最新研究发现血液中线粒体 DNA 是衰老和炎症的重要生物标志物

约翰·霍普金斯大学医学院的研究人员对 600 多名社区老年人进行了为期八年的研究，他们表示，他们进一步将血液中循环的游离 DNA（细胞死亡产生的 DNA 片段）水平与慢性炎症和虚弱联系起来。研究人员表示，这项研究是新颖的，是对之前工作的扩展，因为它关注的是线粒体 DNA，而不是像 2022 年 10 月报道的那样仅仅关注基因组 DNA。

5 月 23 日发表在《免疫与衰老》杂志上的新发现进一步证明，在常规血液样本中发现的相对较高水平的 DNA 片段可能是针对广泛的认知和身体衰退的准确且有用的生物标志物或信号。分析还发现，此类 DNA 片段与其他众所周知的衰老生物标志物之间存在相关性，包括细胞因子蛋白、肿瘤坏死因子（免疫系统响应肿瘤生长而产生的蛋白质）以及存在炎症时肝脏产生的蛋白质。

约翰斯医学院老年医学和老年学副教授彼得·阿巴迪尔医学博士说：“通过扩大血液中筛查的 DNA 类型，这项新研究扩大了努力，以更好地理解和预测衰老带来的身体和认知能力下降。”霍普金斯大学医学院。

Abadir 和约翰·霍普金斯大学医学院老年医学和老年学助理教授 Lolita Nidadavolu 博士之前的研究仅关注循环游离基因组 DNA (ccf-gDNA) 作为可能的生物标志物衰老导致认知能力和身体素质下降。这项新研究的重点是线粒体 DNA（ccf-mtDNA）——在细胞器中发现的母系遗传 DNA，通常被描述为人类、其他动物、植物和大多数其他生物体细胞中的“发电厂”

当细胞通过自然程序性细胞死亡（细胞凋亡）死亡时，线粒体 DNA 被分解成小片段并在血液中循环，这与基因组 DNA 非常相似。如果损伤、血流中断或疾病等灾难性事件导致细胞死亡，就会发现更大的线粒体 DNA 片段，从而引发慢性炎症——一种模仿人体对细菌和病毒反应时发生的免疫反应。

随着时间的推移，慢性炎症已被证明会导致虚弱、记忆丧失和其他认知能力下降的症状。

在这项新研究中，研究人员分析了 20 世纪 90 年代中期从 672 名社区居住的男性和女性身上抽取的血液样本，这些男性和女性在研究开始时平均年龄为 80 岁。参与者来自 RUSH 阿尔茨海默病中心的三项队列研究。这些研究小组包括宗教团体研究、记忆与衰老项目和少数民族老龄化研究。

所有参与者在每次抽血时都接受年度身体和认知测试。认知测试包括记忆、感知以及握力、步态、疲劳和运动功能的身体测试。然后，研究人员将长和短 CCF-mtDNA 片段的水平与四种已知的炎症生物标志物进行了比较：细胞因子蛋白、两种肿瘤坏死因子和炎症性肝蛋白。

结果显示，四种生物标志物与 CCF-mtDNA 数量增加之间存在密切关系。例如，如果患者的血液样本含有大量的一种或多种这些已知的炎症生物标志物，则该样本也含有大量的CCF-mtDNA。此外，研究人员还发现，虽然大量的基因组循环 DNA 与认知和身体衰退有关，但高水平的线粒体 DNA 仅与身体衰退相关。

“我们的目标是促进健康老龄化，这意味着延长老年人的‘健康寿命’、保持生活质量并保持精力充沛，”尼达达沃卢说。“我们越了解为什么有些患者会变得虚弱或痴呆，而另一些患者则不会，我们就越能识别和推荐更多的干预措施，以随着人们年龄的增长保持健康。将血液中的循环 DNA 识别为生物标志物只是这项研究的开始。”

研究人员表示，他们的下一步包括将研究人群扩大到年轻人，以确定这些无细胞 DNA 片段在血液样本中普遍存在的最早时间。此外，他们希望准确确定这些 DNA 片段如何导致炎症，以及如何在它们成为认知和身体衰退的先兆之前进行干预。