Протеомный анализ показывает траектории старения в 13 органах человека

Международная команда исследователей под руководством Китайской академии наук создала протеомный атлас старения человека на основе 13 органов, выявив тканеспецифические биологические часы, рассинхрон между транскриптомом и протеомом, а также секретируемые белки, способные ускорять системный упадок организма.

Фон: Почему это важно

Старение органов — ключевой фактор уязвимости к хроническим заболеваниям. Ранее основное внимание уделялось плазменным белкам и метилированию ДНК, но системного картирования старения белков по органам до этого момента не проводилось. Новый протеомный атлас восполняет этот пробел.

Что сделали исследователи

• В статье "Comprehensive human proteome profiles across a 50-year lifespan reveal aging trajectories and signatures" (журнал Cell), учёные провели многотканевой протеомный анализ, охватывающий пять десятилетий взрослой жизни.
• Были проанализированы образцы от 76 человек в возрасте от 14 до 68 лет: всего 516 образцов тканей + плазма.
• Использовали высокоточное масс-спектрометрическое профилирование и параллельный транскриптомный анализ.

Основные результаты

Количественные данные:

• Измерено более 12 700 белков из сердечно-сосудистой, пищеварительной, иммунной, эндокринной, дыхательной, кожной и опорно-двигательной систем.
• Белки ядра и митохондрий преобладали — особенно в тканях с высокой активностью метаболизма.

Нарушение связи между РНК и белками:

• Во всех органах с возрастом наблюдается снижение корреляции между мРНК и уровнем белков, особенно в селезёнке, лимфатических узлах и мышцах.
• Также снижались белки, отвечающие за синтез, сворачивание и утилизацию: рибосомные субъединицы, шапероны и пр.

Белковая триада старения:

• Обнаружено накопление амилоидных белков (SAA1, SAA2), иммуноглобулинов и факторов комплемента.
• Авторы описали ось “амилоид–иммуноглобулин–комплемент”, вызывающую воспаление и указывающую на коллапс контроля качества белков внутри клеток и его связь с системными проблемами.

Биологические часы и органоспецифическое старение

• Построены протеомные часы для оценки биологического возраста различных тканей (с помощью elastic net-регрессии).
• Точность прогноза: коэффициенты Спирмена от 0.74 до 0.95.
• TIMP3 (ингибитор металлопротеиназ) — включался в 9 органоспецифических моделей.
• Наиболее выраженные изменения — в аорте, особенно между 45–55 годами.

Секретируемые белки и межорганное взаимодействие

• Определены белки, усиливающие старение на системном уровне.
• CXCL12 — хемокин, связанный с SASP (сенесцентный секреторный фенотип), накапливался в 9 тканях.
• Аорта, селезёнка и надпочечники оказались главными источниками межорганной коммуникации с возрастом.

«Сенохаб» — источник сигналов старения:

• Обнаружено 24 плазменных лиганд-рецепторных пар, связанных с клетками старения.
• Аорта названа "сенохабом" — центральным узлом, запускающим межорганное старение.

Примеры молекул‑инициаторов

• GAS6 (лиганд рецепторов TAM):

• С возрастом накапливается в плазме и аорте.
• Вызывает старение эндотелиальных и гладкомышечных клеток, воспаление, нарушение ангиогенеза.
• У мышей после инъекции GAS6 наблюдались воспаление сосудов, снижение физической активности и тканевая дегенерация.

• GPNMB:

• Также вызывал маркеры старения, воспаления, снижал миграцию клеток и способность к ангиогенезу.
• У мышей ухудшал двигательную функцию и усиливал сосудистое воспаление.

Дополнительные наблюдения

• Общая эпигенетическая нестабильность;
• Скоординированное ухудшение митохондриальной функции;
• Ремоделирование белковых комплексов;
• Ранний сигнал старения исходит из надпочечников.

Вывод

Исследование показывает, что сосудистые ткани действуют как датчики и передатчики старения, а секретируемые белки (такие как GAS6 и GPNMB) функционируют как молекулярные агенты межорганного старения.

Созданный протеомный атлас старения — это ресурс, который может привести к новым подходам в диагностике биологического возраста, профилактике и терапии возраст-ассоциированных заболеваний.