生物年龄因压力而增加并在恢复时恢复

根据21月<>日发表在《细胞代谢》杂志上的一项研究，人类和小鼠的生物年龄在对各种形式的压力的反应中迅速增加，这种反应在从压力中恢复后被逆转。根据多个独立的表观遗传衰老时钟，这些变化发生在相对较短的几天或几个月的时间段内。

“这种流动，波动，可延展年龄的发现挑战了生命过程中生物年龄单向上升轨迹的长期概念，”杜克大学医学院的共同高级研究作者James White说。“以前的报告暗示了生物年龄短期波动的可能性，但这种变化是否可逆的问题直到现在仍未得到探索。至关重要的是，这种变化的触发因素也是未知的。

生物体的生物年龄被认为在生命过程中稳步增加，但现在很明显，生物年龄与实际年龄并非不可磨灭的联系。个体在生物学上可能比他们的实际年龄更老或更年轻。此外，动物模型和人类中越来越多的证据表明，生物年龄可能受到疾病、药物治疗、生活方式改变和环境暴露等因素的影响。

“尽管人们普遍承认生物年龄至少在某种程度上具有可塑性，但生物年龄在整个生命中经历可逆变化的程度以及引发这种变化的事件仍然未知，”哈佛医学院布莱根妇女医院的共同高级研究作者Vadim Gladyshev说。

为了解决这一知识差距，研究人员利用了DNA甲基化时钟的力量，这些时钟是基于观察到整个基因组中各个位点的甲基化水平在实际年龄过程中可预测地变化而创新的。他们测量了人类和小鼠对各种压力刺激的反应生物年龄的变化。在一组实验中，研究人员通过手术将3个月大和20个月大的小鼠连接在称为异慢性共生的程序中。

结果表明，生物年龄可能会在相对较短的时间内增加以应对压力，但这种增加是短暂的，并且在从压力中恢复后趋向于基线。在表观遗传学、转录组学和代谢组学水平上，年轻小鼠的生物学年龄因异慢性共生而增加，并在手术脱离后恢复。

“暴露于老年血液后生物年龄的增加与先前关于异慢性血液交换程序的有害年龄相关变化的报告一致，”哈佛医学院布莱根妇女医院的第一作者Jesse Poganik说。

“然而，正如我们所观察到的，这种变化的可逆性尚未被报道。从这个初步的见解中，我们假设其他自然发生的情况也可能引发生物年龄的可逆变化。

正如预测的那样，在人类或小鼠的大手术、怀孕和严重的 COVID-19 期间，生物年龄也发生了短暂的变化。例如，创伤患者在紧急手术后经历了强烈而迅速的生物年龄增加。然而，这种增加被逆转，并且在手术后的几天内将生物年龄恢复到基线。

同样，怀孕受试者经历了不同速度和幅度的产后生物年龄恢复，一种名为托珠单抗的免疫抑制药物增强了恢复期 COVID-19 患者的生物年龄恢复。

“研究结果表明，严重的压力会增加死亡率，至少部分是通过增加生物年龄，”格拉迪舍夫说。“这一概念立即表明，可以通过降低生物年龄来降低死亡率，并且从压力中恢复的能力可能是成功衰老和长寿的重要决定因素。最后，生物年龄可能是评估生理压力及其缓解的有用参数。

其他研究结果表明，第二代人类DNA甲基化时钟提供一致的输出，而第一代时钟通常缺乏检测生物年龄瞬时变化的灵敏度。

“无论根本原因是什么，这些数据都强调了明智地选择适合手头分析的DNA甲基化时钟的至关重要性，特别是考虑到许多时钟不断脱颖而出，”Gladyshev说。

虽然这项研究突出了生物衰老本质的一个以前未被重视的方面，但研究人员承认一些重要的局限性。尽管他们在多个组学水平上表征了共生模型，但他们主要依靠DNA甲基化时钟来推断人类研究中的生物学年龄，因为这些工具是目前可用的最强大的衰老生物标志物。此外，研究结果在探索生物年龄的短期波动与终身生物衰老轨迹之间的联系方面的能力有限。

“我们的研究揭示了衰老动力学的新层，应该在未来的研究中加以考虑，”怀特说。“进一步研究的一个关键领域是了解生物年龄的短暂升高或从这种增加中成功恢复如何导致生命过程中加速衰老。