人類血液因子在調節與年齡相關的分子晝夜節律變化中的作用證據

Основные понятия

隨著年齡增長，人體血液中的循環因子會改變，進而影響周邊細胞的晝夜節律，可能導致與老化相關的健康問題和疾病。

Аннотация

研究目標

本研究旨在探討人類血液因子是否在調節與年齡相關的分子晝夜節律變化中發揮作用。

研究方法

研究人員招募了年輕（25-30 歲）和老年（70-76 歲）的健康受試者，並在下午 2:00 收集他們的血液樣本。然後，他們使用這些血清樣本來同步培養的成纖維細胞的晝夜節律。通過生物發光測定和 RNA 測序，他們評估了年輕和老年血清對細胞晝夜節律的影響，包括核心時鐘基因的表達和整體基因表達的節律性。

主要發現

• 年輕和老年血清都能有效地同步細胞培養物中的晝夜節律，但它們會影響不同的基因集。
• 與老年血清同步的細胞中，與氧化磷酸化和阿茲海默症相關的基因失去了節律性。
• 相反，與膽固醇生物合成相關的基因在與老年血清同步的細胞中表現出節律性增加。
• 與年輕血清相比，與老年血清同步的細胞中，幾個核心時鐘基因（PER3、NR1D1、NR1D2、CRY1、CRY2 和 TEF）的峰值表達出現延遲。

主要結論

這些發現表明，隨著年齡增長，血液循環因子會影響周邊細胞的晝夜節律，並可能通過維持或破壞節律來影響健康和疾病。

研究意義

這項研究為理解老化如何影響晝夜節律提供了新的見解，並強調了血液循環因子在這一過程中的潛在作用。這些發現對於開發針對與年齡相關的晝夜節律紊亂和相關疾病的干預措施具有重要意義。

研究限制和未來方向

• 樣本量相對較小，需要進一步研究以驗證這些發現。
• 未來的研究應探討特定血液因子的影響，這些因子會導致觀察到的與年齡相關的晝夜節律變化。
• 需要進一步研究以確定這些發現是否適用於其他類型的細胞和組織。

Статистика

與老年血清同步的細胞中，1519 個基因失去了節律性，而只有 637 個基因獲得了節律性。
在年輕和老年血清同步的細胞中，有 568 個基因的 MESOR 發生了變化，其中 163 個基因的 MESOR 增加，405 個基因的 MESOR 減少。
只有少數基因的振幅發生了變化，其中 39 個基因在老年血清同步的細胞中振幅降低，2 個基因的振幅增加。
在年輕和老年血清同步的細胞中，有 20 個基因的相位提前，34 個基因的相位延遲。

Цитаты

Ключевые выводы из

Evidence for a role of human blood-borne factors in mediating age-associated changes in molecular circadian rhythms

by Schwarz,J. E... в www.biorxiv.org 04-24-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.04.19.537477v2

Дополнительные вопросы

除了本研究中確定的因素外，還有哪些其他因素可能導致與年齡相關的晝夜節律變化？

除了血液循環因子外，還有許多其他因素可能導致與年齡相關的晝夜節律變化。 這些因素可以大致分為內在因素和外在因素：
內在因素:

視交叉上核 (SCN) 功能下降: SCN 是大腦中調節晝夜節律的主時鐘。 隨著年齡增長，SCN 的神經元數量減少，神經遞質分泌減少，導致晝夜節律信號減弱，進而影響周邊組織的節律。
荷爾蒙變化: 褪黑激素、皮質醇等荷爾蒙在調節晝夜節律中起著重要作用。 隨著年齡增長，這些荷爾蒙的分泌模式會發生變化，例如褪黑激素分泌減少、分泌時間提前，進而影響睡眠-覺醒週期和其他生理節律。
基因表達變化: 研究表明，許多與晝夜節律相關的基因的表達水平會隨著年齡增長而發生變化。 這些基因表達的改變可能會影響生物鐘的週期、振幅和相位，進而影響晝夜節律。
細胞自主時鐘功能下降: 周邊組織中的細胞也具有自主的生物鐘。 隨著年齡增長，細胞自主時鐘的功能可能會下降，導致細胞和組織層面的晝夜節律紊亂。
外在因素:

光照不足: 光照是調節晝夜節律最重要的外部因素。 老年人，特別是居住在養老院或行動不便的老年人，往往接受的光照不足，這會導致晝夜節律紊亂，例如睡眠-覺醒週期延遲或提前。
社會活動減少: 社會活動和日常作息規律有助於維持穩定的晝夜節律。 老年人由於退休、身體狀況等原因，社會活動和日常作息規律性可能會下降，這也會導致晝夜節律紊亂。
藥物影響: 一些常用於治療老年疾病的藥物，例如降壓藥、鎮靜劑等，可能會影響晝夜節律。
生活方式因素: 不規律的飲食、睡眠和運動習慣也會導致晝夜節律紊亂。
總之，與年齡相關的晝夜節律變化是多因素共同作用的結果，血液循環因子只是其中一個方面。

操縱血液循環因子能否減輕或逆轉與年齡相關的晝夜節律紊亂？

本研究表明，血液循環因子在調節周邊組織的晝夜節律中起著重要作用，並且老年人的血液循環因子會導致細胞層面的晝夜節律紊亂。 因此，操縱血液循環因子可能成為減輕或逆轉與年齡相關的晝夜節律紊亂的潛在策略。
以下是一些可能的操縱方法：

補充年輕血液中的有益因子: 研究發現，將年輕小鼠的血液輸入老年小鼠體內可以改善老年小鼠的認知功能和組織再生能力。 未來可以研究鑑定年輕血液中促進晝夜節律的有益因子，並開發針對性補充劑或藥物。
清除老年血液中的有害因子: 研究可以針對性地清除老年血液中導致晝夜節律紊亂的有害因子，例如通過血液透析、抗體中和等方法。
調節與血液循環因子相關的信號通路: 研究可以深入探討血液循環因子影響晝夜節律的分子機制，並開發針對性調節相關信號通路的藥物。
然而，目前關於操縱血液循環因子治療晝夜節律紊亂的研究還處於初步階段，仍需進一步研究以確定其安全性和有效性。

我們如何將這些發現應用於開發針對與年齡相關疾病（如阿茲海默症）的新療法？

本研究發現，老年人的血液循環因子會導致與氧化磷酸化和阿茲海默症相關的基因失去節律性。 這為開發針對阿茲海默症等與年齡相關疾病的新療法提供了新的思路。
以下是一些可能的應用方向：

開發針對晝夜節律的藥物: 可以開發針對性調節晝夜節律相關基因和蛋白質的藥物，例如促進褪黑激素分泌、調節生物鐘基因表達等，以改善阿茲海默症患者的睡眠-覺醒週期和其他生理節律，進而改善認知功能。
開發基於血液循環因子的診斷和預後標記物: 可以研究鑑定血液循環因子中與阿茲海默症等疾病相關的生物標記物，用於疾病的早期診斷、風險評估和治療效果監測。
開發基於生活方式的干預措施: 可以根據晝夜節律的原理，制定針對阿茲海默症患者的生活方式干預措施，例如調整光照時間、規律飲食和睡眠、增加社會活動等，以改善患者的晝夜節律，延緩疾病進程。
總之，本研究為理解與年齡相關的晝夜節律變化提供了新的見解，並為開發針對阿茲海默症等與年齡相關疾病的新療法提供了新的思路。 隨著研究的深入，我們有望開發出更有效的治療方法，改善老年人的健康和生活質量。