在最近发表于《细胞报告医学》期刊的一项研究中,国际研究团队对全球最长寿在世者进行了全面多组学分析,并将其数据与匹配对照组进行系统比较。
研究人员确定了她抵抗典型年龄相关疾病的多重因素:低炎症水平、保护性基因变异、更年轻的表观基因组和肠道微生物组,这些发现为健康衰老的潜在策略和候选生物标志物提供了科学依据。
背景
本研究对象Maria Branyas Morera从2023年1月17日至2024年8月19日被确认为全球最长寿在世者,最终达到117岁零168天的非凡年龄。
她1907年出生于美国旧金山,父母为西班牙人,8岁时移居西班牙并在那里度过余生。这一独特经历为研究促成人类极端长寿的生物与环境因素提供了宝贵机会。
随着全球预期寿命上升,百岁老人数量稳步增长,但活过110岁的超级百岁老人仍极为罕见。Maria Branyas Morera居住在西班牙加泰罗尼亚地区,当地女性平均预期寿命为86岁,而她超出这一数字三十余年。她的健康长寿引发核心问题:何种生物机制使其健康维持至如此高龄?
正如早衰综合征(如Hutchinson-Gilford早衰症和Werner综合征)为加速衰老过程提供见解,研究超级百岁老人则提供了反向视角:揭示允许异常长久健康寿命的保护机制。这类研究有助于厘清衰老与疾病关系,发现抵抗年龄相关衰退的生物通路。
关于研究
为探索极端长寿的生物学机制,研究团队进行了广泛的多组学分析,涵盖生物学的多个分子层面。主要分析基于116岁零74天时采集的血液样本,唾液、尿液和粪便样本提供补充数据。Maria Branyas Morera的数据与非超级百岁老人群体进行系统比较,以识别极端衰老的独特特征。
研究收集了包括血液、尿液、唾液和粪便在内的多种生物样本,以及详细的生活方式和医疗史记录。外周血单核细胞被分离保存用于细胞和遗传分析。
染色体结构通过标准核型分析评估,端粒长度(公认的衰老生物标志物)则采用先进成像技术测量。
从血细胞提取的高分子量DNA进行光学基因组作图,多组织DNA接受全基因组测序。
检测到的基因变异与西班牙对照组比较,以识别稀有或潜在保护性等位基因。进一步分析包括克隆性造血检测、单细胞RNA测序以表征免疫细胞群,以及血浆细胞外囊泡的蛋白质组学分析。
血清样本通过代谢组学分析,重点关注脂质谱、氨基酸和糖蛋白,为代谢效率和心血管健康提供见解。
肠道微生物组通过粪便样本基因测序研究,并与公开数据集比较,揭示微生物对长寿的贡献。综合来看,这种多组学方法对她的遗传学、免疫功能、代谢和微生物群形成了高度详细的图景。
主要发现
一个显著发现是,尽管Maria Branyas Morera的端粒极短(平均约8 kb,40%低于第20百分位),她仍保持健康。这表明端粒缩短可能仅反映时间年龄,而非必然预示疾病发生。研究者假设极端端粒损耗可能作为生物时钟而非疾病标志物,甚至可能抑制恶性克隆发展。
基因分析揭示了与免疫系统功能、心血管保护、神经健康和线粒体功能相关的基因中存在罕见变异。没有单一变异能解释长寿现象,经典的FOXO3A长寿等位基因缺失;相反,多个通路上的罕见等位基因共同贡献。
血液检测发现典型的克隆性造血突变(SF3B1和TET2),该过程通常与癌症和心血管疾病相关。然而,Maria Branyas Morera并未出现相关病症。她的免疫特征表现为扩大的细胞毒性T细胞和与年龄相关的B细胞,以及特定"年轻样"表达特征和IgG基因上调,表明即使在极高年龄下免疫系统仍具弹性。
她的血细胞线粒体功能强劲,能量产生能力与对照组相比得到良好保持。
代谢组学研究表明高效的脂质代谢特征:低甘油三酯水平、减少的"坏"胆固醇、升高的"好"胆固醇和降低的炎症标志物。
这些特征与预防心血管疾病和痴呆密切相关。她的细胞外囊泡携带促进免疫防御、脂质运输和抗氧化应激的蛋白质,强化了强大生物防御的图景。值得注意的是,与较年轻绝经后对照组相比,她的SAA1蛋白水平升高,但未表现出神经退行性疾病迹象。
肠道微生物组分析显示异常高水平的双歧杆菌,这是一种通常在老年人中减少的有益菌,以其抗炎作用和与健康衰老的关联而闻名。她每天食用约三份酸奶,每份含嗜热链球菌和德氏乳杆菌,这些可支持双歧杆菌生长。研究者指出,这种饮食关联合理,但缺乏纵向采样难以确证。
表观遗传测试揭示独特DNA甲基化模式。她的"生物年龄"明显比实际年龄年轻,rDNA甲基化年龄年轻约23.17岁,年龄节奏为-17.34年,表明基因组稳定性得到保持且表观遗传衰老过程减缓。此外,她保留了重复元素(LINE-1, ALU, ERV)的高甲基化,这些元素通常随年龄增长而失去甲基化,可能有助于基因组保护。
结论
总体而言,Maria Branyas Morera的非凡长寿源于保护性基因变异、弹性免疫功能、高效代谢、强大线粒体性能、有利肠道微生物组和稳定表观遗传调控的协同作用,共同维持她极高龄的健康状态。
这些特征相互作用维持了极高龄健康,表明衰老与疾病在特定条件下可实现分离。
本研究的主要优势在于全面的多组学方法,提供了跨越多个生物层面的前所未有的分析深度。然而,作为针对单一个体的横断面、以血液为中心的研究,因果推断和广泛推论仍有限制。
未来研究应考察更大规模的长寿人群,并测试有针对性的干预措施,如饮食调整、运动、代谢疗法和微生物组调控。同时需注意,由于重复高甲基化的保护作用,某些表观遗传干预可能需谨慎实施。
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