Výzkum biologického věku a stárnutí
Koncept takzvaných „hodin stárnutí“ vychází z komplexního souboru dat, která se mění s věkem. S využitím databází měření od osob různého věku a aplikací strojového učení je možné vyvinout algoritmy, které tato data kombinují a předpovídají věk. Předpokládá se, že tyto predikce odrážejí biologický věk jedince. Vyšší předpovídaný věk oproti chronologickému věku je interpretován jako indikátor většího zatížení poškozením a dysfunkcí v organismu.
Současné hodiny stárnutí nicméně nejsou plně pochopeny v tom smyslu, že při jejich tvorbě není přesně známo, jak budou reagovat na specifické formy buněčného a tkáňového poškození nebo následné dysfunkce. Tato skutečnost omezuje jejich využití pro rychlé a nízkonákladové hodnocení účinnosti potenciálních omlazovacích terapií.
Nový přístup k hodnocení biologického věku
Biologický věk je vnímán jako ukazatel aktuálního stavu organismu, zahrnující aspekty životního stylu, vlivů prostředí a dědičných faktorů. V současné době neexistuje univerzální vzorec pro jeho stanovení, avšak existují markery, které lze pro výpočet použít. Nová studie si klade za cíl vyvinout a porovnat dva modely pro výpočet biologického věku, které jsou založeny na laboratorních krevních testech a složení střevní mikrobioty.
Biochemický model biologického věku
Biochemický model biologického věku využívá sedm indikátorů a je specifický pro pohlaví. Mezi obecné indikátory patří cystatin-C, IGF-1 (insulin-like growth factor 1) a DHEAS (dehydroepiandrosterone sulfate). Pro ženy se dále zohledňují homocystein, močovina, glukóza a zonulin. U mužů jsou pak dalšími indikátory HbA1c (glykovaný hemoglobin), NT-proBNP, volný testosteron a hs-CRP (high-sensitivity C-reactive protein).
Mikrobiální model a prediktivní přesnost
Mikrobiální model vyžaduje vstupní data o procentuálním zastoupení 45 bakteriálních druhů, které slouží jako indikátory stavu střevní mikrobioty. Oba modely vykazují vysokou prediktivní přesnost, kdy střední absolutní chyba dosahuje přibližně 6 let a koeficient determinace (R-squared) je vyšší než 0,8. Stupeň shody hodnocení obou modelů navzájem a s metodou PhenoAge je rovněž vysoký, s korelačním koeficientem přesahujícím 0,89.
Spojitost střevní mikrobioty a stárnutí
Mezi 45 vybranými bakteriálními druhy ve střevě bylo 16 pozitivně spojeno s věkem, což znamená, že s rostoucím věkem jejich abundance stoupá. Z těchto 16 druhů lze 3 považovat za „prospěšné“, neboť se podílejí na produkci acetátu, fermentaci sacharidů a podporují celkové zdraví mikrobioty a metabolismu. Jedná se například o Muribaculum intestinale, Ruminococcus albus a Ruminococcus champanellensis.
Naopak 5 dalších druhů, mezi něž patří Catabacter hongkongensis, Clostridium saudiense, Desulfovibrio desulfuricans, Holdemanella biformis a Howardella ureilytica, je potenciálně patogenních. Mohou způsobovat infekce nebo přispívat k zánětlivým onemocněním střev, jež zahrnují imunitní složku. Zbývajících 8 pozitivně spojených druhů je klasifikováno jako neutrální, produkují acetát, butyrát a propionát a modulují metabolické dráhy.
Většina mikroorganismů, konkrétně 29 druhů, vykazovala negativní korelaci s věkem, což znamená, že jejich hojnost s přibývajícím věkem klesá. Mezi těmito druhy lze 7 považovat za prospěšné. Patří sem například Anaerobutyricum hallii, Butyricicoccus pullicaecorum, Clostridium leptum, Coprococcus comes, Eubacterium rectale, Fusicatenibacter saccharivorans a Lachnospiraceae bacterium Choco86. Tyto druhy jsou zodpovědné za syntézu nebo fermentaci různých látek, podporují bariérovou funkci střeva, vykazují protizánětlivé účinky a snižují riziko metabolických poruch.
Naopak pouze 5 druhů – Blautia obeum, Blautia producta, Dialister invisus, Enterocloster bolteae a Sutterella wadsworthensis – je potenciálně patogenních. Mohou přispívat k obezitě, zánětlivým onemocněním střev a negativně ovlivňovat duševní zdraví. Většina zbývajících, s věkem negativně korelovaných druhů je klasifikována jako neutrální; produkují a fermentují látky, ale za určitých podmínek mohou způsobovat gastrointestinální a metabolické poruchy.
Závěry ze změn mikrobioty
Bakteriální druhy použité v mikrobiálním modelu kolektivně odrážejí s věkem související pokles ochranných a metabolických funkcí, nárůst prozánětlivého potenciálu a narušení a ochuzení metabolických sítí. Tato zjištění jsou relevantní pro další studium procesů stárnutí a možností intervence.
(Odkaz na související studii: https://doi.org/10.18632/aging.206360)