Biologiskt åldrande spår kognitiv nedgång
Biologiskt åldrande spår kognitiv nedgång i medelåldern, särskilt hos de som vuxit upp i fattigdom
Barn från låginkomstfamiljer kan vara mer sårbara för åldersrelaterad kognitiv nedgång, enligt en ny tvillingstudie publicerad i Aging. Forskarna fann att personer som visar tecken på snabbare biologiskt åldrande - mätt med DNA från blodprover - tenderade att uppleva större minskningar av IQ från barndom till medelålder. Denna koppling mellan biologiskt åldrande och kognitiv nedgång var särskilt uttalad bland dem som växte upp i missgynnade socioekonomiska förhållanden.
När människor blir äldre tenderar de att åldras i olika biologiska takter. Vissa utvecklar kroniska sjukdomar eller upplever kognitiv nedgång tidigare än andra, även om de är i samma kronologiska ålder. För att undersöka varför detta händer har forskare vänt sig till konceptet "epigenetisk ålder", som använder kemiska markörer i DNA - specifikt mönster av DNA-metylering - för att uppskatta hur snabbt kroppen åldras biologiskt.
DNA-metylering avser kemiska förändringar som påverkar hur gener uttrycks utan att ändra den underliggande genetiska koden. Dessa förändringar kan formas av livsstil, miljöexponering och stress. Under det senaste decenniet har forskare utvecklat en uppsättning prediktiva verktyg som kallas "epigenetiska klockor", som uppskattar en persons biologiska ålder baserat på dessa metyleringsmönster. När en persons biologiska ålder överstiger deras kronologiska ålder kallas detta för "epigentisk åldersacceleration", och det har förknippats med ökad risk för sjukdom, funktionell nedgång och tidig dödlighet.
Även om vissa studier har funnit att accelererat epigenetiskt åldrande är kopplat till lägre kognitiv funktion, har de övergripande bevisen varit inkonsekventa. Många tidigare studier tittade bara på kognition vid en enda tidpunkt, och tog inte hänsyn till miljöer tidigare i livet eller använde bara en typ av epigenetisk klocka.
Den nya studien - ledd av Sophie Bell, doktorand i klinisk psykologi vid University of Virginia; Eric Turkheimer, professor i psykologi vid University of Virginia; och Christopher Beam, docent i psykologi och gerontologi vid University of Southern California - utformades för att åtgärda dessa luckor. För detta ändamål analyserade forskarna data från 287 deltagare i Louisville Twin Study, ett flera decennier långt projekt som började spåra tvillingar födda mellan 1950 - 1997.
"Louisville Twin Study började ursprungligen som en studie av barndomens fysiska och kognitiva utveckling men har sedan dess blivit den längst pågående tvillingstudien i USA och en sällsynt resurs för att förstå åldrande under hela livstiden", förklarade Bell, studiens huvudförfattare.
"Under de senaste fem åren har tvillingar som följdes genom spädbarnsåldern och tonåren, nu i mellersta vuxenlivet, blivit inbjudna tillbaka för omfattande bedömningar av deras kognitiva, fysiska och psykiska hälsa. Mellersta vuxenlivet erkänns alltmer som ett fönster då modifierbara faktorer kan påverka de tidigaste, prekliniska stadierna av demens. Ändå har väldigt få studier data för att koppla åldrandet i medelåldern till de tidigaste utvecklingsperioderna."
"Med Louisville Twin Study såg vi en unik möjlighet att studera biologiskt och kognitivt åldrande i medelåldern samtidigt som vi utnyttjar årtionden av omfattande utvecklingsdata. När vi har studerat åldrande över hela livslängden har det blivit tydligt att vi behöver bättre verktyg för att fånga variationer i åldrande och risk för tillstånd som demens och hjärtsjukdomar."
"Epigenetiska markörer, särskilt DNA-metyleringsbaserade 'epigenetiska klockor', har har framstått som lovande verktyg eftersom de kan mätas när som helst i livet och har kopplats till resultat som sträcker sig från kognitiv svikt till hjärt-kärlsjukdomar, cancer och dödlighet. Vi var särskilt entusiastiska över deras potential inom forskning om kognitivt åldrande, även om vi också noterade inkonsekvenser i hur prediktiva de var för kognitiv nedgång och i de algoritmer som forskarna har valt att använda i olika studier."
Deltagarna i Louisville Twin Study har genomgått kognitiva tester i barndomen och igen i medelåldern, runt 52 års ålder i genomsnitt. DNA-prover som samlats in i medelåldern användes för att uppskatta varje persons biologiska ålder med hjälp av fem olika epigenetiska klockor. Dessa inkluderade både äldre algoritmer som fokuserade på att matcha kronologisk ålder (första generationens klockor) och nyare algoritmer som innehåller ytterligare hälsorelaterad data (andra generationens klockor).
Studien inkluderade också mått på varje deltagares socioekonomiska status i barndomen, baserat på föräldrarnas yrke och tillhörande utbildnings- och inkomstnivåer. Detta gjorde det möjligt för forskargruppen att testa om tidiga nackdelar kan interagera med biologiskt åldrande för att påverka förändringar i kognitiv förmåga över tid.
Genom att använda en tvillingdesign - särskilt jämförelser mellan identiska tvillingar - kunde forskarna kontrollera för genetiska skillnader och delade familjemiljöer. Om en tvilling uppvisade mer epigenetisk åldersacceleration och även upplevde mer kognitiv nedgång, skulle detta tyda på ett samband som inte kan förklaras enbart av familjebakgrund eller genetik.
De fem åldersmåtten för DNA-metylering grupperades i två faktorer genom statistisk analys. Den första gruppen inkluderade de äldre, första generationens klockor (Horvath, Hannum och Horvath Skin and Blood), medan den andra inkluderade de nyare, andra generationens klockor (GrimAge och PhenoAge), som är utformade för att fånga risken för sjukdom och dödlighet mer direkt.
Studiens huvudsakliga resultat var att andra generationens mått på biologiskt åldrande var kopplade till större minskningar av IQ från barndomen till medelåldern. Det är viktigt att påpeka att detta samband kvarstod även efter att man tagit hänsyn till genetiska och tidiga miljöfaktorer som delas av tvillingar. Med andra ord, bland identiska tvillingar som växte upp i samma hushåll tenderade den med snabbare epigenetiskt åldrande, mätt med andra generationens klockor, att visa en brantare minskning av kognitiv förmåga.
Inget sådant samband hittades i första generationens epigenetiska klockor, vilket tyder på att alla mått på biologisk ålder inte är lika informativa att förutsäga kognitiv nedgång.
"Som vi förväntade oss förutspådde andra generationens DNA-metyleringsklockor, PhenoAge och GrimAge, kognitiv nedgång i medelåldern, medan första generationens klockor inte gjorde det berättade Bell.
"Dessa andra generationens mått, som innehåller biomarkörer för fysiologisk hälsa, har redan visat förbättringar jämfört med första generationens mått när det gäller att förutsäga fysisk funktion, sjuklighet och livslängd. Våra resultat tyder på att kognitiv nedgång är nära kopplad till bredare åldersrelaterade biologiska processer som fångas upp av DNA-metyleringsförändringar."
Effekten av accelererat biologiskt åldrande på kognitiv nedgång var ännu starkare för individer som växte upp i hushåll med låg inkomst. Forskarna fann att sambandet mellan biologiskt åldrande och kognitiv förmåga i medelåldern delvis berodde på socioekonomisk status i barndomen. Bland tvillingar som växte upp i ekonomiskt missgynnade miljöer tenderade den med högre biologisk ålder också visa mer kognitiv nedgång, vilket tyder på att stress i tidig ålder lan förstärka de långsiktiga effekterna av accelererat åldrande.
"Vi fann att sambandet mellan epigenetiskt åldrande och kognitiv nedgång var starkare hos tvillingar som växte upp i familjer med låg socioekonomisk status, vilket tyder på att tidiga nackdelar i livet kan göra individer mer sårbara för effekterna av bredare biologiskt åldrande på hjärnhälsan", förklarade Bell.
Rökning, en känd riskfaktor för både åldrande och kognitiv nedgång, var också starkt kopplad till accelererad epigenetisk ålder i detta urval. När forskarna inkluderade rökning som en kovariat i sina modeller blev sambandet mellan biologiskt åldrande och kognitiv nedgång svagare, även om det förblev i samma riktning, Detta tyder på att några av de observerade effekterna delvis kan förklaras av rökrelaterade metyleringsmönster, särskilt i GrimAge-klockan, som utformades för att fånga livstidsexponering för tobak.
Även om studien har flera styrkor - inklusive dess longitudinella design, användningen av validerade kognitiva mått och genetiskt informativa tvillingurval - har den också vissa begränsningar. Urvalet var övervägande vitt och från ett enda geografiskt område, vilket kan begränsa generaliserbarheten. Måttet på socioekonomisk status i barndomen, även om den baserades på historiska folkräkningsdata, fokuserade endast på föräldrarnas yrke, och inkluderade inte andra aspekter som inkomst, utbildning eller grannskapskvalitet.
Studien inkluderade inte heller data om vuxen socioekonomisk status eller andra livslängdsfaktorer som kan påverka både epigenetiskt åldrande och kognitiva utfall.
Även om tvillingdesignen förbättrar kausal inferens kan den fortfarande inte utesluta alla möjliga störfaktorer. De kognitiva bedömningarna fokuserade på övergripande IQ, vilket fångar generell intellektuell funktion men isolerar inte specifika domäner som minne, uppmärksamhet eller bearbetningshastighet.
Framtida forskning skulle kunna dra nytta av större och mer diversifierade urval, inklusive mått på vuxen socioekonomisk status, hälsobeteenden och domänspecifika kognitiva förmågor. Studier kan också undersöka om interventioner som syftar till att bromsa biologiskt åldrande - såsom stressreducering, förbättrad tillgång till hälso- och sjukvård eller livsstilsförändringar - skulle kunna bidra till att skydda mot åldersrelaterad kognitiv nedgång, särskilt hos dem som upplevde tidig motgång.
"En fråga som återstår är hur rökning passar in i den här bilden", sa Bell. "Vi vet att GrimAge är utformat för att fånga effekterna av livstidsrökning på epigenomet. När vi tog hänsyn till rökning var effekten av DNA-metyleringsålder på kognitiv nedgång inte längre statistiskt signifikant, men rökning förklarade inte heller sambandet helt. Framtida studier behövs för att reda ut sambandet mellan rökning, epigenetiskt åldrande och kognitiv hälsa."
Kommentarer
Skicka en kommentar