Η γήρανση του ανθρώπινου οργανισμού μπορεί να μην αποτελεί μία ενιαία, σταδιακή διαδικασία που εξελίσσεται με τον ίδιο ρυθμό σε όλα τα όργανα. Νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Aging δείχνει ότι διαφορετικοί ανθρώπινοι ιστοί ακολουθούν διαφορετικές πορείες δομικής γήρανσης, με ορισμένα όργανα να παρουσιάζουν τις σημαντικότερες αλλαγές ήδη από τη δεκαετία των 30, άλλα να παραμένουν σχετικά σταθερά μέχρι αργότερα και ορισμένα να εμφανίζουν δύο ξεχωριστές περιόδους επιταχυνόμενων αλλαγών.
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από ομάδα με επικεφαλής τον Sanju Sinha του Center for Data Science and Artificial Intelligence στο Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute και βασίστηκε σε μία νέα προσέγγιση ανάλυσης της μικροσκοπικής δομής των ιστών. Οι ερευνητές δεν επιχείρησαν απλώς να προβλέψουν την ηλικία ενός ανθρώπου από μία εικόνα, αλλά εξέτασαν πότε και με ποιον τρόπο μεταβάλλεται η ίδια η αρχιτεκτονική των ιστών κατά τη διάρκεια της ενήλικης ζωής.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Φράουλες: Ομαδική αγωγή κατά της μεγαλύτερης εταιρείας στον κόσμο – Κατηγορίες για φυτοφάρμακα και χημικές ουσίες
25.306 δείγματα από 970 δότες
Για την έρευνα αξιοποιήθηκε η μεγάλη δημόσια συλλογή βιολογικών δειγμάτων GTEx. Οι επιστήμονες μελέτησαν δείγματα από 970 δότες ηλικίας 21 έως 70 ετών, περίπου τα δύο τρίτα των οποίων ήταν άνδρες.
Συνολικά αναλύθηκαν 25.306 δείγματα που αντιστοιχούσαν σε 40 διαφορετικούς τύπους ιστών, από αρτηρίες και δέρμα μέχρι ωοθήκες και όρχεις. Τα δείγματα δεν προέρχονταν από εξετάσεις αίματος ή γενετικές σαρώσεις. Ήταν μικροσκοπικές εικόνες τομών ιστών, οι οποίες είχαν υποστεί χρώση ώστε να αναδεικνύονται οι κυτταρικές δομές, παρόμοια με τις εικόνες που εξετάζουν οι παθολογοανατόμοι.
Για την ανάλυσή τους οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το PathStAR, ένα εργαλείο ανάλυσης εικόνων που βασίζεται σε βαθιά μάθηση. Το σύστημα «έσπασε» τις εικόνες των ιστολογικών τομών σε πολλές μικρότερες περιοχές και εξήγαγε μαθηματικά χαρακτηριστικά που περιέγραφαν τη δομή τους. Στη συνέχεια οι επιστήμονες συνέκριναν τις δομικές αλλαγές μεταξύ διαφορετικών ηλικιακών ομάδων, αναζητώντας τις περιόδους κατά τις οποίες οι αλλαγές επιταχύνονταν περισσότερο.
Το εύρημα ήταν σημαντικό: η εικόνα της γήρανσης που προέκυψε από τη μορφολογία των ιστών δεν αναπαράχθηκε όταν οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αποκλειστικά δεδομένα γονιδιακής δραστηριότητας ή DNA methylation από τα ίδια δείγματα. Αυτό υποδεικνύει ότι η ίδια η δομή των ιστών μπορεί να αποκαλύπτει διαφορετικές πληροφορίες για τη γήρανση από εκείνες που προκύπτουν μόνο από μοριακές μετρήσεις.
Οι ωοθήκες εμφανίζουν δύο «κύματα» γήρανσης
Ένα από τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα ήταν οι ωοθήκες. Η ανάλυση των εικόνων αποκάλυψε δύο ξεχωριστές περιόδους κατά τις οποίες επιταχύνονταν οι δομικές αλλαγές. Η πρώτη εντοπίστηκε μεταξύ 35 και 40 ετών και συνέπιπτε με τη γνωστή επιτάχυνση της μείωσης της γονιμότητας. Η δεύτερη εμφανίστηκε μεταξύ 55 και 60 ετών και συνέπιπτε με την περίοδο μετά την εμμηνόπαυση.
Οι ερευνητές εξέτασαν στη συνέχεια αν οι δύο αυτές περίοδοι είχαν αντίστοιχη μοριακή εικόνα. Κατά την πρώτη φάση παρατηρήθηκε αύξηση δραστηριότητας που συνδεόταν με φλεγμονώδεις διεργασίες. Κατά τη δεύτερη καταγράφηκε μείωση σημάτων που σχετίζονται με την ανάπτυξη και την κυτταρική διαίρεση, εύρημα που είναι συμβατό με την εξάντληση των ενεργών ωοθυλακίων στις ωοθήκες.
Ωστόσο, οι ερευνητές δεν υποστηρίζουν ότι κάθε γυναίκα βιώνει αυτές τις αλλαγές ακριβώς στις ίδιες ηλικίες. Πρόκειται για μοτίβα που προκύπτουν σε επίπεδο πληθυσμού από δείγματα ιστών και όχι για προσωπικό «χρονοδιάγραμμα» που μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα συγκεκριμένο άτομο.
Οι αρτηρίες φαίνεται να γερνούν νωρίτερα
Η μελέτη εντόπισε διαφορετική συμπεριφορά στα αιμοφόρα αγγεία. Οι κνημιαίες και οι στεφανιαίες αρτηρίες εμφάνισαν τις σημαντικότερες δομικές αλλαγές ήδη από τη δεκαετία των 30, γεγονός που τις τοποθετεί μεταξύ των ιστών που παρουσιάζουν νωρίτερα επιταχυνόμενη γήρανση. Αντίθετα, η μήτρα και ο κόλπος εμφάνισαν ένα πιο όψιμο μοτίβο. Σύμφωνα με την ανάλυση, παρέμεναν σχετικά σταθερά και οι σημαντικότερες δομικές αλλαγές εμφανίζονταν κατά τη δεκαετία των 50.
Ανάμεσα στα δύο αυτά άκρα βρίσκονται αρκετοί άλλοι ιστοί. Ο οισοφάγος, το στομάχι, το παχύ έντερο, το λεπτό έντερο, οι σιελογόνοι αδένες, ο προστάτης και οι όρχεις παρουσίασαν ένα μοτίβο που έμοιαζε με εκείνο των ωοθηκών: δύο περίοδοι επιταχυνόμενων αλλαγών, μία κατά τη δεκαετία των 30 και μία ακόμη γύρω από τη δεκαετία των 50.
Τι συμβαίνει στους ιστούς όταν επιταχύνεται η γήρανση
Οι ερευνητές αναζήτησαν επίσης κοινά βιολογικά χαρακτηριστικά στις περιόδους επιτάχυνσης της γήρανσης. Εντόπισαν ενεργοποίηση διεργασιών που σχετίζονται με τη φλεγμονή, ενώ παράλληλα μειωνόταν η δραστηριότητα που συνδέεται με την παραγωγή ενέργειας, την επιδιόρθωση των κυττάρων και τους μηχανισμούς ελέγχου της κυτταρικής ποιότητας.
Παράλληλα, κάθε όργανο εμφάνιζε και ιδιαίτερες ευαισθησίες. Στις αρτηρίες, για παράδειγμα, μειωνόταν δραστηριότητα που σχετίζεται με την επεξεργασία των λιπών, ένα χαρακτηριστικό που δεν παρατηρήθηκε στους άλλους ιστούς που εξετάστηκαν. Στους όρχεις καταγράφηκε η πιο έντονη μεταβολή μεταξύ των ιστών της μελέτης, με αύξηση της ανοσολογικής δραστηριότητας και παράλληλη σημαντική μείωση της δραστηριότητας που συνδέεται με την παραγωγή σπερματοζωαρίων.
Η γήρανση ενός οργάνου μπορεί να συνδέεται με άλλα όργανα
Οι επιστήμονες εξέτασαν ακόμη εάν οι άνθρωποι που εμφανίζουν ταχύτερη δομική γήρανση σε ένα όργανο παρουσιάζουν αντίστοιχη εικόνα και σε άλλα όργανα. Η συσχέτιση ήταν εμφανής μέσα στα ίδια οργανικά συστήματα. Άτομα των οποίων το πεπτικό σύστημα παρουσίαζε ταχύτερη δομική γήρανση εμφάνιζαν την τάση αυτή και σε άλλα τμήματα του πεπτικού σωλήνα. Αντίστοιχα μοτίβα παρατηρήθηκαν στα αιμοφόρα αγγεία και στα γυναικεία αναπαραγωγικά όργανα.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσίασε, ωστόσο, η σχέση μεταξύ του πεπτικού και του ανδρικού αναπαραγωγικού συστήματος. Οι άνθρωποι στους οποίους το παχύ έντερο και ο οισοφάγος εμφάνιζαν ταχύτερη δομική γήρανση είχαν μεγαλύτερη πιθανότητα να παρουσιάζουν και επιταχυνόμενη γήρανση του προστάτη. Οι ερευνητές αναφέρουν ως πιθανή εξήγηση κοινά μονοπάτια που σχετίζονται με τη σηματοδότηση των ορμονών του φύλου, χωρίς όμως το εύρημα να αποδεικνύει αιτιώδη σχέση.
Στο επίκεντρο και το γονίδιο SIRT6
Η μελέτη δεν περιορίστηκε στη μορφολογία των ιστών. Οι ερευνητές αναζήτησαν επίσης γενετικές διαφορές που θα μπορούσαν να συνδέονται με ταχύτερη ή βραδύτερη δομική γήρανση.
Εντοπίστηκαν 72 συσχετίσεις μεταξύ γονιδίων και ιστών που ήταν αρκετά ισχυρές ώστε να περάσουν το στατιστικό κριτήριο της μελέτης. Ανάμεσά τους ξεχώρισε το SIRT6, ένα γονίδιο που συμμετέχει στην επιδιόρθωση του DNA και στη ρύθμιση του μεταβολισμού. Ορισμένες γενετικές παραλλαγές του συνδέθηκαν με ταχύτερη δομική γήρανση ειδικά στις αρτηρίες. Το εύρημα συμβαδίζει με προηγούμενες έρευνες σε ζώα που έχουν συνδέσει το SIRT6 με την προστασία από τη σκλήρυνση των αρτηριών.
Δεν σημαίνει ότι όλοι γερνούν με τον ίδιο τρόπο
Το βασικό μήνυμα της μελέτης είναι ότι η βιολογική γήρανση δεν φαίνεται να λειτουργεί σαν ένας ενιαίος «διακόπτης» που γυρίζει σταδιακά σε όλο το σώμα. Διαφορετικοί ιστοί φαίνεται να έχουν διαφορετικά χρονοδιαγράμματα.
Οι αρτηρίες παρουσιάζουν σημαντικές αλλαγές νωρίτερα, η μήτρα και ο κόλπος αργότερα, ενώ οι ωοθήκες, το πεπτικό σύστημα και τα ανδρικά αναπαραγωγικά όργανα εμφανίζουν δύο διακριτές περιόδους επιτάχυνσης. Η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε στο μέλλον να συμβάλει στην ανάπτυξη παρεμβάσεων που θα στοχεύουν συγκεκριμένα όργανα στις χρονικές περιόδους κατά τις οποίες αυτά είναι περισσότερο ευάλωτα.
Σημαντικοί περιορισμοί της μελέτης
Οι ίδιοι οι ερευνητές επισημαίνουν ότι τα ευρήματα πρέπει να ερμηνεύονται με προσοχή. Ο δείκτης που χρησιμοποίησαν για τη «δομική ταχύτητα γήρανσης» μπορεί να περιλαμβάνει όχι μόνο φθορά των ιστών, αλλά και προσαρμοστικές αλλαγές ή ουδέτερες μεταβολές στην αρχιτεκτονική τους. Με τα διαθέσιμα εργαλεία δεν είναι πάντοτε δυνατό να διαχωριστούν αυτές οι διαφορετικές διαδικασίες.
Επιπλέον, η ανάλυση βασίστηκε σε μέσο όρο χαρακτηριστικών από πολλές μικρές περιοχές των ιστολογικών εικόνων. Η προσέγγιση αυτή αποτελεί απλοποίηση και ενδέχεται να βελτιωθεί με πιο εξελιγμένες τεχνικές. Η δυνατότητα εντοπισμού πολύ σύντομων περιόδων έντονης αλλαγής είναι επίσης περιορισμένη, καθώς ο αριθμός των διαθέσιμων δειγμάτων σε κάθε ηλικιακή ομάδα οδήγησε τους ερευνητές στη χρήση κυλιόμενων παραθύρων διάρκειας 10 ετών. Αυτό σημαίνει ότι μικρότερες και πιο συγκεκριμένες χρονικές «εκρήξεις» αλλαγών μπορεί να μην αποτυπώνονται.
Παράλληλα, η συλλογή GTEx περιλαμβάνει δότες με διαφορετικά κλινικά χαρακτηριστικά. Σε ορισμένες περιπτώσεις υπήρχαν παράγοντες όπως ο θάνατος με μηχανική υποστήριξη της αναπνοής ή διαφορετικό χρονικό διάστημα μεταξύ θανάτου και λήψης του ιστού, οι οποίοι ενδέχεται να επηρεάζουν τα δείγματα ανεξάρτητα από τη φυσιολογική γήρανση.
Το σημαντικότερο είναι ότι μία δομική αλλαγή που σχετίζεται με την ηλικία δεν σημαίνει απαραίτητα απώλεια λειτουργίας. Ορισμένες μεταβολές μπορεί να είναι ακίνδυνες ή ακόμη και προσαρμοστικές. Επομένως, τα αποτελέσματα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προσωπική πρόβλεψη για το πότε ή με ποιον ρυθμό θα «γεράσει» ένα συγκεκριμένο όργανο ενός ανθρώπου.
Η μελέτη με τίτλο «Mapping structural aging across human tissues reveals tissue-specific trajectories and coordinated deterioration» δημοσιεύθηκε στο Nature Aging (DOI: https://doi.org/10.1038/s43587-026-01200-4)
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
- Lidl Fr: Ανάκληση μοσχαρίσιου κιμά από τον πάγκο του κρεοπωλείου – Βρέθηκε βακτήριο που μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή δηλητηρίαση
- Γάτα «κόβει βόλτες» μέσα στη βιτρίνα του ψυγείου με τα κρέατα σε μεγάλο σούπερ μάρκετ – Καταγγελία καταναλωτή (φωτογραφίες)
- Ανακαλείται Κρητικό Παρθένο Ελαιόλαδο από τα ράφια των σούπερ μάρκετ στις ΗΠΑ – Πρόσθεσαν συστατικό που το έκανε ακατάλληλο για κατανάλωση
- Μπλόκο σε παρτίδες αυγών μετά την ανίχνευση εντομοκτόνου σε δείγμα – Σε εξέλιξη η έρευνα των Αρχών για την προέλευσή τους
- Πέντε αλλαγές στις διατροφικές συνήθειες που μπορεί να αποτελούν πρώιμα σημάδια άνοιας
- Απίστευτο βίντεο: Εργαζόμενος fast food ψεκάζει τον απορροφητήρα με καθαριστικό πατώντας πάνω στην φριτέζα που τηγανίζει!
