用基于炎症的“衰老时钟”预测健康成年人的慢性疾病发病几率

斯坦福大学的研究人员利用人工智能开发了一种工具,可以根据血液样本中的炎症模式预测机体衰弱、慢性病发病率和心血管老化。
本文亮点:
·研究人员根据1001名年龄在8岁至96岁之间的人的血液中的炎症模式开发衰老时钟。
·由此产生的衰老炎症时钟(iAge)能跟踪多种疾病和机体衰弱。
·iAge还可以预测百岁老人的心血管疾病和超常寿命。

一百多年来,免疫系统一直被认为在维持人类健康方面发挥着重要作用。但直到过去几十年,人们才发现,在老年人和患有癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等与年龄相关疾病的人群中,与炎症相关的化合物通常会长期升高。那么,血液中炎症成分的模式是否可以像算命师解读茶叶一样,告诉我们我们的生物年龄——我们细胞的实际年龄,而不是我们活到的年数——以及我们是否有患上与年龄有关的疾病的风险?

这正是斯坦福大学医学院的Nazish Sayed和他的同事所做的——他们根据血液中的炎症模式生成了一个名为iAge的衰老时钟。这个衰老时钟不仅可以跟踪一个人与年龄相关疾病(多病)、衰弱和超常寿命的总数,iAge还可以评估其他健康个体的心血管疾病风险。在他们发表在《自然衰老》杂志上的文章中,作者提出,iAge可以作为一种辅助诊断,让医生了解病人的整体健康状况。

炎症化合物的模式预测年龄和衰弱

2007年至2016年,研究人员从斯坦福大学(Stanford University)招募的1001名8岁至96岁的流动受试者中抽取血液样本,进行了两项研究:一项是关于衰老和疫苗接种的,另一项是关于慢性疲劳综合症的。这些参与者的血液样本中包含了各种免疫和炎症分子。

通过使用复杂的计算方法,Sayed和同事构建了一个与年龄相关的慢性炎症指标,可以总结个人累积的炎症负担。这个被作者称为“iAge”的指标随后被用来测试它预测年龄和身体虚弱的能力——结果相当不错。

在证实iAge评分反映的炎症负担与实际年龄相关后——随着iAge评分的增加,实际细胞年龄也增加了——Sayed和同事还评估了iAge在细胞年龄相关功能恶化中的重要性。当iAge被用来检查从2010年至2017年的老年人情况时,他们发现2010年的iAge评分可以预测2017年,7年后的衰弱评分。值得注意的是,与实际存活年龄相比,iAge与机体虚弱评分之间的联系明显更强。

“利用iAge可以提前7年预测谁将变得虚弱。

“这给我们留下了很大的医疗干预空间,”巴克研究所副教授、斯坦福大学医学院1001免疫组项目主任、资深作者David Furman博士在新闻稿中评论道。

(Sayed等人,2021 |自然衰老)衰老的炎症时钟(iAge)与年龄和衰弱有关。a,使用50种循环免疫蛋白,Sayed和同事推导出iAge来预测实际年龄。c,对于一部分老年人,2017年使用修改过的虚弱评分进行了虚弱评估。2010年测量的iAge提前7年预测了虚弱评分。

百岁老人的炎症负担较低


接下来, Sayed 通过观察来自意大利博洛尼亚的37名患者来探讨iAge评分和长寿之间的关系:纳入数据的人群中其中19人是百岁老人,18人是50岁至79岁的对照组。19位百岁老人中有13位(68%)的iAge评分较低,而只有31%(6位)的人处于高级别组。相比之下,77%(14 / 18)的高级别对照组和23%的低级别对照组。这表明,无论实际年龄如何,iAge都可以预测到超常的长寿人群。

弗曼说:“平均而言,百岁老人的免疫年龄比我们认为的‘正常’人年轻40岁,我们有一个例外,一个超级健康的105岁老人(他住在意大利),他的免疫系统只有25岁。”

慢性炎症与年龄相关疾病有关


由于多病已成为衰老研究的黄金标准,因为它代表了个人生理损伤的积累,是全球健康的首要任务,Sayed和同事测试了多病是否与iAge相关。为此,他们分析了10种不同的生理系统疾病,包括癌症、心血管疾病和精神功能障碍。

在本研究中,随着老年人(>60岁)出现更多的年龄相关疾病,iAge评分增加。总的来说,这些结果突出了炎症在衰老过程中生理损伤积累中的关键作用,并表明炎症时钟是与衰老相关的多种疾病相关的整体健康指标。

衰老的炎症时钟(iAge)跟踪多病和长寿。iAge与分析的老年人群(>60岁)的多病显著相关。选择10种年龄相关疾病来描述iAge的临床意义。研究项目包括不同的疾病和生理系统:癌症、心血管、呼吸、胃肠、泌尿系统、神经系统、内分泌代谢、肌肉骨骼、生殖系统和精神系统。所有这些疾病特征都呈现二元。e,比较健康老年人组(年龄范围50-79岁)和百岁老年人组(年龄范围99-107岁)的炎症指数(rank cAge减去rank iAge)。在iAge指数(保护性)较低的个体中,百岁老人的比例较高,而对照组老年人在iAge指数较高的个体中比例较高。

更重要的是,这个时钟在没有心血管疾病临床或实验室证据的健康老年人中识别出那些有心血管早期衰老风险的人。

“根据所有可用的实验室测试和临床评估,这些人都是健康的,但通过iAge,我们能够预测哪些人可能患有左心室肥厚(心脏主泵腔的壁增大和增厚)和血管功能障碍。”

衰老的第10个标志


这不是第一个或是唯一一个用来确定真实细胞年龄的工具。衰老有9个公认的特征:(1)基因组不稳定,(2)端粒缩短,(3)表观遗传修饰,(4)蛋白质平衡丧失,(5)营养感觉失调,(6)线粒体功能障碍,(7)细胞衰老,(8)干细胞衰竭,(9)细胞内通讯改变,这些都已被证明与持续的全身炎症有关。

“很明显,总的来说,这九种特征都是由你体内的系统性慢性炎症引发的,”弗曼总结道。“我认为炎症是第10个衰老标志。”

但总的来说,生物钟的局限性之一是,它们不能直接提供衰老发生的工作机制。虽然有可能推断出衰老和这些特征之间的因果关系,但从生物衰老时钟中选择的个体生物标志物需要进行实验测试,以阐明潜在的机制。这是这篇文章的有力证据之一,因为 Sayed 和他的同事们表明,iAge评分升高和短期免疫反应不足之间有很强的联系。

弗曼认为,在健康和长寿方面,年龄信息肯定比出生证明或驾照上的年龄信息更重要。

“考虑到几乎所有与年龄相关的疾病的病因都有炎症,我们必须更加关注随着年龄增长的免疫系统,这一点变得越来越明显。”

然而,看看iAge如何与基于这些老化特征的现有老化时钟相匹配,将是一件有趣的事情。一些著名的老化时钟使用各种各样的特征,从使用广泛的生物形态到面部特征。目前的标准努力主要是单独地探索每一种方式。未来的关注方向将放在衰老指标组合的模式,以提供一个更全面的解决机体老化过程的预测模式。

科学分析表明,解锁机体老化的速率是寿命延长的关键一步!

杜克大学(Duke University)的一项研究表明,尽管人类的预期寿命在过去一个世纪中略有增加,
但人类最大预期寿命并没有因此而延长,关键在于:衰老速率锁定!

文章亮点:

·纵观历史,婴儿死亡率下降和青少年死亡率较低总是预期寿命延长的历史时期。
·现代尽管预期寿命有所提高,但衰老速率与历史上不同时期相比,基本保持不变。
·为了大幅提高未来人类的预期寿命,我们需要找到抗衰老医学的突破点来降低衰老速率。

自19世纪中期以来,人类总体的平均预期寿命一直在稳步增长,但数据的增长依靠的是平均死亡年龄的推迟,而不是机体衰老速率的降低。换句话说,尽管年轻人早夭死亡的事件越来越少发生,但健康人却未能降低衰老的速度。所以有部分研究人员提出假定,可能存在一个固定的机体老化率限制了人类寿命的进一步延长,这就是所谓的“不变老化率”假说。

通过分析人类和其他灵长类动物的寿命轨迹,阿尔伯茨和杜克大学的同事在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表的一篇文章中展示了强有力的证据,支持了 “不变老化率”假说其实在机体中是现实存在的。

研究表明,随着婴儿和青少死亡率下降,人类总体的预期寿命会增加,但老龄化速率的恒定为我们的最大寿命预期设定了上限。通过证实“不变率老化”, 阿尔伯茨和同事指出,只有加速研发减缓机体衰老的医疗手段,人类才能大幅提高未来的预期寿命。

“预期寿命已经大幅增加,而且这种现象发生在世界大多数地方。但这并不是因为我们减缓了机体衰老的速率。由于婴儿和青少年死亡率的降低,才提高了人类总体的平均预期寿命,”该研究的主要作者费尔南多·科尔切罗在一份新闻稿中说。

人类和灵长类动物固定的衰老速率


为了了解人类和非人类灵长类动物是否有共同的衰老模式,阿尔伯特和他的同事们比较了人类和我们的近亲——30种灵长类动物的衰老轨迹。

“我们观察到,不仅是人类,其他灵长类动物也由于生存环境中天敌的减少和婴儿死亡率降低等因素而获得了更高的平均寿命。然而,这只是由于早期死亡率的降低,而不是衰老速率。”

用统计学和数学的方法,阿尔伯特和同事们发现,人的死亡率在一生中呈u型曲线。年轻人的死亡率更高,中年时死亡率持平,然后在经历衰老过程时再次上升。这些分析表明,在婴儿死亡率较高的欠发达社会,婴儿、儿童和年轻人的死亡率通常会拉低平均预期寿命。

当年轻人活下来,平均预期寿命就会增加


通过深入研究灵长类动物的寿命数据,阿尔伯特发现,年轻人死亡率下降时,预期寿命也会增加。延长平均寿命的最佳方法是让大多数人活到最接近最大寿命的年龄,在许多发达社会都是这样。问题是,一旦婴儿和青少年死亡率降到最低,我们就需要开发一种新的手段来减缓衰老速率,以持续提高社会整体的预期寿命。

(科尔切罗等人,2021年|自然通讯)由于婴儿和青少年死亡率下降,人们的寿命差异更小,总体预期寿命增加。当更多的人活到相同的年龄时,平均寿命达到平台期。当女性(a)和男性(b)的寿命平等改善时,整体预期寿命也会改善。在整个灵长类物种中,生命期间的死亡率呈u形曲线,婴儿和青少年的死亡率高于中年。接下来,随着进一步衰老,成人死亡率再次攀升(c)。这些分析解释了为什么较高的婴儿和青少年死亡率会抵消不发达社会实现寿命平等的努力。

抗衰老疗法能延长预期寿命吗?


该研究的主要作者费尔南多·科尔切罗(Fernando Colchero)在一份新闻稿中说:“有关延缓衰老的研究一直在做,而且并不是所有的研究都失败。医疗科学正在以前所未有的速度发展,我有信心科学会成功实现自然进化所无法实现的目标——降低衰老速率!”

降低衰老速率的其中一种方法是提高体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的水平来直接针对细胞的衰老——NAD+是一种参与400多种细胞代谢反应的关键分子。NAD+水平随年龄增长而下降,并与年龄相关疾病如心血管并发症、神经退行性疾病和代谢综合征相关。不仅如此,现有研究还表明,提高NAD+水平可以改善人体胰岛素敏感性和肌肉性能。因此,采用NAD+的直接前体烟酰胺单核苷酸(NMN)提高NAD+水平,可能是降低NAD衰老的一种有效途径。

随着越来越多的人开始使用治疗方法直接针对衰老,突破人类最长寿命的上限将在不远的将来成为现实。即使使用像烟酰胺单核苷酸这样的已经取得突破性进展的医疗方法,一旦为更多人接受和实施,也非常有可能延长最大预期寿命。所以对这些新的治疗技术能在多大程度上延长人类的预期寿命我们将拭目以待。

本文的综合信源:

Colchero F, Aburto JM, Archie EA, Boesch C, Breuer T, Campos FA, Collins A, Conde DA, Cords M, Crockford C, Thompson ME, Fedigan LM, Fichtel C, Groenenberg M, Hobaiter C, Kappeler PM, Lawler RR, Lewis RJ, Machanda ZP, Manguette ML, Muller MN, Packer C, Parnell RJ, Perry S, Pusey AE, Robbins MM, Seyfarth RM, Silk JB, Staerk J, Stoinski TS, Stokes EJ, Strier KB, Strum SC, Tung J, Villavicencio F, Wittig RM, Wrangham RW, Zuberbühler K, Vaupel JW, Alberts SC. The long lives of primates and the ‘invariant rate of ageing’ hypothesis. Nat Commun. 2021 Jun 16;12(1):3666. doi: 10.1038/s41467-021-23894-3. PMID: 34135334; PMCID: PMC8209124.

寿命150岁,新型衰老测试工具确定人类寿命上限!

新加坡生物技术公司Gero利用新测试数据模型,开发出一款应用程序,用来监测生命衰老趋势。

要点略读:

01. 研究人员利用新方法预测了生理年龄对人体复原力的影响,复原力是指从健康危机事件中恢复健康的速度。

02. 该数据模型用于开发生物传感器手机app,监测人们的健康和体能状态,测量并提供可能的抗衰老效果。

我们的实际年龄,只能说明我们曾过了多少个生日,并不能预测我们的身体状况和寿命预期,也不能预测我们的健康程度和遭受健康危机时的恢复力,更不能预测我们从烦扰或压力中恢复到身心健康的能力。

新加坡生物技术公司的新方法可以测量身体组织的实际年龄,以及器官和血液等被称为生物时钟的指标,对这些指标的测量更能说明我们的长寿程度,而不仅仅是年龄多大。

至今,大多数生物老化测试都是对单个生物标记的记录,而无法预测起波动情况,从而导致预测不准确。

Fedichev和同事在《自然通讯》上发表了一项研究,他们使用一种方法,结合了几种生物衰老标记进行测量并绘制了生物衰老属性的发展轨迹。

这项实验的意义在于,模型显示,人类从健康压力中恢复过来的能力在120到150岁之间消失了,这也许代表着人类生理寿命的极限。

利用这个数据框架和几乎所有现代移动设备都会内置的计步器软件,他们创建了一个预测生物年龄的手机应用程序。

“在我看来,这项工作是一种概念上的突破,因为它标定出影响人类寿命的基本因素以及相互作用的原型。也就是说把衰老现象定义为健康弹性的逐渐丧失的现象,从而得出结论:老年疾病,是健康弹性丧失后的“死亡执行者”。”该研究的合著者安德烈古德科夫博士在新闻发布中说道,“它还说明了为什么即使在最有效的与年龄相关的疾病的预防和治疗后,我们只能提高患病者的平均寿命,而不能提高最大寿命预期。除非未来能开发出真正的抗衰老疗法,每个人活到人类的极限年龄还只是美好的梦想。”

模拟人类衰老轨迹的新工具

为了描述人类生物老化的轨迹,Fedichev和同事开发了一种叫做动态生物体状态指数(DOSI)的方法。

DOSI结合了几种测量方法,比如全血细胞计数(CBC),这是标准血液测试中最常见的一种,所以能很方便地从1岁到85岁的个体数据中做出大数据集。

Gero的研究人员发现,平均而言,随着DOSI评分的增加,患病和死亡的风险也会增加。

此外,被归为健康最脆弱的人群,一生中DOSI得分较高。

用量化的方式,Fedichev和他的同事区分了三个不同的老化轨迹片段,分别对应于

(I)早期成年期(16-35 y.o.);

(II)中世纪(35-65岁);

(三)年龄大于65岁的。

在30岁之前,DOSI值在生长阶段缓慢增加,随后在40岁之后,DOSI值略有陡峭的升高。

在65岁以后,人们的DOSI值随着年龄的增长呈指数级增长。

(如图)DOSI对生物老化进行了分类。

左边的图表是5到85岁的NHANES参与者的年龄。

该图中有3个不同的分段,分别对应

(I)年龄< 35岁;

(2)年龄35 – 65;

年龄> 65岁。

右边的图(B)显示,从实线和虚线之间的差异可以看出,多重发病率表现为DOSI水平升高,实线和虚线分别代表健康(非虚弱)和“最虚弱”参与者队列中的DOSI平均值。

个体的健康弹性随着DOSI分数的增加而减少。通过这种方法,他们发现40多岁的人需要大约两周的时间从压力中恢复,而90多岁的人需要超过8周的时间。

人类的最大寿命预期只有150岁

DOSI值随年龄而波动。

随着年龄的增长,这些波动变得越来越大,越来越频繁。

到了120岁到150岁左右,人体将无法恢复到正常稳定的DOSI值的波动,Fedichev和他的同事们一致认为,这代表了我们寿命的内在限制。

生理状态的波动和恢复力随着年龄增长而丧失,预测了人类寿命的极限。

左图显示了DOSI的逆方差是如何在所有调查数据集中线性减小的,其外推值在120-150岁的年龄范围内消失(方差发散)。

右边的图表显示了测量生理平衡的正常DOSI值的偏差如何随着年龄的增长而显著增加,并在120到150岁左右达到临界点,这代表了人类寿命的极限。

纵轴代表潜在的生理能量,随着时间的推移,偏离稳定的DOSI值(A)向不稳定的值(C)转变,最小平衡DOSI值(D)的轨迹在下降。

在这个与年龄相关的向120 – 150年临界值的发展过程中,人体将不太可能恢复稳定的DOSI值,维持平衡的能量屏障(B)失去了意义。

可穿戴技术提供扩展DOSI监测

Gero开发了名为GeroSense的移动可穿戴生物传感器来收集DOSI数据,可以用来计算一个人的恢复力。

通过下载iPhone应用程序,人们可以使用GeroSense监测技术,根据可穿戴传感器的移动数据流计算生物年龄。通过使用该应用程序,个人可以监测抗衰老和长寿疗法以及选择健康生活方式对生物年龄的可能影响。

基于身体活动数据流的弹性计算已经在GeroSense iPhone应用程序中实现,并通过基于web的API提供给研究社区。

40岁后及时补充NAD+前体NMN

拒绝细胞衰老,增强细胞自噬更新

活到人类最大寿命,你应该也可以

资料来源:

Pyrkov TV, Avchaciov K, Tarkhov AE, Menshikov LI, Gudkov AV, Fedichev PO. Longitudinal analysis of blood markers reveals progressive loss of resilience and predicts human lifespan limit. Nat Commun. 2021 May 25;12(1):2765. doi: 10.1038/s41467-021-23014-1. PMID: 34035236.

美国特种部队将测试基于NAD+的抗衰老药丸

美国特种作战司令部(Special Operations Command)预计明年开始,将进行一种所谓“体能小分子”的临床试验,这种小分子将测试NAD+是否有助于士兵对抗衰老和战斗损伤造成的退行性影响。

Combat Soldier

  • 内容摘要:
  • 美国军方已经完成了一种“抗衰老”药丸的临床前安全性和最低剂量研究,并准备在2022财政年度进行后续性能测试。
  • 特种作战司令部(SOCOM)正在与MetroBiotech公司合作,在抗衰老专家大卫·辛克莱(David Sinclair)博士的建议下,测试NAD+补充剂对提高战士战斗表现的测试。

随着美国军方持续大量于现代武器和人工智能,他们也转向超级战士的研究来提高他们在战场上的表现。

特种作战司令部(SOCOM)是美国负责特种作战的中枢,最新的细胞动力研究成果引起他们浓厚的兴趣,现在他们正在以作战为目的进行抗衰老药物的临床试验。

特战司令部将与Metro国际生物技术有限责任公司(MetroBiotech, LLC)合作,测试目标药物抑制衰老和退行性损伤的能力,这是五角大楼提高部队体能表现的更广泛努力的组成部分。

私有生物技术部门注入军方资金开展合作开发

美国特种作战部队、采购、技术和后勤(SOF AT&L)科技总监丽莎·桑德斯(Lisa Sanders)在一份新闻稿中说,这种抗衰老补充剂“如果成功的话,有可能在现实中展现延缓衰老,预防受伤的效果,是本世纪战时医疗最令人惊讶的改变。”

美国特战司令部将利用OTA的资金与大都会生物科技公司合作开发这种神奇药丸。

桑德斯说,通过OTA的资金,特战司令部得以“在这个新兴的生物技术领域进行探索”。像OTA这样的资金来源允许特战司令部与私人工业和研究机构合作,推动科研,从而为作战部队带来健康福利。

军方与都市生物技术公司联姻

哈佛大学教授、抗衰老专家大卫·辛克莱(David Sinclair)是都市生物技术顾问委员会的主席。

尽管有关药丸成分的细节还不便公布,都市生物科技公司和大卫·辛克莱已经开发出了含有分子烟酰胺单核苷酸的抗衰老产品,如MIB-626。

烟酰胺单核苷酸是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的前体和促进因子,NAD+是细胞中400多个代谢进程的关键辅助因子。衰老过程中,由于NAD+水平下降,导致年龄相关的代谢、心血管和神经退行性疾病,而增加细胞的NAD+水平可能会产生逆转效果,使身体恢复活力,提高机体性能。

提高NAD+水平,延长健康态的生活

美国特战司令部正在测试的抗衰老药片,在营养物中添加促进健康的因子,是为了提高NAD+水平。根据大都会生物科技的研究,衰老过程中提高NAD+水平有助于人们活得更久、且更健康。

现有的研究已经发现,补充NAD+前体烟酰胺单核苷酸可以提高老年女性的胰岛素敏感性,并提高老年男性的肌肉性能。

研究提高NAD+水平是否能提高部队绩效,将是确定NAD+是否真的是改善人类健康的一个有前途的分子靶点的重要一步。

如果真是这样的话,增加前体NAD+水平可能是一种延长人类健康寿命的最令人兴奋的有效方式。