ساعة الشيخوخة

ساعة الشيخوخة (إنگليزية: epigenetic clock) هي اختبار كيميائي حيوي يمكن استخدامه لقياس العمر. يعتمد الاختبار على مستويات مثيلة الحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين، لقياس تراكم مجموعات الميثيل في جزيئات الحمض النووي للفرد.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخ

عُرفت التأثيرات القوية للعمر على مستويات مثيلة الحمض النووي منذ أواخر الستينيات.[1] تصف الأدبيات الواسعة مجموعات CpGs التي ترتبط مستويات مثيلة الحمض النووي الخاصة بها بالعمر، على سبيل المثال.[2][3][4][5][6] فقد نُشر أول دليل قوي على أن مستويات مثيلة الحمض النووي في اللعاب يمكن أن تولد تنبؤات بالعمر بمتوسط دقة 5.2 سنوات بواسطة فريق جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلس بمن منهم سڤِن بوكلانت وستيڤ هورڤاث وإريك ڤيلانعن (بوكلانت وآخرون في 2011).[7][8] وقد نشرت مختبرات تري إيديكر وكانگ ژانگ في جامعة كاليفورنيا، سان دييگو ساعة الشيخوخة هانوم (هانوم 2013)،[9]والتي تتكون من 71 علامة تقيس العمر بدقة بناءً على مستويات مثيلة الدم. وقد طُوّرت أول ساعة شيخوخة متعددة الأنسجة، ساعة شيخوخة هورڤاث، بواسطة ستيڤ هورڤاث، أستاذ علم الوراثة البشرية والإحصاء الحيوي في جامعة كاليفورنيا (هورڤاث 2013).[10][11] فقد قضى هورڤاث أكثر من 4 سنوات في جمع بيانات مثيلة الحمض النووي إلومينا وتحديد الأساليب الإحصائية المناسبة.[12]

ظهرت القصة الخاصة وراء الاكتشاف في مجلة نيتشر.[13] حيث طُوّر مقدر العمر باستخدام 8000 عينة من 82 مجموعة بيانات مجموعة مثيلة الحمض النووي من إلومينا، تشمل 51 نوعاً من الأنسجة السليمة والخلايا. ويكمن الابتكار الرئيسي لساعة شيخوخة هورڤاث في قابليتها للتطبيق الواسع: تُستخدم نفس المجموعة المكونة من 353 CpGs ونفس خوارزمية التنبؤ بغض النظر عن مصدر الحمض النووي داخل الكائن الحي، أي أنها لا تتطلب أي تعديلات أو تعويضات.[10] تسمح هذه الخاصية للفرد بمقارنة أعمار مناطق مختلفة من جسم الإنسان باستخدام نفس ساعة الشيخوخة. بعد ذلك بوقت قصير، طُوّرت ساعة هورفاث، IEAA (تسريع عمر الشيخوخة الحقيقي)، وهو مقدِّر يعتمد على التركيب الخلوي للدم.

ظهر جيل ثان من ساعات الشيخوخة بعد بضع سنوات وتحسن على الأول في تقدير العمر. كان هذا بفضل الدمج ليس فقط للمتغيرات اللاجينية مثل مثيلة الحمض النووي ولكن أيضاً المتغيرات البيئية مثل التدخين أو العمر الزمني. من بين هذه الساعات، تبرز ساعتا فينوآيج و گريم‌آيج. فينوآيج هي ساعة شيخوخة تضع العمر الزمني في الاعتبار، وتستخدم گريم‌آيج مخاطر الوفيات المرتبطة بالعمر مع متغير التدخين من بين عوامل أخرى كعامل خطر. يسمح أخذ المتغيرات البيئية في الاعتبار لـ گريم‌آيج بالتفوق في الأداء على أي ساعة شيخوخة أخرى في "توقع الموت".

في السنوات الأخيرة، طُورت أدوات جديدة لتقدير العمر بشكل مستمر، والتي تسهل أيضاً تشخيص بعض الأمراض. لدرجة أن ساعة ژانگ قد تحسنت عن جميع سابقاتها.


العلاقة المسببة للشيخوخة البيولوجية

لم يُعرف بعد ما الذي يُقاس بالضبط بواسطة عمر مثيلة الحمض النووي. فقد افترض هورڤاث أن عمر مثيلة الحمض النووي يقيس التأثير التراكمي لنظام الإعالة اللاجيني لكن التفاصيل غير معروفة. حقيقة أن عمر مثيلة الحمض النووي في الدم يتنبأ بجميع أسباب الوفيات في وقت لاحق من حياة الفرد[14][15][16][17]وقد استُخدم للقول بأنه مرتبط بعملية تسبب الشيخوخة.[14] ومع ذلك، إذا لعبت CpG معينة دوراً سببياً مباشراً في عملية الشيخوخة، فإن معدل الوفيات الذي أحدثته سيقلل من احتمالية ملاحظته لدى الأفراد الأكبر سناً، مما يجعل الموقع أقل احتمالًا لاختياره كمتنبئ; لذلك من المحتمل ألا يكون لـ CpGs على مدار الساعة 353 أي تأثير سببي على الإطلاق.[18]بدلاً من ذلك، تلتقط ساعة الشيخوخة خاصية ناشئة للإپيجينوم.

نظرية ساعة الشيخوخة للتقدم بالعمر

في عام 2010، اقتُرح نموذج موحد جديد للشيخوخة وتطور الأمراض المعقدة، يتضمن نظريات الشيخوخة الكلاسيكية وعلم التخلق.[19][20] Horvath and Raj[21]وسعت هذه النظرية، مقترحة ساعة الشيخوخة للتقدم بالعمر مع المبادئ التالية:

  • نتائج الشيخوخة البيولوجية كنتيجة غير مقصودة لكل من برامج التطوير وبرامج الصيانة، والتي تؤدي آثارها الجزيئية إلى ظهور تقديرات عمر مثيلة الحمض النووي.
  • من المحتمل أن تكون الآليات الدقيقة التي تربط العمليات الجزيئية الفطرية (عمر الحمض النووي الأساسي) مع التدهور في وظيفة الأنسجة مرتبطة بكل من التغيرات داخل الخلايا (مما يؤدي إلى فقدان الهوية الخلوية) والتغيرات الدقيقة في تكوين الخلية، على سبيل المثال، الخلايا الجذعية الجسدية التي تعمل بكامل طاقتها .
  • على المستوى الجزيئي، يعتبر عمر DNAm قراءة قريبة لمجموعة من عمليات الشيخوخة الفطرية التي تتعاون مع الأسباب الجذرية المستقلة الأخرى للشيخوخة على حساب وظيفة الأنسجة.

الحافز للساعات البيولوجية

بشكل عام، من المتوقع أن تجد ساعات الشيخوخة البيولوجية والواصمات الحيوية للشيخوخة استخدامات عديدة في البحوث البيولوجية لأن العمر هو خاصية أساسية لمعظم الكائنات الحية. يمكن أن تكون القياسات الدقيقة للعمر البيولوجي (ساعات الشيخوخة البيولوجية) مفيدة لـ

بشكل عام، من المتوقع أن تكون الساعات البيولوجية مفيدة لدراسة أسباب الشيخوخة وما يمكن فعله ضدها. ومع ذلك، يمكنهم فقط التقاط تأثيرات التدخلات التي تؤثر على معدل الشيخوخة في المستقبل، أي منحنى گومپرتز الذي يزيد من خلاله معدل الوفيات مع تقدم العمر، وليس منحدر التدخلات التي تعمل في وقت واحد، على سبيل المثال لخفض معدل الوفيات عبر جميع الأعمار، أي اعتراض منحنى گومپرتز.[18]

خصائص ساعة هورڤاث

تُعرَّف الساعة بأنها طريقة لتقدير العمر بناءً على 353 علامة شيخوخة على الحمض النووي. تقيس 353 علامة مثيلة الحمض النووي من CpG ثنائي النكليوتيد. العمر المقدر ("العمر المتوقع" في الاستخدام الرياضي)، والمشار إليه أيضاً باسم عمر مثيلة الحمض النووي، له الخصائص التالية: أولاً، إنه قريب من الصفر للجنين والخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات; ثانياً، يرتبط بالخلية رقم المرور; ثالثاً، ينتج عنه مقياس قابل للتوريث بدرجة عالية لتسريع العمر; ورابعاً، ينطبق على أنسجة الشمبانزي (التي تُستخدم كنظائر بشرية لأغراض الاختبار البيولوجي). يؤدي النمو العضوي (والانقسام الخلوي المصاحب) إلى ارتفاع معدل علامات ساعة الشيخوخة التي تبطئ إلى معدل ثابت (الاعتماد الخطي) بعد البلوغ (سن 20).[10] حقيقة أن عمر مثيلة الحمض النووي في الدم يتنبأ بجميع أسباب الوفيات في وقت لاحق من الحياة حتى بعد تعديل عوامل الخطر المعروفة[14][15] متوافق مع مجموعة متنوعة من العلاقات السببية، على سبيل المثال سبب مشترك لكليهما. وبالمثل، ترتبط علامات اللياقة البدنية والعقلية بساعة الشيخوخة (قدرات أقل مرتبطة بتسارع العمر).[22] يقلل بشكل منهجي من تقدير العمر من كبار السن.[23]

تشمل السمات البارزة لساعة شيخوخة هورڤاث قابليتها للتطبيق على مجموعة واسعة من الأنسجة وأنواع الخلايا. نظراً لأنه يسمح للمرء بمقارنة أعمار الأنسجة المختلفة من نفس الموضوع، يمكن استخدامه لتحديد الأنسجة التي تظهر دليلاً على تسارع العمر بسبب المرض.

المقدرات الجينية في ساعة هورڤاث

ترتبط ساعة هورڤاث، وتحديداً متغير IEAA، بالعديد من الجينات المرتبطة بالشيخوخة:14

  • TRIM59: من عائلة العنصر الثلاثي، المرتبطة ارتباطاً وثيقاً بالعمر الزمني والتي لوحظ تعبيرها في العديد من السرطانات
  • SMC4: يثبط الشيخوخة الخلوية، وهي السمة المميزة للشيخوخة
  • KPNA4: عضو في عائلة importin، مستقبلات النقل النووي. اقتُرح خلل في النقل النووي كعلامة على الشيخوخة
  • CD46: يشفر منظماً لوظيفة الخلايا التائية والجهاز التكميلي، وهو مكون رئيسي في جهاز المناعة الفطري الذي يحفز الالتهاب
  • ATP8B4:يشفر بروتين ناقل للدهون ويحتوي على متغيرات تم الإبلاغ عنها مرتبطة بـ مرض ألزايمر
  • CXXC4: يشفر Idax، وهو مثبط لإشارات Wnt[24]

النهج الإحصائي

يتمثل النهج الأساسي في تكوين متوسط مرجح لـ 353 ساعة CpGs، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى عمر DNAm باستخدام وظيفة المعايرة. تكشف وظيفة المعايرة أن ساعة الشيخوخة لديها معدل تكتك عالٍ حتى سن البلوغ، وبعد ذلك تتباطأ إلى معدل تكتك ثابت. باستخدام مجموعات بيانات التدريب، استخدم هورڤاث نموذج الانحدار المعاقب (تسوية الشبكة المرنة) للتراجع عن نسخة مُعايرة من العمر الزمني على مجسات 21369 CpG التي كانت موجودة على كلٍ من منصة Illumina 450K و27K وكان بها أقل من 10 في عداد القيم المفقودة. يتم تعريف عمر DNAm على أنه العمر المقدر ("المتوقع"). وقد حدد متنبئ الشبكة المرنة 353 CpGs تلقائياً. ويرتبط 193 من 353 CpGs بشكل إيجابي مع العمر بينما ترتبط 160 CpGs المتبقية سلباً مع العمر. ويمكن العثور على برنامج R وأداة قائمة على الوب متاحة مجاناً على صفحة الوب التالية.[25]

الدقة

متوسط الخطأ للعمر المقدر 3.6 سنوات عبر طيف واسع من الأنسجة وأنواع الخلايا،[10] على الرغم من أن هذا يزيد بالنسبة للأفراد الأكبر سناً[23] تعمل ساعة الشيخوخة بشكل جيد في الأنسجة غير المتجانسة (على سبيل المثال، الدم الكامل، الخلايا أحادية النواة في الدم السطحي، عينات المخيخ، القشرة القذالية، الظهارة الشدقية، القولون، الدهون، الكلى، الكبد، الرئة، اللعاب، عنق الرحم، البشرة، العضلات) أيضاً كما هو الحال في أنواع الخلايا الفردية مثل خلايا CD4 T، وحيدات CD14، والخلايا الدبقية، والخلايا العصبية، والخلايا B التي لا تموت، والخلايا اللحمية الوسيطة. [10] ومع ذلك، تعتمد الدقة إلى حد ما على مصدر الحمض النووي.

مقارنة مع الساعات البيولوجية الأخرى

تؤدي ساعة الشيخوخة إلى توقع العمر الزمني الذي يحتوي على معامل ارتباط پيرسون من r = 0.96 مع العمر الزمني (الشكل 2 في[10]). وبالتالي، فإن الارتباط العمري قريب من الحد الأقصى لقيمة الارتباط الممكنة لـ 1 وتستند ساعات الشيخوخة الأخرى إلى a) طول تيلومير، b) p16INK4a مستويات التعبير (المعروفة أيضاً باسم موضع INK4a/ARF)،[26] وc) الطفرات microsatellite.[27] الارتباط بين العمر الزمني والتيلومير الطول هو r = 0.51 عند النساء و r = 0.55 عند الرجال.[28] العلاقة بين العمر الزمني ومستويات التعبير عن p16INK4a في الخلايا التائية هي r = 0.56.[29]

تطبيقات ساعة هورڤاث

بمقارنة عمر مثيلة الحمض النووي (العمر المقدر) بالعمر الزمني، يمكن تحديد مقاييس تسارع العمر. يمكن تعريف تسارع العمر على أنه الفرق بين عمر مثيلة الحمض النووي والعمر الزمني. بدلاً من ذلك، يمكن تعريفه على أنه المتبقي الناتج عن تراجع عمر الحمض النووي في العمر الزمني. المقياس الأخير جذاب لأنه لا يرتبط بالعمر الزمني. تشير القيمة الإيجابية/السلبية لتسريع عمر الشيخوخة إلى أن الأنسجة الأساسية تتقدم في العمر أسرع/أبطأ من المتوقع.

الدراسات الجينية لتسريع عمر الشيخوخة

التوريث بالمعنى الواسع (المحدد من خلال صيغة فالكونر) لتسريع تقدم العمر للدم من الأشخاص الأكبر سناً هو حوالي 40٪ ولكن يبدو أنه أعلى بكثير عند الأطفال حديثي الولادة.[10]وبالمثل، وجد أن التسارع العمري لأنسجة المخ (قشرة الفص الجبهي) يبلغ 41٪ في الأشخاص الأكبر سناً.[30] حددت دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS) لتسريع عمر الشيخوخة في عينات الدماغ بعد الوفاة العديد من SNPs على مستوى أهمية على مستوى الجينوم.[31][32] حدد GWAS لتسريع تقدم العمر في الدم العديد من المواضع الجينية المهمة على مستوى الجينوم بما في ذلك جين إنزيم التيلوميراز العكسي ( TERT).[33] تمنح المتغيرات الجينية المرتبطة بطول التيلومير الأطول في الكريات البيض في جين TERT بشكل متناقض تسارعاً أعلى في عمر الشيخوخة في الدم.[33]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

عوامل أسلوب الحياة

بشكل عام، عوامل نمط الحياة لها ارتباط ضعيف فقط مع تسارع عمر الشيخوخة في الدم.[34][35][36] تظهر الدراسات المقطعية المستعرضة لمعدلات الشيخوخة اللاجينية الخارجية في الدم أن انخفاض الشيخوخة اللاجينية يرتبط بالتعليم العالي، وتناول نظام غذائي نباتي غني باللحوم الخالية من الدهون، واستهلاك الكحول المعتدل، والنشاط البدني[35]والمخاطر المرتبطة بالمتلازمة الأيضية. ومع ذلك، تشير الدراسات إلى أن المستويات العالية من استهلاك الكحول ترتبط بالشيخوخة المتسارعة لبعض ساعات الشيخوخة.[36]

السمنة والمتلازمة الأيضية

استُخدمت ساعة الشيخوخة لدراسة العلاقة بين ارتفاع مؤشر كتلة الجسم (BMI) وأعمار مثيلة الحمض النووي لدم الإنسان والكبد والعضلات والأنسجة الدهنية.[37] يمكن ملاحظة وجود علاقة هامة (r = 0.42) بين مؤشر كتلة الجسم وتسارع عمر الشيخوخة للكبد. وقد أظهر حجم عينة أكبر بكثير (n = 4200 عينة دم) ارتباط ضعيف ولكن مهم من الناحية الإحصائية (r = 0.09) بين مؤشر كتلة الجسم وتسارع العمر الداخلي للدم.[34] وجدت نفس الدراسة الواسعة أن المؤشرات الحيوية المختلفة للمتلازمة الأيضية (الگلوكوز، الأنسولين، مستويات الدهون الثلاثية، البروتين التفاعلي C، نسبة الخصر إلى الورك) ارتبطت بتسارع عمر الشيخوخة في الدم.[34] على العكس من ذلك، ارتبطت المستويات المرتفعة من الكوليسترول الجيد HDL بانخفاض معدل الشيخوخة اللاجينية للدم.[34] حيث يقترح بحث آخر ارتباطات قوية جداً بين مؤشر كتلة الجسم، و نسبة الخصر إلى الورك، ومحيط الخصر وساعات الشيخوخة المتسارعة، مع دليل على أن النشاط الجسدي قد يقلل من هذه التأثيرات.[35]

أنسجة الثدي الأنثوية أقدم من المتوقع

عمر الحمض النووي أعلى من العمر الزمني في أنسجة الثدي الأنثوية المجاورة لنسيج سرطان الثدي.[10] نظراً لأن الأنسجة الطبيعية المجاورة لأنواع السرطان الأخرى لا تُظهر تأثيراً مشابهاً لتسريع العمر، فإن هذه النتيجة تشير إلى أن نسيج الثدي الطبيعي للإناث يشيخ أسرع من أجزاء الجسم الأخرى.[10] وبالمثل، تبين أن عينات أنسجة الثدي الطبيعية المأخوذة من نساء غير مصابات بالسرطان أقدم بكثير من عينات الدم المأخوذة من نفس النساء في نفس الوقت.[38]

سرطان الثدي عند النساء

في دراسة لثلاث ساعات شيخوخة ومخاطر الإصابة بسرطان الثدي، وجد أن عمر DNAm يتسارع في عينات دم النساء غير المصابات بالسرطان، قبل سنوات من التشخيص.[39]

الأنسجة السرطانية

تظهر الأنسجة السرطانية آثاراً إيجابية وسلبية لتسريع تقدم العمر. بالنسبة لمعظم أنواع الأورام، لا يمكن ملاحظة أي علاقة مهمة بين تسارع العمر ومورفولوجيا الورم (الدرجة/المرحلة).[10][40]في المتوسط، يكون للأنسجة السرطانية ذات الطفرات TP53 تسارع تقدمي أقل من تلك التي لا تمتلكها.[10] علاوة على ذلك، تميل الأنسجة السرطانية ذات التسارع الكبير في العمر إلى حدوث طفرات جسدية أقل من تلك التي لديها تسارع منخفض في العمر.[10][40] يرتبط تسارع العمر ارتباطاً وثيقاً بمختلف الانحرافات الجينية في الأنسجة السرطانية. ترتبط الطفرات الجسدية في مستقبلات هرمون الاستروجين أو مستقبلات الپروجسترون مع تسارع عمر الحمض النووي في سرطان الثدي.[10] ترتبط عينات سرطان القولون والمستقيم التي تحتوي على طفرة BRAF (V600E) أو فرط ميثيل المحفز لجين إصلاح عدم التطابق MLH1 بزيادة تسارع العمر.[10] يرتبط تسارع العمر في عينات الورم الأرومي الدبقي متعدد الأشكال ارتباطاً وثيقاً بطفرات معينة في H3F3A.[10] وتشير إحدى الدراسات إلى أن عمر الشيخوخة لأنسجة الدم قد ينذر بحدوث سرطان الرئة.[41]

تثلث الصبغي 21 (متلازمة داون)

تنطوي متلازمة داون على زيادة خطر الإصابة بالعديد من الأمراض المزمنة التي ترتبط عادةً بالتقدم في العمر. تشير المظاهر السريرية للشيخوخة المتسارعة إلى أن تثلث صبغي 21 يزيد العمر البيولوجي للأنسجة، لكن الأدلة الجزيئية لهذه الفرضية كانت قليلة. وفقاً لساعة الشيخوخة، يزيد تثلث صبغي 21 بشكل كبير من عمر أنسجة الدم والدماغ (بمعدل 6.6 سنوات).[42]

أمراض الأعصاب المتعلقة بمرض الزايمر

وُجد أن تسارع عمر الشيخوخة لقشرة الفص الجبهي البشري يرتبط بالعديد من القياسات العصبية المرضية التي تلعب دوراً في مرض الزايمر[30] علاوة على ذلك، وجد أنه مرتبط بانخفاض الأداء الإدراكي الشامل، وعمل الذاكرة بين الأفراد المصابين بمرض الزايمر.[30]يرتبط عمر الشيخوخة للدم بالأداء المعرفي عند كبار السن.[22] بشكل عام، تشير هذه النتائج بقوة إلى أن ساعة الشيخوخة تصلح لقياس العمر البيولوجي للدماغ.

شيخوخة المخيخ البطيئة

كان من الصعب تحديد الأنسجة التي يبدو أنها تتجنب الشيخوخة بسبب نقص المؤشرات الحيوية لعمر الأنسجة التي تسمح للمقارنة بمقارنة أعمار الأنسجة المختلفة. كشف تطبيق ساعة الوراثة اللاجينية على 30 موقعاً تشريحياً من ستة من المعمرين وأصغر سناً أن المخيخ يشيخ ببطء: فهو أصغر بحوالي 15 عاماً مما كان متوقعاً عند المعمرين.[43] قد يفسر هذا الاكتشاف سبب ظهور عدد أقل من العلامات المرضية العصبية للخرف المرتبط بالعمر في المخيخ مقارنة بمناطق الدماغ الأخرى. في الأشخاص الأصغر سناً (على سبيل المثال الأصغر من 70 عاماً)، يبدو أن مناطق الدماغ وخلايا الدماغ لها نفس العمر تقريباً.[10][43] وقد حُدّد العديد من SNPs والجينات التي تتعلق بعمر شيخوخة المخيخ.[31]

مرض هنتنگتون

وُجد أن مرض هنتنگتون يؤدي إلى زيادة معدلات الشيخوخة اللاجينية للعديد من مناطق الدماغ البشري.[44]

التقدم البطيء بالعمر للمعمرين

لدى نسل شبه المعمرين (الأشخاص الذين بلغوا 105-109 سنوات) عمر شيخوخة أقل من الضوابط المطابقة للعمر (فرق العمر = 5.1 سنوات في الدم) والمئويون أصغر سناً (8.6 سنوات) من المتوقع بناءً على العمر الزمني.[17]

الإصابة بڤيروس نقص المناعة البشرية

ترتبط الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية-1 (HIV) بالأعراض السريرية للشيخوخة المتسارعة، كما يتضح من زيادة حدوث وتنوع الأمراض المرتبطة بالعمر في الأعمار الصغيرة نسبياً. لكن كان من الصعب اكتشاف تأثير الشيخوخة المتسارع على المستوى الجزيئي. كشف تحليل على مدار الساعة اللاجينية للحمض النووي البشري المأخوذ من الأشخاص المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية والضوابط عن تأثير تسريع كبير للعمر في الدماغ (7.4 سنوات) وأنسجة الدم (5.2 سنوات) بسبب الإصابة بفيروس HIV-1.[45] تتوافق هذه النتائج مع دراسة مستقلة وجدت أيضاً تقدماً في العمر لمدة 5 سنوات في دم مرضى فيروس نقص المناعة البشرية وتأثير قوي لموضع HLA.[46]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مرض پاركنسن

تشير دراسة واسعة النطاق إلى أن دم الأشخاص المصابين بمرض پاركنسن، على وجه الخصوص، نسبة خلاياهم الحبيبية، تُظهر آثار الشيخوخة المتسارعة (الضعيفة نسبياً).[47]

اضطراب النمو: متلازمة X

يحافظ الأطفال المصابون باضطراب نادر جداً يُعرف باسم متلازمة X على واجهة المظاهر الشبيهة بالرضع أثناء تقدمهم في السن من الولادة وحتى سن الرشد. نظراً لأن النمو البدني لهؤلاء الأطفال يتأخر بشكل كبير، يبدو أن هؤلاء الأطفال هم طفل صغير أو في أفضل الأحوال في مرحلة ما قبل المدرسة. وفقاً لتحليل ساعة الشيخوخة، فإن أنسجة الدم من حالات المتلازمة X ليست أصغر من المتوقع.[48]

سن اليأس عند المرأة يسرع الشيخوخة

تشير النتائج التالية بقوة إلى أن فقدان الهرمونات الأنثوية الناتج عن انقطاع الطمث يسرع من معدل الشيخوخة اللاجينية للدم وربما الأنسجة الأخرى.[49]أولاً، وُجد أن إنقطاع الطمث المبكر مرتبط بتسريع عمر شيخوخة الدم.[49] ثانياً، يرتبط انقطاع الطمث الجراحي (بسبب استئصال المبيض) مع تسارع عمر الشيخوخة في الدم واللعاب. ثالثاً، يرتبط العلاج بهرمونات انقطاع الطمث، الذي يخفف من فقدان الهرمونات، بالتسارع السلبي لعمر الخلايا الشدقية (ولكن ليس خلايا الدم).[49] رابعاً، الواسمات الجينية المرتبطة بانقطاع الطمث المبكر مرتبطة أيضاً بزيادة تسارع عمر الشيخوخة في الدم.[49]

الشيخوخة الخلوية مقابل الشيخوخة اللاجينية

يتمثل أحد الجوانب المربكة للشيخوخة البيولوجية في طبيعة الخلايا الشائخة ودورها. من غير الواضح ما إذا كانت الأنواع الثلاثة الرئيسية للشيخوخة الخلوية، وهي الشيخوخة التكاثرية، والشيخوخة التي تسببها الجينات الورمية، والشيخوخة التي يسببها تلف الحمض النووي هي أوصاف لنفس الظاهرة تحرض عليها مصادر مختلفة، أو ما إذا كان كل منها متميزاً، وكيف ترتبط مع الشيخوخة اللاجينية. عُثر على تحريض الشيخوخة التكاثرية (RS) والشيخوخة المستحثة بالأورام (OIS) مصحوبة بالشيخوخة اللاجينية للخلايا الأولية ولكن الشيخوخة الناجمة عن تلف الحمض النووي لم تكن كذلك، على الرغم من تنشيط كل من RS وOIS مسار استجابة تلف الحمض النووي الخلوي.[50] تسلط هذه النتائج الضوء على استقلالية الشيخوخة الخلوية عن الشيخوخة اللاجينية. تماشياً مع هذا، استمرت الخلايا المهددة بالتيلوميراز في التقدم في العمر (وفقاً لساعة الشيخوخة) دون أن يتم علاجها بأي من محرضات الشيخوخة أو العوامل المدمرة للحمض النووي، مما يعيد تأكيد استقلالية عملية الشيخوخة اللاجينية عن التيلوميرات، والشيخوخة الخلوية، و مسار الاستجابة لتلف الحمض النووي. على الرغم من أن فصل الشيخوخة عن الشيخوخة الخلوية يبدو للوهلة الأولى أنه غير متسق مع حقيقة أن الخلايا الشائخة تساهم في الظهور الجسدي لشيخوخة الكائن الحي، كما أوضح بيكر وآخرون، حيث أدت إزالة الخلايا الشائخة إلى إبطاء الشيخوخة.[51]

ومع ذلك، يشير تحليل الساعة اللاجينية للشيخوخة إلى أن الشيخوخة الخلوية هي حالة تضطر الخلايا إليها نتيجة للضغوط الخارجية مثل تلف الحمض النووي، والتعبير عن الجينات الورمية خارج الرحم، والتكاثر الشامل للخلايا لتجديد تلك التي تم القضاء عليها بواسطة عوامل خارجية/بيئية.[50] من المحتمل أن تتسبب هذه الخلايا الشائخة، بأعداد كافية، في تدهور الأنسجة، والذي يتم تفسيره على أنه شيخوخة الكائن الحي. ومع ذلك ، على المستوى الخلوي ، الشيخوخة ، كما تقاس بالساعة اللاجينية ، تختلف عن الشيخوخة. إنها آلية داخلية موجودة منذ ولادة الخلية وتستمر. هذا يعني أنه إذا لم يتم تحويل الخلايا إلى الشيخوخة بسبب الضغوط الخارجية الموصوفة أعلاه، فإنها ستستمر في التقدم في العمر. يتوافق هذا مع حقيقة أن الفئران ذات التيلوميرات الطويلة بشكل طبيعي لا تزال تتقدم في العمر وتموت في النهاية على الرغم من أن أطوال التيلوميرات الخاصة بها أطول بكثير من الحد الحرج، وأنها تتقدم في العمر قبل الأوان عندما يتم تقصير التيلوميرات الخاصة بها قسراً، بسبب الشيخوخة التكاثرية. لذلك، فإن الشيخوخة الخلوية هي طريق تخرج من خلاله الخلايا قبل الأوان من المسار الطبيعي لشيخوخة الخلايا.[50]

تأثير الجنس والذرية/العرق

يتقدم الرجال في العمر أسرع من النساء وفقاً لتسارع عمر الشيخوخة في الدم والدماغ واللعاب، لكن ذلك يعتمد على البنية التي يتم البحث عنها ونمط الحياة.[52] تنطبق طريقة ساعة الشيخوخة على جميع المجموعات العرقية/الأصلية التي تم فحصها، بمعنى أن عمر الحمض النووي يرتبط ارتباطاً وثيقاً بالعمر الزمني. لكن يمكن أن يرتبط العرق بتسارع عمر الشيخوخة.[52]على سبيل المثال، فإن دماء ذوي الأصول الأسبانية و التسيمانية تتقدم في العمر بشكل أبطأ من دماء السكان الآخرين مما قد يفسر تناقض معدل الوفيات من أصل إسباني.[52]

تأثير التجديد بسبب زرع الخلايا الجذعية في الدم

يجدد زرع الخلايا الجذعية المكونة للدم، الذي يقوم بنقل هذه الخلايا من متبرع صغير إلى متلقي أكبر سناً، عمر الشيخوخة للدم إلى عمر المتبرع. ومع ذلك، يرتبط مرض الكسب غير المشروع مقابل المضيف بزيادة عمر مثيلة الحمض النووي.[53]

الشياخ

تترافق الشيخوخة المبكرة المعروفة أيضاً باسم متلازمة ورنر مع تسارع عمر الشيخوخة في الدم.[54] تُظهر عينات الخلايا الليفية المأخوذة من الأطفال المصابين بشياخ هتشنسون جلفورد آثار الشيخوخة اللاجينية المتسارعة وفقاً لساعة شيخوخة "الجلد والدم" ولكن ليس وفقاً لساعة نسيج العموم الأصلية من هورڤاث.[55]

الآلية الحيوية وراء ساعة الشيخوخة

على الرغم من حقيقة أن المؤشرات الحيوية للشيخوخة بناءً على بيانات مثيلة الحمض النووي قد أتاحت تقديرات عمرية دقيقة لأي نسيج على مدار العمر بأكمله، فإن الآلية البيولوجية الدقيقة وراء ساعة الشيخوخة غير معروفة حالياً.[21] ومع ذلك، قد تساعد المؤشرات الحيوية للشيخوخة في معالجة الأسئلة طويلة الأمد في العديد من المجالات، بما في ذلك السؤال المركزي: لماذا نتقدم في العمر؟ لفهم جوهر الآليات الكامنة وراء ساعة الشيخوخة، يُنصح بإجراء مقارنة وإيجاد العلاقة بين قراءات ساعة الشيخوخة وtranscriptome ساعة الشيخوخة[56]وقد اقتُرحت التفسيرات التالية حتى الآن في الأدبيات.

التفسير المحتمل 1: نظام إعالة الشيخوخة

افترض هورڤاث أن ساعته تنشأ من بصمة مثيلة تركها نظام إعالة الشيخوخة.[10]

التفسير المحتمل 2: أضرار الحمض النووي التي لم تُصلّح

تحدث أضرار الحمض النووي الذاتية بشكل متكرر بما في ذلك حوالي 50 فاصلاً مزدوجاً للحمض النووي في كل دورة خلية[57] وحوالي 10000 ضرر مؤكسد يومياً (انظر تلف الحمض النووي (يحدث بشكل طبيعي)). أثناء إصلاح الانقطاعات المزدوجة، يتم إدخال العديد من التعديلات الخاصة بالشيخوخة، وفي نسبة مئوية من الحالات تبقى التعديلات الخاصة بالشيخوخة بعد اكتمال الإصلاح، بما في ذلك زيادة مثيلة محفزات منطقة CpG.[58][59][60] فقد عُثر مؤخراً على تغييرات خاصة بالشيخوخة متماثلة عابرة، لكنها عابرة أثناء إصلاح الأضرار التأكسدية التي تسببها H2O2، وقد اقترح أن هذه التعديلات الخاصة بالشيخوخة قد تبقى أيضاً في بعض الأحيان بعد الإصلاح.[61] قد تساهم هذه التغيرات الخاصة بالشيخوخة المتراكمة في ساعة الشيخوخة. قد يتوازى تراكم التغيرات الخاصة بالشيخوخة مع تراكم أضرار الحمض النووي التي لم يتم إصلاحها والتي يُقترح أن تسبب الشيخوخة (انظر نظرية تلف الحمض النووي المتعلقة بالشيخوخة).

تقديرات العمر الأخرى على أساس مستويات مثيلة الحمض النووي

وُصف العديد من تقديرات العمر الأخرى في الأدبيات.

1) عن ڤايدنر وآخرون. (2014) الذين قاموا بوصف مقدر العمر للحمض النووي من الدم الذي يستخدم فقط ثلاثة مواقع CpG من الجينات التي بالكاد تتأثر بالشيخوخة (cg25809905 في إنتگرين، ألفا 2 ب (ITGA2B); cg02228185 في أسپارتوسيليز (ASPA) وcg17861230 في فوسفوديستراز 4C ،cAMP المحدد (PDE4C)).[62] مقدر العمر عن ڤايدنر وآخرون. (2014) ينطبق فقط على الدم. حتى في الدم، فإن هذا المقدر المتناثر أقل دقة بكثير من ساعة شيخوخة هورڤاث (هورڤاث 2014) عند تطبيقها على البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة منصات إلومينا 27K أو 450K.[63] ولكن تم تطوير المقدر الضئيل لبيانات التسلسل الحراري وهو فعال للغاية من حيث التكلفة.[64]

2) عن هانوم وآخرون. (2013)[9] قاموا بتقرير عن العديد من تقديرات العمر: واحد لكل نوع من أنواع الأنسجة. حيث تتطلب كل من هذه المقدرات معلومات متغيرة (مثل الجنس ومؤشر كتلة الجسم والكمية). يذكر المؤلفون أن كل نسيج أدى إلى إزاحة خطية واضحة (إيقاف وانحدار). لذلك، كان على المؤلفين تعديل مقدر العمر المستند إلى الدم لكل نوع من أنواع الأنسجة باستخدام نموذج خطي. عندما يتم تطبيق مقدر هانوم على أنسجة أخرى ، فإنه يؤدي إلى خطأ كبير (بسبب المعايرة السيئة) كما يتضح من الشكل 4A في تقرير هانوم وآخرون (2013). يتم تعديل مقدر العمر المستند إلى الدم (عن طريق تعديل المنحدر ومصطلح التقاطع) من أجل تطبيقه على أنواع الأنسجة الأخرى. ونظراً لأن خطوة التعديل هذه تزيل الاختلافات بين الأنسجة، فإن المقدر المستند إلى الدم من هانوم وآخرون. لا يمكن استخدامها لمقارنة أعمار الأنسجة/الأعضاء المختلفة. في المقابل، فإن السمة البارزة لساعة الشيخوخة هي أنه لا يتعين على المرء تنفيذ خطوة المعايرة هذه:[10] يستخدم دائماً نفس CpGs ونفس قيم المعامل. لذلك، يمكن استخدام ساعة شيخوخة هورڤاث لمقارنة أعمار الأنسجة/الخلايا/الأعضاء المختلفة من نفس الفرد. في حين أن تقديرات العمر من هانوم وآخرون. لا يمكن استخدامها لمقارنة أعمار الأنسجة الطبيعية المختلفة، ويمكن استخدامها لمقارنة عمر الأنسجة السرطانية مع تلك الخاصة بنسيج طبيعي (غير سرطاني). هانوم وآخرون. أبلغت عن آثار تسريع تقدم العمر في جميع أنواع السرطان. في المقابل، ساعة شيخوخة هورڤاث[40][65] يكشف أن بعض أنواع السرطان (مثل سرطان الثدي السلبي الثلاثي أو سرطان بطانة الرحم بجسم الرحم) تظهر تسارعاً سلبياً للعمر، أي أن الأنسجة السرطانية يمكن أن تكون أصغر بكثير مما كان متوقعاً. هناك فرق مهم يتعلق بالمتغيرات المشتركة الإضافية. تستخدم تقديرات العمر لدى هانوم المتغيرات المشتركة مثل الجنس، ومؤشر كتلة الجسم، وحالة السكري، والعرق، والكمية. نظراً لأن البيانات الجديدة تتضمن دفعات مختلفة، فلا يمكن للمرء أن يطبقها مباشرة على البيانات الجديدة. ومع ذلك، يقدم المؤلفون قيم معامل CpGs الخاصة بهم في الجداول التكميلية والتي يمكن استخدامها لتحديد مقياس إجمالي يميل إلى أن يكون وثيق الصلة بالعمر الزمني ولكنه قد يكون ضعيف المعايرة (أي يؤدي إلى أخطاء حرجة).

مقارنة بين تنبؤات العمر الثلاثة الموضحة في أ) هورڤاث (2013)،[10] ب) هانوم(2013)،[9] وج) ڤايندر (2014)،[62] على التوالى. يصور محور x العمر الزمني بالسنوات بينما يُظهر المحور y العمر المتوقع. الخط الأسود الصلب يتوافق مع y = x. تم إنشاء هذه النتائج في مجموعة بيانات مثيلة الدم المستقلة التي لم يتم استخدامها في بناء هذه المتنبئات (البيانات التي تم إنشاؤها في نوفمبر 2014).

3) عن گولياني وآخرون. الذين قاموا بتحديد المناطق الجينومية التي يرتبط مستوى مثيلة الحمض النووي الخاصة بها بالعمر في أسنان الإنسان. وقد اقترحوا تقييم مثيلة الحمض النووي في جينات ELOVL2 وFHL2 وPENK في الحمض النووي المستعاد من كل من الملاط واللب من نفس الأسنان الحديثة.[66] فهم يرغبون في تطبيق هذه الطريقة أيضاً على الأسنان البشرية التاريخية والقديمة نسبياً.

4) عن گالكين وآخرون. الذين قاموا باستخدام الشبكات العصبونية العميقة لتدريب ساعة الشيخوخة بدقة غير مسبوقة باستخدام أكثر من 6000 عينة دم.[67] تستخدم الساعة معلومات من 1000 موقع من مواقع CpG وتتوقع الأشخاص الذين يعانون من حالات معينة أقدم من الضوابط الصحية: IBD، الخرف الجبهي الصدغي، سرطان المبيض، السمنة. من المقرر طرح ساعة الشيخوخة للاستخدام العام في عام 2021 من قبل شركة فرعية تابعة لشركة انسلكو الطبية لتقدير العمر العميق.

في دراسة مرجعية متعددة المراكز، قامت 18 مجموعة بحثية من ثلاث قارات بمقارنة جميع الطرق الواعدة لتحليل مثيلة الحمض النووي في العيادة وتحديد أكثر الطرق دقة، بعد أن خلصت إلى أن اختبارات الشيخوخة القائمة على مثيلة الحمض النووي هي تقنية ناضجة وجاهزة للاستخدام السريري الواسع.[68]

5) عن مكارتني وآخرون. يمكن أيضاً استخدام مثبط منشط البلازمينوجين 1 (PAI1) كمقدر للعمر متعلق بمستويات مثيلة الحمض النووي، حيث ثبت أنه يظهر ارتباطات أقوى مع أمراض القلب والأوعية الدموية من بعض ساعات الشيخوخة.

أنواع أخرى

عن وانگ وآخرون (في كبد الفئران)[69] وپتكوفيتش وآخرون. (بناءً على ملامح مثيلة الحمض النووي في دم الفئران)[70] الذين قاموا بفحص ما إذا كانت الفئران والبشر يعانون من أنماط متشابهة من التغيير في الميثيلوم مع تقدم العمر. وقد وجدوا أن الفئران التي عولجت بتدخلات تطيل العمر (مثل تقييد السعرات الحرارية أو الراباميسين الغذائي) كانت أصغر بشكل ملحوظ في عمر الشيخوخة من الضوابط غير المعالجة من النوع البري المتطابق مع العمر. تكتشف متنبئات عمر الفئران أيضاً آثار طول عمر ضربات الجينات القاضية، وتجديد الخلايا الليفية المشتقة من الخلايا الليفية iPSCs.

وصل مؤشر العمر متعدد الأنسجة للفئران المستند إلى مثيلة الحمض النووي في 329 موقعاً فريداً من مواقع CpG إلى متوسط خطأ مطلق أقل من أربعة أسابيع (حوالي 5 بالمائة من العمر الافتراضي). أظهرت محاولة استخدام مواقع الساعة البشرية في الفئران للتنبؤ بالعمر أن الساعة البشرية لم يتم حفظها بالكامل في الفئران.[71]تشير الاختلافات بين ساعات الإنسان والفأر إلى أن ساعات الشيخوخة تحتاج إلى تدريب خاص لأنواع مختلفة.[72]

وقد نُشرت طريقة جديدة لشيخوخة الكركند في عام 2021 والتي استخدمت ساعة تعتمد على مثيلة الحمض النووي الريبوزومي والتي قد تسمح بأخذ عينات غير غازية والشيخوخة لمجموعات سرطان البحر البرية الأوروبية (Homarus gammarus)[73]

التغييرات في أنماط مثيلة الحمض النووي لديها إمكانات كبيرة لتقدير العمر والبحث عن العلامات الحيوية في الحيوانات الأليفة والبرية.[74]

المصادر

  1. ^ Berdyshev, G; Korotaev, G; Boiarskikh, G; Vaniushin, B (1967). "Nucleotide composition of DNA and RNA from somatic tissues of humpback and its changes during spawning". Biokhimiia. 31 (5): 988–993. PMID 5628601.
  2. ^ Rakyan, VK; Down, TA; Maslau, S; Andrew, T; Yang, TP; Beyan, H; Whittaker, P; McCann, OT; Finer, S; Valdes, AM; Leslie, RD; Deloukas, P; Spector, TD (2010). "Human aging-associated DNA hypermethylation occurs preferentially at bivalent chromatin domains". Genome Res. 20 (4): 434–439. doi:10.1101/gr.103101.109. PMC 2847746. PMID 20219945.
  3. ^ Teschendorff, AE; Menon, U; Gentry-Maharaj, A; Ramus, SJ; Weisenberger, DJ; Shen, H; Campan, M; Noushmehr, H; Bell, CG; Maxwell, AP; Savage, DA; Mueller-Holzner, E; Marth, C; Kocjan, G; Gayther, SA; Jones, A; Beck, S; Wagner, W; Laird, PW; Jacobs, IJ; Widschwendter, M (2010). "Age-dependent DNA methylation of genes that are suppressed in stem cells is a hallmark of cancer". Genome Res. 20 (4): 440–446. doi:10.1101/gr.103606.109. PMC 2847747. PMID 20219944.
  4. ^ Koch, Carmen M.; Wagner, Wolfgang (26 October 2011). "Epigenetic-aging-signature to determine age in different tissues". Aging. 3 (10): 1018–1027. doi:10.18632/aging.100395. PMC 3229965. PMID 22067257.
  5. ^ Horvath, S; Zhang, Y; Langfelder, P; Kahn, R; Boks, M; van Eijk, K; van den Berg, L; Ophoff, RA (2012). "Aging effects on DNA methylation modules in human brain and blood tissue". Genome Biol. 13 (10): R97. doi:10.1186/gb-2012-13-10-r97. PMC 4053733. PMID 23034122.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  6. ^ Bell, JT; Tsai, PC; Yang, TP; Pidsley, R; Nisbet, J; Glass, D; Mangino, M; Zhai, G; Zhang, F; Valdes, A; Shin, SY; Dempster, EL; Murray, RM; Grundberg, E; Hedman, AK; Nica, A; Small, KS; Dermitzakis, ET; McCarthy, MI; Mill, J; Spector, TD; Deloukas, P (2012). "Epigenome-wide scans identify differentially methylated regions for age and age-related phenotypes in a healthy ageing population". PLOS Genet. 8 (4): e1002629. doi:10.1371/journal.pgen.1002629. PMC 3330116. PMID 22532803.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  7. ^ University of California, Los Angeles (UCLA), Health Sciences (21 October 2013). "Scientists discover new biological clock with age-measuring potential". Forbes. Retrieved 21 October 2013.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  8. ^ Bocklandt, S; Lin, W; Sehl, ME; Sánchez, FJ; Sinsheimer, JS; Horvath, S; Vilain, E (2011). "Epigenetic Predictor of Age". PLOS ONE. 6 (6): e14821. Bibcode:2011PLoSO...614821B. doi:10.1371/journal.pone.0014821. PMC 3120753. PMID 21731603.
  9. ^ أ ب ت Hannum, G; Guinney, J; Zhao, L; Zhang, L; Hughes, G; Sadda, S; Klotzle, B; Bibikova, M; Fan, JB; Gao, Y; Deconde, R; Chen, M; Rajapakse, I; Friend, S; Ideker, T; Zhang, K (2013). "Genome-wide methylation profiles reveal quantitative views of human aging rates". Mol Cell. 49 (2): 359–367. doi:10.1016/j.molcel.2012.10.016. PMC 3780611. PMID 23177740.
  10. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ Horvath, S (2013). "DNA methylation age of human tissues and cell types". Genome Biology. 14 (10): R115. doi:10.1186/gb-2013-14-10-r115. PMC 4015143. PMID 24138928.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  11. ^ University of California, Los Angeles (UCLA), Health Sciences (20 October 2013). "Scientist uncovers internal clock able to measure age of most human tissues; Women's breast tissue ages faster than rest of body". ScienceDaily. Retrieved 22 October 2013.{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  12. ^ "Novel epigenetic clock predicts tissue age". Biome. October 21, 2013. Archived from the original on December 31, 2013.
  13. ^ Gibbs, WT (2014). "Biomarkers and ageing: The clock-watcher". Nature. 508 (7495): 168–170. Bibcode:2014Natur.508..168G. doi:10.1038/508168a. PMID 24717494.
  14. ^ أ ب ت Chen, B; Marioni, ME (2016). "DNA methylation-based measures of biological age: meta-analysis predicting time to death". Aging. 8 (9): 1844–1865. doi:10.18632/aging.101020. PMC 5076441. PMID 27690265.
  15. ^ أ ب Marioni, R; Shah, S; McRae, A; Chen, B; Colicino, E; Harris, S; Gibson, J; Henders, A; Redmond, P; Cox, S; Pattie, A; Corley, J; Murphy, L; Martin, N; Montgomery, G; Feinberg, A; Fallin, M; Multhaup, M; Jaffe, A; Joehanes, R; Schwartz, J; Just, A; Lunetta, K; Murabito, JM; Starr, J; Horvath, S; Baccarelli, A; Levy, D; Visscher, P; Wray, N; Deary, I (2015). "DNA methylation age of blood predicts all-cause mortality in later life". Genome Biology. 16 (1): 25. doi:10.1186/s13059-015-0584-6. PMC 4350614. PMID 25633388.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  16. ^ Christiansen, L (2015). "DNA methylation age is associated with mortality in a longitudinal Danish twin study". Aging Cell. 15 (1): 149–154. doi:10.1111/acel.12421. PMC 4717264. PMID 26594032.
  17. ^ أ ب Horvath, Steve; Pirazzini, Chiara; Bacalini, Maria Giulia; Gentilini, Davide; Di Blasio, Anna Maria; Delledonne, Massimo; Mari, Daniela; Arosio, Beatrice; Monti, Daniela; Passarino, Giuseppe; De Rango, Francesco; D'Aquila, Patrizia; Giuliani, Cristina; Marasco, Elena; Collino, Sebastiano; Descombes, Patrick; Garagnani, Paolo; Franceschi, Claudio (15 December 2015). "Decreased epigenetic age of PBMCs from Italian semi-supercentenarians and their offspring". Aging. 7 (12): 1159–1170. doi:10.18632/aging.100861. PMC 4712339. PMID 26678252.
  18. ^ أ ب Nelson, Paul G; Promislow, Daniel E L; Masel, Joanna (29 July 2019). "Biomarkers for Aging Identified in Cross-sectional Studies Tend to Be Non-causative". The Journals of Gerontology: Series A. 75 (3): 466–472. doi:10.1093/gerona/glz174. PMC 7457180. PMID 31353411.
  19. ^ Schumacher, Axel (2010). Trygve Tollefsbol, editors, Handbook of Epigenetics: The New Molecular and Medical Genetics. Elsevier. p. 405-422. ISBN 978-0123757098.
  20. ^ Schumacher, Axel (21 August 2017). Trygve Tollefsbol, editors, Handbook of Epigenetics: The New Molecular and Medical Genetics - 2nd Edition. Elsevier. p. Ch. 26. ISBN 9780128053881.
  21. ^ أ ب Horvath, Steve; Raj, Kenneth (11 April 2018). "DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing". Nature Reviews Genetics. 19 (6): 371–384. doi:10.1038/s41576-018-0004-3. PMID 29643443. S2CID 4709691.
  22. ^ أ ب Marioni, R; Shah, S; McRae, A; Ritchie, S; Muniz-Terrera, GH; SE; Gibson, J; Redmond, P; SR, C; Pattie, A; Corley, J; Taylor, A; Murphy, L; Starr, J; Horvath, S; Visscher, P; Wray, N; Deary, I (2015). "The epigenetic clock is correlated with physical and cognitive fitness in the Lothian Birth Cohort 1936". International Journal of Epidemiology. 44 (4): 1388–1396. doi:10.1093/ije/dyu277. PMC 4588858. PMID 25617346.
  23. ^ أ ب El Khoury, Louis Y.; Gorrie-Stone, Tyler; Smart, Melissa; Hughes, Amanda; Bao, Yanchun; Andrayas, Alexandria; Burrage, Joe; Hannon, Eilis; Kumari, Meena; Mill, Jonathan; Schalkwyk, Leonard C. (17 December 2019). "Systematic underestimation of the epigenetic clock and age acceleration in older subjects". Genome Biology. 20 (1): 283. doi:10.1186/s13059-019-1810-4. ISSN 1474-760X. PMC 6915902. PMID 31847916.
  24. ^ McCartney, Daniel L.; Min, Josine L.; et al. (29 June 2021). "Genome-wide association studies identify 137 genetic loci for DNA methylation biomarkers of aging". Genome Biology. 22 (1): 194. doi:10.1186/s13059-021-02398-9. ISSN 1474-7596. PMC 8243879. PMID 34187551.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link) CC-BY icon.svg Text was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
  25. ^ DNA methylation age calculator
  26. ^ Collado, M; Blasco, MA; Serrano, M (Jul 2007). "Cellular senescence in cancer and aging". Cell. 130 (2): 223–33. doi:10.1016/j.cell.2007.07.003. PMID 17662938. S2CID 18689141.
  27. ^ Forster, P; Hohoff, C; Dunkelmann, B; Schürenkamp, M; Pfeiffer, H; Neuhuber, F; Brinkmann, B (2015). "Elevated germline mutation rate in teenage fathers". Proc Biol Sci. 282 (1803): 20142898. doi:10.1098/rspb.2014.2898. PMC 4345458. PMID 25694621.
  28. ^ Nordfjäll, K; Svenson, U; Norrback, KF; Adolfsson, R; Roos, G (Mar 2010). "Large-scale parent-child comparison confirms a strong paternal influence on telomere length". Eur J Hum Genet. 18 (3): 385–89. doi:10.1038/ejhg.2009.178. PMC 2987222. PMID 19826452.
  29. ^ Wang, Ye; Zang, Xinjie; Wang, Yao; Chen, Peng (2012). "High expression of p16INK4a and low expression of Bmi1 are associated with endothelial cellular senescence in the human cornea". Molecular Vision. 18: 803–15. PMC 3324359. PMID 22509111.
  30. ^ أ ب ت Levine, Morgan E; Lu, Ake T; Bennett, David A; Horvath, Steve (18 December 2015). "Epigenetic age of the pre-frontal cortex is associated with neuritic plaques, amyloid load, and Alzheimer's disease related cognitive functioning". Aging. 7 (12): 1198–1211. doi:10.18632/aging.100864. PMC 4712342. PMID 26684672.
  31. ^ أ ب Lu, A (2016). "Genetic variants near MLST8 and DHX57 affect the epigenetic age of the cerebellum". Nature Communications. 7: 10561. Bibcode:2016NatCo...710561L. doi:10.1038/ncomms10561. PMC 4740877. PMID 26830004.
  32. ^ Lu, A (2017). "Genetic architecture of epigenetic and neuronal ageing rates in human brain regions". Nature Communications. 8 (15353): 15353. Bibcode:2017NatCo...815353L. doi:10.1038/ncomms15353. PMC 5454371. PMID 28516910.
  33. ^ أ ب Lu, Ake T.; Xue, Luting; Salfati, Elias L.; Chen, Brian H.; Ferrucci, Luigi; Levy, Daniel; Joehanes, Roby; Murabito, Joanne M.; Kiel, Douglas P.; Tsai, Pei-Chien; Yet, Idil; Bell, Jordana T.; Mangino, Massimo; Tanaka, Toshiko; McRae, Allan F.; Marioni, Riccardo E.; Visscher, Peter M.; Wray, Naomi R.; Deary, Ian J.; Levine, Morgan E.; Quach, Austin; Assimes, Themistocles; Tsao, Philip S.; Absher, Devin; Stewart, James D.; Li, Yun; Reiner, Alex P.; Hou, Lifang; Baccarelli, Andrea A.; Whitsel, Eric A.; Aviv, Abraham; Cardona, Alexia; Day, Felix R.; Wareham, Nicholas J.; Perry, John R. B.; Ong, Ken K.; Raj, Kenneth; Lunetta, Kathryn L.; Horvath, Steve (26 January 2018). "GWAS of epigenetic aging rates in blood reveals a critical role for TERT". Nature Communications. 9 (1): 387. Bibcode:2018NatCo...9..387L. doi:10.1038/s41467-017-02697-5. PMC 5786029. PMID 29374233.
  34. ^ أ ب ت ث Quach, Austin; Levine, Morgan E.; Tanaka, Toshiko; Lu, Ake T.; Chen, Brian H.; Ferrucci, Luigi; Ritz, Beate; Bandinelli, Stefania; Neuhouser, Marian L.; Beasley, Jeannette M.; Snetselaar, Linda; Wallace, Robert B.; Tsao, Philip S.; Absher, Devin; Assimes, Themistocles L.; Stewart, James D.; Li, Yun; Hou, Lifang; Baccarelli, Andrea A.; Whitsel, Eric A.; Horvath, Steve (14 February 2017). "Epigenetic clock analysis of diet, exercise, education, and lifestyle factors". Aging. 9 (2): 419–446. doi:10.18632/aging.101168. PMC 5361673. PMID 28198702.
  35. ^ أ ب ت Kresovich, Jacob K.; Garvel, Emma L.; Martinez Lopez, Alexandra M.; Xu, Zongli; Neihoff, Nicole M.; White, Alexandra J.; Sandler, Dale P.; Taylor, Jack A. (18 November 2020). "Associations of Body Composition and Physical Activity Level With Multiple Measures of Epigenetic Age Acceleration". American Journal of Epidemiology. 190 (6): 984–993. doi:10.1093/aje/kwaa251. PMC 8168202. PMID 33693587.
  36. ^ أ ب Kresovich, Jacob K.; Martinez Lopez, Alexandra M.; Garvel, Emma L.; Xu, Zongli; White, Alexandra J.; Sandler, Dale P.; Taylor, Jack A. (26 May 2021). "Alcohol consumption and methylation-based measures of biological age". The Journals of Gerontology: Series A. 76 (12): 2107–2111. doi:10.1093/gerona/glab149. PMC 8599006. PMID 34038541.{{cite journal}}: CS1 maint: PMC embargo expired (link)
  37. ^ Horvath, S; Erhart, W; Brosch, M; Ammerpohl, O; von Schoenfels, W; Ahrens, M; Heits, N; Bell, JT; Tsai, PC; Spector, TD; Deloukas, P; Siebert, R; Sipos, B; Becker, T; Roecken, C; Schafmayer, C; Hampe, J (2014). "Obesity accelerates epigenetic aging of human liver". Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (43): 15538–43. Bibcode:2014PNAS..11115538H. doi:10.1073/pnas.1412759111. PMC 4217403. PMID 25313081.
  38. ^ Sehl, Mary E.; Henry, Jill E.; Storniolo, Anna Maria; Ganz, Patricia A.; Horvath, Steve (2017). "DNA methylation age is elevated in breast tissue of healthy women". Breast Cancer Research and Treatment. 164 (1): 209–219. doi:10.1007/s10549-017-4218-4. PMC 5487725. PMID 28364215.
  39. ^ Kresovich, Jacob K.; Xu, Zongli; O'Brien, Katie M.; Weinberg, Clarice R.; Sandler, Dale P.; Taylor, Jack A. (22 February 2019). "Methylation-based biological age and breast cancer risk". Journal of the National Cancer Institute. 111 (10): 1051–1058. doi:10.1093/jnci/djz020. PMC 6792078. PMID 30794318.
  40. ^ أ ب ت Horvath, S (2015). "Erratum to: DNA methylation age of human tissues and cell types". Genome Biology. 16 (1): 96. doi:10.1186/s13059-015-0649-6. PMC 4427927. PMID 25968125.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  41. ^ Levine, Morgan E.; Hosgood, H. Dean; Chen, Brian; Absher, Devin; Assimes, Themistocles; Horvath, Steve (24 September 2015). "DNA methylation age of blood predicts future onset of lung cancer in the women's health initiative". Aging. 7 (9): 690–700. doi:10.18632/aging.100809. PMC 4600626. PMID 26411804.
  42. ^ Horvath, S; Garagnani, P; Bacalini, MG; Pirazzini, C; Salvioli, S; Gentilini, D; Di Blasio, AM; Giuliani, C; Tung, S; Vinters, HV; Franceschi, C (Feb 2015). "Accelerated epigenetic aging in Down syndrome". Aging Cell. 14 (3): 491–95. doi:10.1111/acel.12325. PMC 4406678. PMID 25678027.
  43. ^ أ ب Horvath, Steve; Mah, Vei; Lu, Ake T.; Woo, Jennifer S.; Choi, Oi-Wa; Jasinska, Anna J.; Riancho, José A.; Tung, Spencer; Coles, Natalie S.; Braun, Jonathan; Vinters, Harry V.; Coles, L. Stephen (11 May 2015). "The cerebellum ages slowly according to the epigenetic clock". Aging. 7 (5): 294–306. doi:10.18632/aging.100742. PMC 4468311. PMID 26000617.
  44. ^ Horvath, Steve; Langfelder, Peter; Kwak, Seung; Aaronson, Jeff; Rosinski, Jim; Vogt, Thomas F.; Eszes, Marika; Faull, Richard L.M.; Curtis, Maurice A.; Waldvogel, Henry J.; Choi, Oi-Wa; Tung, Spencer; Vinters, Harry V.; Coppola, Giovanni; Yang, X. William (27 July 2016). "Huntington's disease accelerates epigenetic aging of human brain and disrupts DNA methylation levels". Aging. 8 (7): 1485–1512. doi:10.18632/aging.101005. PMC 4993344. PMID 27479945.
  45. ^ Horvath, S; Levine, AJ (2015). "HIV-1 infection accelerates age according to the epigenetic clock". J Infect Dis. 212 (10): 1563–73. doi:10.1093/infdis/jiv277. PMC 4621253. PMID 25969563.
  46. ^ Gross, Andrew M.; Jaeger, Philipp A.; Kreisberg, Jason F.; Licon, Katherine; Jepsen, Kristen L.; Khosroheidari, Mahdieh; Morsey, Brenda M.; Swindells, Susan; Shen, Hui; Ng, Cherie T.; Flagg, Ken; Chen, Daniel; Zhang, Kang; Fox, Howard S.; Ideker, Trey (April 2016). "Methylome-wide Analysis of Chronic HIV Infection Reveals Five-Year Increase in Biological Age and Epigenetic Targeting of HLA". Molecular Cell. 62 (2): 157–168. doi:10.1016/j.molcel.2016.03.019. PMC 4995115. PMID 27105112.
  47. ^ Horvath, Steve; Ritz, Beate R (9 December 2015). "Increased epigenetic age and granulocyte counts in the blood of Parkinson's disease patients". Aging. 7 (12): 1130–1142. doi:10.18632/aging.100859. PMC 4712337. PMID 26655927.
  48. ^ Walker, Richard F.; Liu, Jia Sophie; Peters, Brock A.; Ritz, Beate R.; Wu, Timothy; Ophoff, Roel A.; Horvath, Steve (15 May 2015). "Epigenetic age analysis of children who seem to evade aging". Aging. 7 (5): 334–339. doi:10.18632/aging.100744. PMC 4468314. PMID 25991677.
  49. ^ أ ب ت ث Levine, M (2016). "Menopause accelerates biological aging". Proc Natl Acad Sci USA. 113 (33): 9327–32. doi:10.1073/pnas.1604558113. PMC 4995944. PMID 27457926.
  50. ^ أ ب ت Lowe, Donna; Horvath, Steve; Raj, Kenneth (14 February 2016). "Epigenetic clock analyses of cellular senescence and ageing". Oncotarget. 7 (8): 8524–31. doi:10.18632/oncotarget.7383. PMC 4890984. PMID 26885756.
  51. ^ Baker, DJ (2011). "Clearance of p16Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders". Nature. 479 (7372): 232–36. Bibcode:2011Natur.479..232B. doi:10.1038/nature10600. PMC 3468323. PMID 22048312.
  52. ^ أ ب ت Horvath S, Gurven M, Levine ME, Trumble BC, Kaplan H, Allayee H, Ritz BR, Chen B, Lu AT, Rickabaugh TM, Jamieson BD, Sun D, Li S, Chen W, Quintana-Murci L, Fagny M, Kobor MS, Tsao PS, Reiner AP, Edlefsen KL, Absher D, Assimes TL (2016). "An epigenetic clock analysis of race/ethnicity, sex, and coronary heart disease". Genome Biol. 17 (1): 171. doi:10.1186/s13059-016-1030-0. PMC 4980791. PMID 27511193.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  53. ^ Stölzel, Friedrich; Brosch, Mario; Horvath, Steve; Kramer, Michael; Thiede, Christian; von Bonin, Malte; Ammerpohl, Ole; Middeke, Moritz; Schetelig, Johannes; Ehninger, Gerhard; Hampe, Jochen; Bornhäuser, Martin (August 2017). "Dynamics of epigenetic age following hematopoietic stem cell transplantation". Haematologica. 102 (8): e321–e323. doi:10.3324/haematol.2016.160481. PMC 5541887. PMID 28550187.
  54. ^ Maierhofer, A (2017). "Accelerated epigenetic aging in Werner syndrome". Aging. 9 (4): 1143–1152. doi:10.18632/aging.101217. PMC 5425119. PMID 28377537.
  55. ^ Horvath S, Oshima J, Martin GM, Lu AT, Quach A, Cohen H, Felton S, Matsuyama M, Lowe D, Kabacik S, Wilson JG, Reiner AP, Maierhofer A, Flunkert J, Aviv A, Hou L, Baccarelli AA, Li Y, Stewart JD, Whitsel EA, Ferrucci L, Matsuyama S, Raj K (2018). "Epigenetic clock for skin and blood cells applied to Hutchinson Gilford Progeria Syndrome and ex vivo studies". Aging (Albany NY). 10 (7): 1758–1775. doi:10.18632/aging.101508. PMC 6075434. PMID 30048243.
  56. ^ Fleischer, J. G., Schulte, R., Tsai, H. H., Tyagi, S., Ibarra, A., Shokhirev, M. N., ... & Navlakha, S. (2018). Predicting age from the transcriptome of human dermal fibroblasts. Genome biology, 19(1), 221. DOI:10.1186/s13059-018-1599-6 قالب:PMC PubMed
  57. ^ Vilenchik MM, Knudson AG (2003). "Endogenous DNA double-strand breaks: production, fidelity of repair, and induction of cancer". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100 (22): 12871–76. Bibcode:2003PNAS..10012871V. doi:10.1073/pnas.2135498100. PMC 240711. PMID 14566050.
  58. ^ Cuozzo C, Porcellini A, Angrisano T, Morano A, Lee B, Di Pardo A, Messina S, Iuliano R, Fusco A, Santillo MR, Muller MT, Chiariotti L, Gottesman ME, Avvedimento EV (2007). "DNA damage, homology-directed repair, and DNA methylation". PLOS Genet. 3 (7): e110. doi:10.1371/journal.pgen.0030110. PMC 1913100. PMID 17616978.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  59. ^ O'Hagan HM, Mohammad HP, Baylin SB (2008). "Double strand breaks can initiate gene silencing and SIRT1-dependent onset of DNA methylation in an exogenous promoter CpG island". PLOS Genet. 4 (8): e1000155. doi:10.1371/journal.pgen.1000155. PMC 2491723. PMID 18704159.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  60. ^ Morano A, Angrisano T, Russo G, Landi R, Pezone A, Bartollino S, Zuchegna C, Babbio F, Bonapace IM, Allen B, Muller MT, Chiariotti L, Gottesman ME, Porcellini A, Avvedimento EV (2014). "Targeted DNA methylation by homology-directed repair in mammalian cells. Transcription reshapes methylation on the repaired gene". Nucleic Acids Res. 42 (2): 804–21. doi:10.1093/nar/gkt920. PMC 3902918. PMID 24137009.
  61. ^ Ding, Ning; Bonham, Emily M.; Hannon, Brooke E.; Amick, Thomas R.; Baylin, Stephen B.; O'Hagan, Heather M. (July 2016). "Mismatch repair proteins recruit DNA methyltransferase 1 to sites of oxidative DNA damage". Journal of Molecular Cell Biology. 8 (3): 244–254. doi:10.1093/jmcb/mjv050. PMC 4937888. PMID 26186941.
  62. ^ أ ب Weidner, Carola; Lin, Qiong; Koch, Carmen; Eisele, Lewin; Beier, Fabian; Ziegler, Patrick; Bauerschlag, Dirk; Jöckel, Karl-Heinz; Erbel, Raimund; Mühleisen, Thomas; Zenke, Martin; Brümmendorf, Tim; Wagner, Wolfgang (2014). "Aging of blood can be tracked by DNA methylation changes at just three CpG sites". Genome Biology. 15 (2): R24. doi:10.1186/gb-2014-15-2-r24. PMC 4053864. PMID 24490752.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  63. ^ Horvath S (2014-02-18 16:34) Comparison with the epigenetic clock (2014). Reader Comment.[1]
  64. ^ Wagner W (2014) Response to comment "comparison with the epigenetic clock by Horvath 2013" [2]
  65. ^ "Horvath S (2013-11-04 11:00) Erratum in cancer tissues Reader Comment". Archived from the original on 2014-04-13. Retrieved 2014-04-14.
  66. ^ Giuliani, C.; Cilli, E.; Bacalini, M. G.; Pirazzini, C.; Sazzini, M.; Gruppioni, G.; Franceschi, C.; Garagnani, P.; Luiselli, D. (2016). "Inferring chronological age from DNA methylation patterns of human teeth". Am. J. Phys. Anthropol. 159 (4): 585–595. doi:10.1002/ajpa.22921. PMID 26667772.
  67. ^ Galkin, F.; Mamoshina, P.; Kochetov, K.; Sidorenko, D.; Zhavoronkov, A. (2020). "DeepMAge: A Methylation Aging Clock Developed with Deep Learning". Aging and Disease. doi:10.14336/AD.
  68. ^ BLUEPRINT consortium (27 June 2016). "Quantitative comparison of DNA methylation assays for biomarker development and clinical applications". Nature Biotechnology. 34 (7): 726–737. doi:10.1038/nbt.3605. hdl:10261/173638. PMID 27347756. S2CID 205283232.
  69. ^ Wang, Tina; Tsui, Brian; Kreisberg, Jason F.; Robertson, Neil A.; Gross, Andrew M.; Yu, Michael Ku; Carter, Hannah; Brown-Borg, Holly M.; Adams, Peter D.; Ideker, Trey (28 March 2017). "Epigenetic aging signatures in mice livers are slowed by dwarfism, calorie restriction and rapamycin treatment". Genome Biology. 18 (1): 57. doi:10.1186/s13059-017-1186-2. PMC 5371228. PMID 28351423.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  70. ^ Petkovich, Daniel A.; Podolskiy, Dmitriy I.; Lobanov, Alexei V.; Lee, Sang-Goo; Miller, Richard A.; Gladyshev, Vadim N. (April 2017). "Using DNA Methylation Profiling to Evaluate Biological Age and Longevity Interventions". Cell Metabolism. 25 (4): 954–960.e6. doi:10.1016/j.cmet.2017.03.016. PMC 5578459. PMID 28380383.
  71. ^ Stubbs, Thomas M.; Bonder, Marc Jan; Stark, Anne-Katrien; Krueger, Felix; von Meyenn, Ferdinand; Stegle, Oliver; Reik, Wolf (11 April 2017). "Multi-tissue DNA methylation age predictor in mouse". Genome Biology. 18 (1): 68. doi:10.1186/s13059-017-1203-5. PMC 5389178. PMID 28399939.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  72. ^ Wagner, Wolfgang (14 June 2017). "Epigenetic aging clocks in mice and men". Genome Biology. 18 (1): 107. doi:10.1186/s13059-017-1245-8. PMC 5470213. PMID 28615041.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  73. ^ Fairfield, E.; Richardson, D.S.; Daniels, C.L.; Butler, C.L.; Bell, E; Taylor, M.I. (2021). "Ageing European lobsters (Homarus gammarus) using DNA methylation of evolutionarily conserved ribosomal DNA". Evolutionary Applications. 14 (9): 2305–2318. doi:10.1111/eva.13296. PMC 8477595. PMID 34603500.
  74. ^ De Paoli-Iseppi, Ricardo; Deagle, Brce E.; McMahon, Clive R.; Hindell, Mark A.; Dickinson, Joanne L.; Jarman, Simon N. (17 August 2017). "Measuring Animal Age with DNA Methylation: From Humans to Wild Animals". Frontiers in Genetics. 8: 106. doi:10.3389/fgene.2017.00106. PMC 5572392. PMID 28878806.

قراءات إضافية