Dans une étude récente publiée dans Natureles chercheurs ont effectué une analyse protéomique pour identifier les indicateurs sérologiques du vieillissement et des maladies des organes.
Sommaire
Arrière-plan
Les études animales montrent que le vieillissement diffère selon les individus et les organes ; cependant, son influence sur les troubles liés à l’âge chez l’homme est incertaine. Le vieillissement augmente le risque de maladies chroniques et a le potentiel de transformer les soins aux patients, la médecine préventive et le développement de médicaments. Des mesures précises du vieillissement sont essentielles pour convertir ces résultats en thérapies transformationnelles.
Les techniques actuelles utilisent des indicateurs chimiques cliniques avec une faible spécificité d’organe, tandis que les évaluations du vieillissement cérébral utilisent des études de volume cérébral et de connectivité fonctionnelle basées sur l’imagerie par résonance magnétique (IRM).
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé une approche simple et interprétable pour étudier le vieillissement des organes et prédire les maladies et les conséquences du vieillissement à l’aide de données protéomiques plasmatiques.
L’équipe a développé une nouvelle approche pour évaluer et suivre le vieillissement humain en quantifiant les molécules protéiques spécifiques à un organe dans le plasma. Ils ont mesuré les variations de vieillissement spécifiques à certains organes en utilisant les niveaux de protéines du plasma sanguin humain provenant d’organes spécifiques. L’équipe a utilisé des algorithmes d’apprentissage automatique pour examiner le vieillissement de 11 organes principaux et évalué l’âge des organes dans cinq cohortes comprenant 5 676 individus.
Les chercheurs ont analysé 4 979 protéines et ont cartographié les protéines hypothétiques spécifiques à un organe dans le plasma, qu’ils ont ensuite utilisées pour former des modèles de vieillissement des organes. En utilisant les critères de l’Atlas des protéines humaines, les gènes ont été classés comme « enrichis en organes » en cas d’expression ≥ 4,0 fois plus élevée dans un organe que dans d’autres organes. Des évaluations de contrôle de qualité ont été effectuées pour exclure les protéines présentant des coefficients de variation élevés ou de faibles corrélations entre les versions du test SomaScan utilisées pour les cohortes.
Les modèles de vieillissement produisent un « écart d’âge » pour tous les individus, ce qui indique l’âge biologique individuel par rapport à ses pairs du même âge, en fonction de leurs profils moléculaires. Les chercheurs ont formé des modèles d’opérateurs de retrait et de sélection absolus les plus bas (LASSO) pour les organes principaux (n = 11) à l’aide d’entrées moléculaires protéiques enrichies en organes. L’étude était limitée aux artères, à la graisse, au cœur, au cerveau, aux tissus immunitaires, aux intestins, aux reins, au foie, aux poumons, aux muscles et au pancréas en raison de leurs contributions établies aux troubles du vieillissement et de l’accessibilité aux informations phénotypiques liées à l’âge dans les cohortes.
Les chercheurs ont étudié la relation entre l’âge des organes et le vieillissement biologique, en examinant la relation entre les e-agéotypes des organes et neuf états pathologiques liés à l’âge. Ils ont également déterminé la relation entre les différences d’âge des organes et la mortalité toutes causes confondues. La méthode de l’importance des caractéristiques pour le vieillissement biologique (FIBA) a été utilisée pour comprendre la relation et obtenir des scores de signification par protéine pour l’âge chronologique et biologique. Les chercheurs ont utilisé FIBA pour étudier la séquence temporelle du déclin cognitif et les mécanismes biologiques impliqués dans tous les modèles de vieillissement en utilisant le groupe Knight AD Research Center.
Résultats
Les résultats indiquent que 20 % de la population présente un vieillissement considérablement accéléré dans un organe et 1,7 % présente un vieillissement multi-organique. Le vieillissement accéléré des organes augmente le risque de mortalité de 20 à 50 %, et les maladies spécifiques à certains organes sont associées à un vieillissement plus rapide d’organes particuliers. Le vieillissement cardiaque accéléré augmente le risque d’insuffisance cardiaque de 250 %, et le vieillissement cérébral et vasculaire accéléré prédit le développement de la maladie d’Alzheimer (MA) de manière indépendante et aussi forte que le pTau-181 plasmatique, le meilleur biomarqueur sanguin actuel pour la MA.
Avec 893 (18 %) protéines remplissant le critère « enrichi en organes », le nombre le plus élevé provenant du cerveau, les protéines plasmatiques imitent potentiellement le vieillissement des organes. Après le contrôle qualité, 4 778 protéines (856 organes enrichis, 18 %) ont été utilisées pour l’analyse en aval. Après plusieurs ajustements de tests, les 11 modèles de vieillissement spécifiques à un organe ont prédit avec précision l’âge de toutes les cohortes. Les protéines sélectionnées pour l’étude ont été considérablement enrichies pour des activités liées à des organes spécifiques.
Les chercheurs ont découvert que les individus présentant des différences d’âge similaires présentaient des modèles de vieillissement d’organes différents, ce qui entraînait des associations faibles à modérées entre les différences d’âge spécifiques à certains organes au niveau de la population. Bien que le vieillissement spécifique à un organe soit associé, à l’exception des écarts d’âge corporels et conventionnels, la majeure partie de la variance d’un écart d’âge lié à un organe était inexpliquée par d’autres. En outre, l’équipe a constaté que certains individus connaissaient un vieillissement excessif dans quelques organes par rapport à la population globale.
Les e-agéotypes d’organes sont associés à divers états pathologiques, et l’âge d’un organe peut prédire la santé et la maladie. Les âgeotypes rénaux sont liés à des troubles métaboliques ; des âgeotypes cardiaques aux maladies cardiaques ; âgeotypes musculaires aux troubles de la marche ; des âgeotypes cérébraux aux maladies cérébrovasculaires ; et des âgeotypes d’organismes à AD.
Les chercheurs ont remarqué un schéma constant de diminution du tissu cérébral lié à la MA et une augmentation du sang avec l’âge et la MA, ce qui implique que l’augmentation des taux de protéines liées à la croissance des synapses et des neurites dans le sang pourrait être due à une perte ou à une altération du traitement des protéines et perte ultérieure de ces facteurs dans le cerveau. Les protéines CognitionOrganismal et CognitionArtery se sont modifiées plus tôt et plus rapidement avec l’âge que les protéines CognitionBrain et CognitionPancreas.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence un cadre de modélisation de la santé des organes et du vieillissement biologique à l’aide de la protéomique plasmatique, qui peut prédire la mortalité, le risque de maladie et l’hétérogénéité du vieillissement des tissus. Cette approche mini-invasive peut aider à comprendre les effets des interventions sanitaires au niveau des organes. L’étude fournit une ressource complète d’informations sur le vieillissement des organes pour près de 6 000 individus tout au long de la vie adulte et dans divers états pathologiques associés à l’âge.
