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并非所有器官同步衰老:人工智能揭示更年期对女性全身的分子影响

尽管更年期影响着全球一半的人口,但无论在生物医学研究还是临床实践中,它历来被忽视和误解。然而,随着预期寿命的延长,女性一生中将有数十年处于雌激素水平低下的绝经后状态。一项新研究利用多组学(转录组学、蛋白质组学、代谢组学)和人工智能(基于机器学习的组织年龄预测模型),绘制了更年期如何影响不同器官(卵巢、子宫、肝脏、脂肪组织、大脑)的图谱,并发现这些影响具有明显的异质性。研究发现:

  • 卵巢受年龄和生殖衰老的影响最为严重(“加速”分子老化)。
  • 肝脏和脂肪组织表现出与年龄相关的代谢变化(脂质积累、炎症),这些变化在很大程度上依赖于雌激素状态,且可通过激素替代疗法逆转。
  • 大脑(特别是海马和下丘脑)在雌激素撤退后表现出突触基因表达减少和神经炎症特征增加,这与认知衰退和阿尔茨海默病风险升高相关。
  • 人工智能衍生的“器官生理年龄”模型可预测更年期过渡期的个体差异,并为激素替代疗法的时机(在关键时间窗“机会窗口”内开始治疗)提供信息。

方法:多组学 + 人工智能

动物模型(小鼠)

  • 假手术对照(完整卵巢)vs.卵巢切除(手术绝经)vs.卵巢切除 + 激素替代疗法(雌二醇、黄体酮)。
  • 在多个时间点(卵巢切除后2、6、12周)收集10种组织。

人类验证(组织库)

  • 从绝经前和绝经后妇女的活检组织(脂肪、肝脏、皮肤)以及尸检样本(大脑)获得。

人工智能模型

  • 深度学习(神经网络)根据转录组/蛋白质组数据预测组织的“生物学年龄”。
  • 量化年龄加速度:实际年龄 - 预测年龄(正值表示组织比预期“更老”)。

核心发现:器官对更年期的异质性反应

器官/组织卵巢切除的影响(小鼠)人类验证(绝经后 vs. 绝经前)激素替代疗法的效果(如果适用)
卵巢(自身)分子年龄最大增幅(与实际年龄相比,加速度>3岁,在小鼠等效时间窗口内)不适用(绝经后卵巢无功能)-
肝脏脂质代谢基因(SREBF1, FASN)上调;炎症标志物(白细胞介素-6,肿瘤坏死因子-α)升高。脂肪变性倾向增加(非酒精性脂肪肝);细胞色素P450酶减少。部分逆转(雌二醇治疗可恢复基因表达模式)。
白色脂肪组织(内脏)脂肪生成增加;脂肪细胞肥大;CCL2 +, CD68+ 巨噬细胞浸润(代谢性炎症)。内脏脂肪量增加;绝经后体重增加。预防(早期启动激素替代疗法减少脂肪堆积)。
骨骼肌线粒体生物合成(PGC-1α)减少;蛋白水解(FOXO3,MuRF1)增加。(肌肉减少症)年龄与绝经的叠加效应;握力降低。部分。
海马(大脑)突触可塑性基因(BDNF,
(责任编辑:泉水)