Công cụ mới iAge - đồng hồ lão hóa hệ miễn dịch - dự báo nguy cơ nhiễm bệnh

Giúp NTDVN sửa lỗi

Một công cụ mới iAge có thể đánh giá mức độ viêm mãn tính trong cơ thể người để xác định “tuổi miễn dịch” của họ. Các nhà khoa học cho biết rằng con số này chỉ ra thời điểm nào người đó sẽ trở nên yếu ớt hoặc phát triển bệnh tim trong tương lai.

Công cụ  iAge sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) được gọi là mạng lưới thần kinh sâu để phân tích các dấu hiệu viêm nhiễm qua đường máu, theo một nghiên cứu mới được công bố hôm 12/7 trên tạp chí Nature Aging. Các protein được gọi là cytokine, cung cấp thông điệp giữa các tế bào miễn dịch và các tế bào khác trong cơ thể.

Các nhà khoa học đã sử dụng mẫu máu của 1.001 người, độ tuổi từ 8 đến 96 để phát hiện ra mô hình giữa các dấu hiệu viêm và các tình trạng khác nhau liên quan đến tuổi tác.

Trong số 50 cytokine mà họ đánh giá, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra một số nhân tố có vẻ có ảnh hưởng mạnh nhất đến điểm số iAge của một người. Đặc biệt, cytokine hay còn gọi là CXCL9 là chất có ảnh hưởng đáng kể nhất. Chất này thường tập hợp các tế bào miễn dịch đến vị trí bị nhiễm trùng. Nhưng trong số những người tham gia nghiên cứu, mức CXCL9 bắt đầu tăng nhanh vào khoảng 60 tuổi.

Trong các thí nghiệm tiếp theo với các tế bào trong đĩa thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã phát hiện tình trạng tăng đột biến cytokine có liên quan đến tuổi tác với các vấn đề chức năng trong tế bào nội mô. Đây là thành phần chính của thành mạch máu.

Nhưng họ phát hiện ra rằng, ít nhất là trong các đĩa trong phòng thí nghiệm, "nếu loại bỏ các gen [của] CXCL9, có thể phục hồi các chức năng của tế bào, giúp các tế bào co lại và xây dựng mạng lưới mạch máu như bình thường”, David Furman, tác giả nghiên cứu cấp cao cho biết.

Điều đó nói lên rằng, sẽ rất khó để phát triển các loại thuốc chống viêm mà không gây rối loạn hệ thống miễn dịch nói chung, cho đến khi các nhà khoa học hiểu rõ hơn về những nguyên nhân cơ bản dẫn đến chứng viêm liên quan đến tuổi tác.

Mối quan hệ giữa viêm mãn tính và lão hóa

Nghiên cứu mới bắt nguồn từ Dự án 1000 miễn dịch Stanford (1KIP) về việc viêm mãn tính thay đổi như thế nào khi con người già đi. Các nhà khoa học đã thu thập mẫu máu từ những người ở các độ tuổi khác nhau từ năm 2009 đến năm 2016, sau khi thông qua một loạt các xét nghiệm, đánh giá mức độ cytokine, kích hoạt gen và phản ứng miễn dịch trong các tế bào được thu thập.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, ở những người tham gia từ 60 tuổi trở lên, iAges cao hơn ở những người có hai hoặc nhiều bệnh mãn tính cùng một lúc. Ảnh minh họa: Pixabay

Với những biện pháp này, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể xác định được bộ phận nào của hệ thống miễn dịch gây ra tình trạng viêm mãn tính. Tình trạng viêm mãn tính này có liên quan đến nhiều bệnh khác nhau, từ ung thư đến Alzheimer, và có liên quan đến các dấu hiệu lão hóa, bao gồm gia tăng sự lão hóa của tế bào. Đây là nơi các tế bào ngừng hoạt động và tăng trưởng, thay vào đó là tiếng chuông cảnh báo cho các tế bào miễn dịch.

"Mặc dù những mối liên hệ giữa các dấu hiệu viêm mãn tính và lão hóa không phải là mới, nhưng chúng ta không thể thực sự ngăn chặn tình trạng viêm mà không gây hậu quả nghiêm trọng đến sức khỏe", Tiến sĩ Luigi Ferrucci, giám đốc khoa học của Viện Quốc gia về Lão hóa của Viện Y tế Quốc gia, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết. Ferrucci nói với Live Science trong một email là nghiên cứu mới có một "bước tiến" bằng cách sử dụng AI để sàng lọc hàng núi dữ liệu thu thập được từ những người tham gia 1KIP. Từ đó xác định các cytokine cụ thể có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình lão hóa.

Ferrucci nói thêm: “Tôi không đồng ý rằng đây là một thước đo cho sự lão hóa miễn dịch, vì iAge không thể dự đoán hệ thống miễn dịch của một người sẽ phản ứng tốt như thế nào với việc tiêm phòng hoặc nhiễm trùng. Nhưng công cụ này vẫn có thể hữu ích như một chỉ số để theo dõi quá trình lão hóa sinh học vì nó liên quan đến chứng viêm''.

Sau khi mạng lưới thần kinh tạo ra iAge cho mỗi người tham gia, các nhà nghiên cứu muốn xem chỉ số phản ánh tình trạng sức khỏe của mọi người chính xác như thế nào. Ban đầu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, ở những người tham gia từ 60 tuổi trở lên, iAges cao hơn so với  những người có hai hoặc nhiều bệnh mãn tính cùng một lúc.

Các nhà nghiên cứu cũng đã xem xét lại khoảng 30 người tham gia từ 65 tuổi trở lên đã được lấy máu vào năm 2010. Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu đã đề nghị những người tham gia này hoàn thành một bảng câu hỏi về khả năng sống độc lập. Chẳng hạn như hỏi liệu họ có cần hỗ trợ mặc quần áo hoặc di chuyển về nhà của họ không. Họ cũng đo lường tốc độ mà những người tham gia có thể đứng lên khỏi ghế và đi bộ qua một căn phòng.

Điều này đã giúp các nhà nghiên cứu đo lường tình trạng yếu ớt, một trạng thái được đánh dấu bởi sự mệt mỏi, dáng đi chậm chạp, thăng bằng kém, yếu và mất cơ thường xuất hiện ở tuổi già. Cuối cùng, điểm số iAge của các cá nhân đã dự đoán mức độ yếu ớt của họ sau 7 năm kể từ lần thu thập mẫu máu năm 2010 và làm điều đó chính xác hơn so với tuổi của họ.

Emily Goldberg, trợ lý giáo sư nghiên cứu chứng viêm liên quan đến tuổi tác tại Đại học California, San Francisco, cho biết: “Một trong những điều tôi thấy thú vị nhất về iAge và các đồng hồ lão hóa khác là khả năng dự đoán của chúng”.

Sau bài kiểm tra sức khỏe, các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu những cá nhân có tuổi thọ đặc biệt tốt, sống qua 100 tuổi. Họ đã kiểm tra máu của một nhóm 37 người ở Ý, 18 người trong số họ là người cao tuổi tại thời điểm lấy mẫu máu. Các nhà nghiên cứu đã so sánh những người trăm tuổi này cộng với một người 99 tuổi và 18 người từ 50 đến 79 tuổi. Họ đánh giá xem độ tuổi iAge của những người này khớp với độ tuổi của họ như thế nào. Gần 70% nhóm lớn tuổi có iAge dưới trung bình so với tuổi thật của họ, trong khi chỉ có khoảng 23% nhóm trẻ hơn cho thấy sự cùng tuổi so với iAge.

Điều này cho thấy rằng, trong khi điểm iAge cao dự đoán tình trạng ốm yếu và bệnh mãn tính, thì điểm thấp có thể dự báo về tình trạng lão hóa khỏe mạnh, các tác giả cho biết. Mặc dù, do khoảng 30% người trăm tuổi không có chỉ số iAge thấp bất thường, nhưng chứng viêm có thể không phải là yếu tố duy nhất.

'Nghịch với lửa'

Để bắt đầu tìm hiểu lý do tại sao điểm miễn dịch dường như dự đoán sự suy giảm liên quan đến tuổi tác, các nhà nghiên cứu bắt đầu phân tích cách các cytokine riêng lẻ đóng góp vào điểm số tổng thể. Họ thấy rằng CXCL9 nổi bật với vai trò quan trọng. Trong quá khứ, cytokine tương tự có liên quan đến quá trình lão hóa tim mạch, vì vậy các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm hiểu thêm.

Đầu tiên, họ tuyển chọn khoảng 100 người lớn khỏe mạnh, từ 25 đến 90 tuổi, và đánh giá cả mức độ CXCL9 và sức khỏe tim mạch của họ. Nồng độ CXCL9 dường như là nguyên nhân chính gây ra chứng viêm liên quan đến tuổi tác ở nhóm nhỏ hơn này, và đặc biệt, cytokine có liên quan đến các dấu hiệu suy giảm tim mạch, chẳng hạn như dày thành tâm thất trái và cứng động mạch, có thể làm tăng nguy cơ đau tim.

Tại thời điểm này, các nhà nghiên cứu tiến hành tại phòng thí nghiệm để xem mức độ CXCL9 tăng cao có thể kích hoạt những tác động này như thế nào. Họ đã phát hiện ra rằng cytokine chuyển đổi các gen liên quan đến viêm trong các tế bào nội mô lót các mạch máu, đồng thời tắt các gen liên quan đến quá trình phân chia tế bào. "Đó là một dấu hiệu cho sự lão hóa của tế bào. Trong khi thúc đẩy các tế bào già đi, cytokine cũng làm cho các tế bào ít có khả năng co lại, giãn ra hoặc hỗ trợ các đường huyết nhỏ. Ngược lại, việc ức chế sản xuất CXCL9 cho phép các tế bào hoạt động bình thường trở lại”, Furman nói.

Alan Cohen, trợ lý giáo sư tại Đại học Sherbrooke ở Quebec, người không tham gia nghiên cứu, cho biết mặc dù AI đã xác định được cytokine nào có thể quan trọng đối với chứng viêm liên quan đến tuổi tác, nhưng nó không cung cấp thông tin về lý do tại sao các cytokine cụ thể lại liên quan đến quá trình lão hóa. Bởi vì hệ thống miễn dịch hoạt động như một mạng lưới nhiều tầng, nơi một cytokine duy nhất có thể kích hoạt một loạt các sự kiện phức tạp, nên việc tìm hiểu những thay đổi trên toàn mạng lưới dẫn đến chứng viêm mãn tính sẽ tốn nhiều công sức hơn, ông nói. Nhưng đó là cách duy nhất để xác định các giải pháp giúp kiểm soát tình trạng viêm nhiễm do tuổi tác, đồng thời cho phép các chức năng miễn dịch phát huy tác dụng, ông nói thêm.

Cohen nói: “Chúng tôi đang chơi với lửa... bởi vì rất nhiều phân tử này có thể giúp ích trong một số trường hợp, nhưng cũng gây tổn thương cho những đối tượng khác. Chúng ta nên khá thận trọng trong việc hướng tới phương pháp trị liệu cho đến khi chúng ta hiểu rõ hơn về mạng lưới này".

Ngọc Mai

Khoa học Nhân thể


BÀI CHỌN LỌC

Công cụ mới iAge - đồng hồ lão hóa hệ miễn dịch - dự báo nguy cơ nhiễm bệnh