导语
人类衰老受遗传和环境因素影响，是复杂多因素过程，且被认为是许多慢性疾病的根源，量化衰老对识别健康风险个体、预测健康预后有重要意义。此前量化“生物年龄”的方法，如基于面部形态、体检指标、端粒长度和DNA甲基化等，都存在评估方面有限、结果难以比较等局限。同时，女性在生理上与男性存在差异，衰老和长寿有性别特异性特征，但以往衰老队列研究常混合男女数据集，缺少专门针对女性衰老的量化研究。
2023年11月作者在期刊Medical Research（IF=12.8）上发表了题为“Determining a multimodal aging clock in a cohort of Chinese women”的文章。作者通过转录组测序、蛋白质组测序、代谢组测序、16S rDNA测序和临床数据分析衰老标志物，通过比较不同年龄段的衰老特征，确定了衰老的关键转变期，并建立了衰老度量标准。
一、实验设计
1.研究对象：在衢州招募113名20-66岁健康女性志愿者，建立衢州队列。另招募24名45-62岁、接受激素替代疗法（HRT）至少3年的女性作为HRT干预观察组。所有志愿者均需满足特定健康标准，排除患有严重疾病、药物或酒精滥用、近期参与其他临床试验等情况。
2.基本数据收集：收集志愿者基本信息、生活习惯、健康状况等问卷数据。进行全面临床检查，包括人体测量、血液检测、尿液常规检测、心电图、骨密度、肺功能、多普勒超声等。采集面部图像评估面部衰老，让志愿者进行5项行动能力测试。
3.转录组测序样本收集：对113名志愿者的外周血单个核细胞（PBMCs）进行RNA测序；从年轻和年老志愿者中随机选取3名个体的PBMCs进行单细胞RNA测序。
4.蛋白组和代谢组测序样本收集：对113名志愿者的血浆样本进行蛋白质组测序和代谢组测序分析，鉴定与衰老相关的血浆蛋白，检测代谢物从而探究衰老过程中的代谢变化。
5.16S rDNA测序样本收集：对113名志愿者的粪便样本进行 16S rDNA 测序，分析肠道微生物群的组成，研究其与衰老的关系。
二、主要结果
1.表型总结
作者通过全面收集志愿者的医学检查、生物样本及生活习惯等多维度数据，经分析将测量指标分为7类。其中，部分指标与年龄存在显著相关性，如脂质代谢、激素水平和组织功能相关指标，具体表现为脂肪相关指标和部分激素随年龄增加，而肺功能、骨密度等组织功能指标随年龄下降。不同类别指标在年龄相关分组中的占比和变化趋势各异，通过具体指标的展示，清晰呈现了女性衰老过程中多种生理特征的变化规律。
Figure 1 Characterization of age-related phenotypic measurements from clinical examination
2.聚焦中国女性衰老过程中转录组相关变化
通过对PBMCs转录组在批量和单细胞水平分析，发现356个基因与年龄正相关、1372个负相关，其中LRRN3、CACHD1等基因与T细胞功能紧密相关，其表达变化体现了T细胞的衰老特征，如维持naive T细胞的相关基因表达下调。同时，年龄相关基因在T和NK细胞中高度富集，T细胞簇有显著变化，naive T细胞减少、cytotoxic T细胞增多，且免疫细胞组成随年龄改变，据此划分出三种“免疫类型”，全面展示了转录组层面的衰老特征。
Figure 2 Transcriptomics analysis reveals regulation of age-associated gene expression changes and “immunotypes” during aging
3.通过血浆蛋白质组分析探究中国女性衰老
作者鉴定出119种随年龄积累和148种随年龄减少的血浆蛋白，这些蛋白涉及脂质代谢、慢性炎症等过程。其中，年龄积累蛋白多与血浆脂蛋白、慢性炎症相关，如APOF、APOC4等与LDL和胆固醇浓度升高有关，CHIT1、LILRA2等与慢性炎症密切相关且在衰老过程中增加；而年龄减少蛋白部分源于肌肉，与ATP代谢和自噬过程有关。此外，还明确了不同来源蛋白的组织分布及相关功能，为理解女性衰老机制提供了重要依据。
Figure 3 Plasma proteomics analysis characterizes age-related proteins and their tissue origins
4.探究血浆代谢组与衰老的关系
作者鉴定出99种与年龄正相关、46种与年龄负相关的血浆代谢物，其中近一半是脂质及脂质类似分子。甘油磷脂等随年龄增加，与脂蛋白中蛋白质积累及血脂变化一致；而DHEA等天然类固醇激素显著减少。对三种年龄降低的代谢物（缬草酸、肉豆蔻酸和胡椒碱）进行实验，发现它们能延缓人主动脉内皮细胞衰老，表现为SA-β-Gal水平降低、迁移和形成毛细血管样结构能力改善，表明这些代谢物或可作为衰老干预的潜在靶点。
Figure 4 Age-related plasma metabolomics analysis identifies metabolites attenuating human endothelial cell senescence
5.基于中国女性队列构建多种衰老时钟并进行比较
作者先对年龄相关的多组学特征进行k均值聚类和联合通路注释，发现这些特征集中在炎症、脂质代谢和激素调节相关通路。随后应用ElasticNet模型构建了包括phenoAge、transcriptAge、proteinAge、metabAge和compositeAge等在内的多种衰老时钟，还构建了如immuneAge、lipidAge、hormoneAge等专门的衰老时钟及基于血浆蛋白的组织衰老时钟，并训练了面部衰老时钟模型。综合比较，compositeAge和facialAge预测日历年龄的性能最佳，不同衰老时钟间存在不同程度的相关性，如compositeAge与所有时钟高度相关，hormoneAge与其他时钟的整体相关性最高，而metabAge与proteinAge的相关性相对较低。
Figure 5 Establishment of multilayered aging clocks
6.分析揭示了中国女性衰老过程中多层特征的非线性变化
研究发现，衰老相关的多层特征在30岁和50岁左右出现明显变化峰值，且不同数据模态的变化模式不同。在30岁时，转录组和代谢组层面有特异性变化，如部分甘油磷脂和霉菌毒素增加，类固醇代谢物减少，相关激素应答基因下调；50岁时，表型测量方面，载脂蛋白A增加，组织适应性指标快速转变，骨密度和肺功能下降，肌肉组织蛋白减少，转录组层面髓样细胞分化相关基因上调，这些结果表明30岁和50岁是女性衰老的关键时期。
Figure 6 Non-linear changed multilayered features with aging
7.激素替代疗法（HRT）对女性衰老影响的研究结果
研究对比了接受HRT的老年女性（Old-HRT组）和未接受HRT的老年女性（Old组），发现HRT能延缓hormoneAge，缓解衰老相关的类固醇代谢物缺乏，如提升雌酮硫酸盐和孕烯醇酮硫酸盐水平。在分子层面，HRT使proteinAge和metabAge衰老时钟减速，降低与衰老相关疾病风险的代谢物水平。在免疫系统方面，HRT减弱了衰老对naive CD8+ T细胞和nMCs的影响，部分恢复了衰老相关基因的表达，降低了炎症蛋白的丰度，表明HRT在一定程度上减缓了女性在表型和分子水平的衰老。
Figure 7 HRT effects on female aging at multiomics levels
三、小结
本篇文章通过对113名20-66岁中国健康女性进行多组学分析，系统地识别出分子、细胞和器官水平的多种衰老生物标志物，并构建了多层次的衰老时钟体系。研究发现女性在30岁和50岁左右会经历显著的生理变化，分别表现为脂质和激素代谢改变以及更年期过渡相关的免疫和组织功能变化。此外，研究证实激素替代疗法（HRT）在一定程度上能够减缓女性在表型和分子水平的衰老，降低部分衰老时钟的评分。该研究成果为监测衰老进程、剖析人群生理状态提供了重要参考，在衰老相关疾病诊断和精准干预方面具有潜在应用价值，但研究存在样本规模较小、缺乏男性对照和HRT临床试验设计不足等局限性，有待进一步研究完善。
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