Search
Study: The genetic architecture of biological age in nine human organ systems. Image Credit: Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

מחקר גנטי מראה סמני הזדקנות ייחודיים אך קשורים זה לזה

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת הזדקנות הטבעצוות חוקרים השתמש במערך נתונים גדול המורכב ממשתתפים ממוצא אירופאי מבנק הביולוגי של בריטניה (בריטניה) כדי לחקור את היסודות הגנטיים של פער הגילאים הביולוגי או BAG, סמן ההזדקנות האנושי, על פני תשע מערכות איברים.

מחקר: הארכיטקטורה הגנטית של הגיל הביולוגי בתשע מערכות איברים אנושיות. קרדיט תמונה: Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

רקע כללי

מספר עצום של גורמים סביבתיים, גנטיים ואורח חיים תורמים ומשפיעים על התהליך המורכב של ההזדקנות הביולוגית. הבנת הארכיטקטורה הגנטית והדפוסים הפנוטיפיים של הזדקנות ביולוגית על פני מערכות האיברים בגוף האדם חיונית לזיהוי גורמי החוסן והפגיעות של בריאות האדם, כמו גם להערכת מחלות הקשורות לגיל ופיתוח התערבויות טיפוליות מותאמות אישית.

מחקרים דיווחו על מעורבות וחיבור של מערכות איברים מרובות בבריאות האדם ובמחלות, כמו ציר לב-מוח-כבד והמסלולים הביולוגיים המשותפים לשלושת האיברים. מחקרים אחרים דיווחו על התפקיד של מערכת העצבים המרכזית ושל פפטיד בין-איברים ואיתות בתיווך שומנים בבריאות המטבולית.

ההתקדמות בטכנולוגיית הבינה המלאכותית הובילה גם לאימוץ תפיסת פער הגיל הביולוגי (BAG) כסמן ביולוגי להזדקנות אנושי במערכות איברים. BAG מוגדר כהבדל בין גילו של אדם החזוי באמצעות למידת מכונה לבין גילו הכרונולוגי.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים שאפו לחקור את הארכיטקטורה הגנטית של BAG בתשע מערכות איברים באמצעות מערך נתונים מולטי-מודאלי של Biobank בבריטניה של למעלה מ-377,000 משתתפים ממוצא אירופי.

בעבר, אותו צוות חוקרים השתמש במחקר אסוציאציות רחב גנום ובהדמיית תהודה מגנטית כדי לקבוע את הארכיטקטורה הגנטית של BAG במוח. כאן הם הרחיבו את העבודה על ידי בחינת הארכיטקטורה הגנטית הבסיסית של BAG על פני תשע מערכות איברים: מערכת הלב וכלי הדם, האופטית, החיסונית, הכבדית, המטבולית, הכלייתית, הריאות והשרירים.

החוקרים שיערו שהארכיטקטורה הגנטית הבסיסית של BAGs תהיה ספציפית לכל מערכת איברים אך קשורה זו בזו בין מערכות האיברים. כדי לחקור השערה זו, הם ביצעו תחילה מחקר אסוציאציות רחב גנום וניתוח מתאם גנטי ותורשה שחולקו ברמת הגן עבור 154,774 מבריטניה

הנתונים הרב-מודאליים ששימשו למחקר כללו גם מדידות פיזיולוגיות ופיזיות ופנוטיפים שנגזרו מנתוני הדמיית תהודה מגנטית ומדידות שונות אחרות כגון לחץ דם, דופק, סמנים ביולוגיים בדם הקשורים לכבד, משתנים המטולוגיים, רמות חלבון C-reactive, מדידות תפקודי ריאות, רמות ויטמין D, ויסות אלקטרוליטים וסמנים ביולוגיים של סינון גלומרולרי.

מחקר הקשר הגנום כלל גם משתנה קוגניטיבי אחד ושישה גורמי אורח חיים. גורמי אורח החיים כללו צריכת קפה, תה ופירות טריים, משך השינה, משקל הגוף וזמן השהייה בחוץ, בעוד שהמשתנה הקוגניטיבי שנכלל בניתוח היה זמן תגובה.

תורשתיות המבוססות על פולימורפיזם נוקלאוטיד בודד (SNP) הוערכה, ואחריה ביאור של הגנים הממופים והלוקוסים הגנומיים הקשורים ל-BAG עבור כל מערכת איברים. SNPs אלה נותחו עוד יותר עבור קשרים בין-איברים רחבי תופעה ואסוציאציות ספציפיות של איברים.

עבור 222,254 המשתתפים הנותרים, נערך גם ניתוח רנדומיזציה מנדליאנית כדי לחקור סיבתיות אפשרית בין ה-BAGs, גורמי אורח חיים הניתנים לשינוי ומחלות כרוניות כגון סוכרת ואלצהיימר.

תוצאות

התוצאות הראו שהארכיטקטורה הגנטית של ה-BAGs עבור תשע מערכות האיברים הייתה ספציפית לאיברים, אך גם הפעילה דיבור צולב בין איברים באמצעות קשרים פליאוטרופיים עם מערכות איברים אחרות. יתר על כן, המתאמים הגנטיים והפנוטיפיים בין BAGs של תשע מערכות האיברים שיקפו זה את זה.

התוצאות מהאקראיות המנדלית חשפו גם קשרים סיבתיים פוטנציאליים בין תשעת ה-BAGs, גורמי אורח חיים כמו משך השינה ומשקל הגוף, ומחלות כרוניות כמו סוכרת ומחלת אלצהיימר.

בהתחשב בעובדה שהמוח מווסת תהליכים פיזיולוגיים רבים ומעורב בשמירה על הומאוסטזיס, החוקרים מאמינים כי הקשר בין המוח לתכונות הקליניות של מערכות איברים אחרות לא היה מפתיע. גם לא הממצא שמערכות איברים שונות אחרות הפגינו העשרה של תכונות מטבוליות.

שרירי השלד והכבד הראו קשר דו-כיווני, אשר נתמך על ידי ממצאים ממחקרים קודמים על ההשפעה של בריאות מטבולית ותפקודי כבד על בריאות השלד והשרירים. יתרה מכך, קשר בין איברים זה יכול להסביר גם את התפקיד של הפרעות שרירים ושלד כמו דלדול שרירים, סרקופניה ואוסטיאופורוזיס בחוסר ויסות של חילוף החומרים בכבד וגרימת מחלת כבד שומני לא אלכוהולי.

מסקנות

לסיכום, המחקר ניתח את היסודות הגנטיים של פערי גיל ביולוגיים עבור תשע מערכות איברים ומצא שלכל מערכת איברים היו וריאנטים גנטיים ספציפיים הקשורים ל-BAGs אך היו קשורים גם באמצעות מנגנונים פליאוטרופיים. הממצאים חשפו כי בחינת בני אדם דרך פרספקטיבה רב איברים והתחשבות בהשפעה של גורמי אורח חיים על קשרים בין איברים אלו יכולה לסייע בהבנה טובה יותר של מחלות מורכבות ועיצוב גישות טיפול הוליסטיות יותר.

דילוג לתוכן