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免疫系統“時鐘”預測疾病和死亡率

免疫系統“時鐘”預測疾病和死亡率
  • 一種基於發炎的新「時鐘」可以預測您的免疫系統有多強大,從而可以告訴您死亡和患病的風險。 
  • 一種物質 cxcl9 的血液水平比任何其他時鐘成分對發炎年齡評分的貢獻更大。
  • 他們發現,cxcl9(一種由某些免疫細胞分泌的細胞因子,用於吸引其他免疫細胞到達感染部位)的水平平均在 60 歲後開始急劇上升。

這篇文章發佈在 eurekalert.org 上:

你的年齡和你的免疫系統一樣老。 史丹佛大學醫學院和巴克老化研究所的研究人員建立了一個發炎老化時鐘,它比生日蛋糕上蠟燭的數量更準確,可以預測你的免疫系統有多強,以及你多久會變得衰老。 ,或您是否患有看不見的心血管問題,這些問題可能會在幾年後成為臨床頭痛問題。

在這個過程中,科學家發現了一种血源性物質,其豐富程度可能會加速心血管老化。

時鐘的創作故事將於 7 月 12 日發表在 自然老化。

「每年,日曆都會告訴我們,我們長大了一歲,」該研究的資深作者戴維·弗曼博士說。 “但並非所有人類的生物學衰老速度都相同。你可以在診所中看到這一點——一些老年人極易患病,而另一些人則很健康。”

弗曼說,這種差異在很大程度上歸因於人們免疫系統下降的速度不同。 免疫系統是細胞、物質和策略的精心協調的集合,進化使我們能夠應對諸如損傷或微生物病原體入侵等威脅,擅長建立快速、強烈、局部、短期的抵抗力。 這種「良性發炎」通常會發揮作用,然後在幾天內消退。 (一個例子是,當你的手指被刺傷時,你會看到紅腫的手指,以及隨之而來的快速癒合。)

隨著年齡的增長,一種低度的、持續的、全身性的「不良發炎」開始出現。的疾病,包括癌症、心臟病、中風、神經退化性疾病和自體免疫。

弗曼說,迄今為止,還沒有任何指標可以準確評估個體的發炎狀態,從而預測這些臨床問題並指出解決或避免這些問題的方法。 但現在,他說,這項研究已經產生了一個單一數字的定量測量方法,似乎可以做到這一點。

弗曼是史丹佛大學 1000 個免疫組計畫的負責人,也是史丹佛大學免疫、移植和感染研究所的訪問學者。 此外,他也是加州諾瓦托巴克老化研究所的副教授以及該研究所人工智慧平台的主任。

研究的主要作者是史丹佛大學血管外科助理教授納齊什·賽義德(nazish sayed)醫學博士和博士,以及巴克研究所的高級數據科學家黃英祥博士。

1,001 份血液樣本

在1000 個免疫組項目中,從2009 年至2016 年間從1,001 名年齡在8 至96 歲的健康人中抽取了血液樣本。的水平,以及多種免疫細胞的活化狀態。

這項新研究利用人工智慧將所有這些數據歸結為一個複合材料,研究人員稱之為發炎時鐘。 他們發現,發炎年齡的最強預測因子是一組約 50 種稱為細胞激素的免疫訊號蛋白。 這些水平經過複雜的演算法處理後,足以產生單一數字的發炎評分,與人類的免疫反應以及患有各種與老化相關疾病的可能性密切相關。

2017 年,科學家們對近30 1000 名65 歲或以上的免疫組學計畫參與者進行了評估,他們在2010 年抽取了血液。並透過問卷調查他們的能力獨立生活(「你能自己走路嗎?」「你需要幫忙穿衣服嗎?」)。 事實證明,七年後,發炎年齡在預測虛弱方面優於實際年齡。

接下來,弗曼和他的同事從義大利博洛尼亞正在進行的一項針對特別長壽的人的研究中獲取了血液樣本,並將29 名此類人(除一名百歲老人外)的發炎年齡與18 名50 至79 歲的人的發炎年齡進行了比較。 老年人的發炎年齡平均比實際年齡低 40 歲。 弗曼說,其中一名 105 歲男子的發炎年齡為 25 歲。

為了進一步評估發炎年齡對死亡率的影響,弗曼的團隊求助於弗雷明漢研究,該研究自1948 年以來一直在追蹤數千人的健康結果。水平的足夠數據,但其活性水平在很大程度上決定了基因的活性。 研究人員測量了弗雷明漢受試者細胞中這些細胞激素編碼基因的活性水平。 這種細胞激素水平的替代指標與弗雷明漢參與者的全因死亡率顯著相關。

關鍵物質

科學家觀察到,一種物質 cxcl9 的血液水平對發炎年齡評分的貢獻比任何其他時鐘成分都更強大。 他們發現,cxcl9(一種由某些免疫細胞分泌的細胞因子,用於吸引其他免疫細胞到達感染部位)的水平平均在 60 歲後開始急劇上升。

從 1000 個免疫組計畫中選出的 97 名 25 至 90 歲的新人群中,研究人員尋找心血管惡化的微妙跡象,這些人的健康狀況明顯良好,沒有任何疾病的跡象。 他們使用動脈僵硬度的敏感測試(該測試表明中風、心臟病發作和腎衰竭的風險增加),將高發炎年齡評分和高cxcl9 水平與意外的動脈僵硬度和另一個不良心臟後果的預兆聯繫起來:厚度過大心臟主要泵站左心室的壁。

Cxcl9 與心血管疾病有關。 在實驗室餐具中進行的一系列實驗表明,cxcl9 不僅由免疫細胞分泌,還由內皮細胞(血管壁的主要成分)分泌。 研究人員發現,高齡既與內皮細胞 cxcl9 水平顯著增加有關,又降低內皮細胞形成微血管網絡、擴張和收縮的能力。

但在對小鼠組織和人類細胞進行的實驗室實驗中,降低cxcl9 水平可以恢復年輕的內皮細胞功能,這表明cxcl9 直接導致這些細胞功能障礙,並且抑制它可以有效降低易感個體患心血管疾病的風險。

「我們的發炎衰老時鐘能夠檢測亞臨床加速心血管衰老,這暗示了其潛在的臨床影響,」弗曼說。 “所有疾病如果及早治療,效果最好。”

這項研究發表於 自然老化 2021 年 7 月。



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