئيسية

البيانات الكمية:

• تم قياس أكثر من 12700 بروتين من الأجهزة القلبية الوعائية والجهاز الهضمي والجهاز المناعي والغدد الصماء والجهاز التنفسي والجلد والجهاز العضلي الهيكلي.
• كانت البروتينات النووية والميتوكوندريا هي السائدة، وخاصة في الأنسجة ذات النشاط الأيضي العالي.

انقطاع الاتصال بين الحمض النووي الريبوزي والبروتينات:

• وفي جميع الأعضاء، نلاحظ انخفاضًا في الارتباط بين مستويات mRNA والبروتين مع التقدم في السن، وخاصة في الطحال والعقد الليمفاوية والعضلات.
• كما انخفضت أيضًا البروتينات المسؤولة عن التركيب والطي والاستخدام: الوحدات الفرعية الريبوسومية، والمرافقون، وما إلى ذلك.

ثلاثية البروتين للشيخوخة:

• تم الكشف عن تراكم البروتينات النشوية (SAA1، SAA2)، والغلوبولينات المناعية وعوامل المكمل.
• ووصف المؤلفون محور الأميلويد-الغلوبولين المناعي-المكمل الذي يحرك الالتهاب ويشير إلى انهيار مراقبة جودة البروتين داخل الخلايا وارتباطه بالمشاكل الجهازية.

الساعة البيولوجية والشيخوخة الخاصة بالأعضاء

• تم إنشاء ساعة بروتينية لتقدير العمر البيولوجي لمختلف الأنسجة (باستخدام الانحدار الصافي المرن).
• دقة التوقعات: معاملات سبيرمان من 0.74 إلى 0.95.
• تم تضمين TIMP3 (مثبط الميتالوبروتيناز) في 9 نماذج خاصة بالأعضاء.
• وتظهر التغيرات الأكثر وضوحا في الشريان الأورطي، وخاصة بين سن 45 و55 عاما.

البروتينات المفرزة والتفاعلات بين الأعضاء

• تم التعرف على البروتينات التي تعزز الشيخوخة على المستوى النظامي.
• تم رفع مستوى CXCL12، وهو كيموكين مرتبط بـ SASP (النمط الظاهري الإفرازي الشيخوخي)، في 9 أنسجة.
• برز الشريان الأورطي والطحال والغدد الكظرية كمصدر رئيسي للتواصل بين الأعضاء مع تقدم العمر.

"سينوهاب" هو مصدر لإشارات الشيخوخة:

• تم التعرف على 24 زوجًا من مستقبلات الربيطة البلازمية المرتبطة بالخلايا العجوزة.
• تمت تسمية الشريان الأورطي بـ "سينوهوب" - العقدة المركزية التي تبدأ الشيخوخة بين الأعضاء.

أمثلة على جزيئات البادئ

• GAS6 (ربيطة مستقبلات TAM):

• مع التقدم في السن، يتراكم في البلازما والشريان الأورطي.
• يسبب شيخوخة الخلايا البطانية وخلايا العضلات الملساء والالتهابات واضطراب تكوين الأوعية الدموية.
• أظهرت الفئران التي تم حقنها بـ GAS6 التهابًا وعائيًا وانخفاضًا في النشاط البدني وتنكسًا في الأنسجة.

• GPNMB:

• كما تسبب أيضًا في ظهور علامات الشيخوخة والالتهاب وانخفاض هجرة الخلايا والقدرة على تكوين الأوعية الدموية.
• وفي الفئران، أدى ذلك إلى تدهور الوظيفة الحركية وزيادة الالتهاب الوعائي.

ملاحظات إضافية

• عدم الاستقرار الجيني العام؛
• الانحدار المنسق في وظيفة الميتوكوندريا؛
• إعادة تشكيل المجمعات البروتينية؛
• تأتي الإشارة المبكرة للشيخوخة من الغدد الكظرية.

خاتمة

وتظهر الدراسة أن الأنسجة الوعائية تعمل كمستشعرات وناقلات للشيخوخة، وأن البروتينات المفرزة (مثل GAS6 وGPNMB) تعمل كعوامل جزيئية للشيخوخة بين الأعضاء.

إن الأطلس البروتيني الناتج عن الشيخوخة هو مورد قد يؤدي إلى مناهج جديدة في تشخيص العمر البيولوجي والوقاية من الأمراض المرتبطة بالعمر وعلاجها.