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绘制人体组织结构性衰老图谱,揭示组织特异性进程与协调性退化

更新于: 2026年8月31日 · 2 分钟阅读

发布于: · 消息抵达: · 处理时长: 10 小时 49 分钟

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绘制人体组织结构性衰老图谱,揭示组织特异性进程与协调性退化
显微镜下的组织样本

PathStAR数据

人体器官的细胞、血管和细胞外基质排列会随衰老而变化;然而,长期以来,这种结构转变发生的时间和方式一直未能得到系统研究。研究人员开发了一个名为PathStAR的框架,用于从常规组织病理学图像中测量组织的结构性衰老。该系统无需接受预测实际年龄的训练,即可识别结构变化加速的时期。

PathStAR被应用于取自970名21至70岁捐献者的40种组织,包括25,306份死后活检样本和30.3百万个图像片段。

测得的变化

分析显示,不同器官的结构性衰老遵循不同且非线性的时间轨迹。血管组织,尤其是胫动脉和冠状动脉,在30多岁时表现出较早的衰老。子宫和阴道的结构变化在50多岁早期至中期最快,也就是与绝经期及绝经后阶段相对应的时期。包括消化系统组织、前列腺、睾丸和胫动脉在内的9种组织,则分别在30多岁和50多岁前后经历了两个不同的加速期。

TNF进程

卵巢分析发现了两次明显的加速。第一次发生在35至40岁,与生育能力下降相吻合;第二次发生在55至60岁,与绝经相吻合。在第一个时期,炎症通路的活性增强;而在第二个时期,与生长因子信号、上皮—间质转化和细胞周期相关的通路受到抑制。这种双阶段模式并未出现在对相同样本的基因表达和甲基化数据所进行的分析中。

在各器官的加速阶段,研究发现了共同的分子特征:TNF信号、干扰素反应和补体等炎症通路增强;而能量产生、细胞增殖、DNA修复、未折叠蛋白反应以及其他细胞质量控制机制则减弱。

背景与影响

此外,血管组织中的过氧化物酶体功能减弱,而睾丸中的炎症和免疫通路显著增强,精子发生则受到抑制。

在个体层面,消化系统和男性生殖组织中的衰退可能协调推进,并且与性激素有关。死后因素对大多数组织结构性衰老速度变化的解释比例不到10%。研究结果表明,人体结构性衰老是一个可测量、具有器官特异性的过程,可作为分子衰老时钟的补充。

来源: Nature Machine Learning · 编辑整理:Altay Tuna Emir。