Η ταχύτερη γήρανση του εγκεφάλου έχει συνδεθεί με διάφορες νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές, καθώς και με ορισμένες νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα με την οποία γερνάει ο εγκέφαλος, ωστόσο, δεν έχουν ακόμη αποσαφηνιστεί πλήρως και ολοκληρωμένα.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Jilin και το Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Κίνας ανέλυσαν πρόσφατα διαθέσιμα δεδομένα νευροαπεικόνισης, γονιδιωματικά και βιολογικά δεδομένα για να κατανοήσουν καλύτερα τη συμβολή των μεταβολικών διεργασιών (δηλαδή των χημικών αντιδράσεων που μετατρέπουν την τροφή σε ενέργεια) στη γήρανση του εγκεφάλου. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο Molecular Psychiatry, υποδηλώνουν ότι τα υψηλότερα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα σχετίζονται με επιταχυνόμενη γήρανση του εγκεφάλου.
Για να διερευνήσουν τα βιολογικά θεμέλια της γήρανσης του εγκεφάλου, οι ερευνητές ανέλυσαν δεδομένα από την UK Biobank, μια μεγάλη βιοϊατρική βάση δεδομένων που περιέχει δεδομένα υγείας, γενετικά και απεικονιστικά δεδομένα που συλλέχθηκαν από χιλιάδες άτομα που ζουν στο Ηνωμένο Βασίλειο. Αναλύοντας τις εγκεφαλικές τομογραφίες αυτών των ατόμων, εξήγαγαν μετρήσιμα εγκεφαλικά χαρακτηριστικά, όπως το μέγεθος συγκεκριμένων εγκεφαλικών περιοχών, τα χαρακτηριστικά των ιστών και τις δομικές αλλαγές.
Στη συνέχεια, εκπαίδευσαν αλγόριθμους μηχανικής μάθησης για να προβλέψουν την ηλικία των ατόμων με βάση τα εγκεφαλικά χαρακτηριστικά που εντόπισαν. Βρήκαν ότι μια συγκεκριμένη στατιστική μέθοδος, γνωστή ως μοντέλο παλινδρόμησης LASSO (Least Absolute Shrinkage and Selection Operator), ήταν η καλύτερη στην πρόβλεψη της ηλικίας του εγκεφάλου των ατόμων, με μέσο ποσοστό σφάλματος 3,26 έτη.
«Ενσωματώσαμε δεδομένα πολυτροπικής νευροαπεικόνισης (MRI), μεταβολομικής πλάσματος και γονιδιωματικά δεδομένα από την UK Biobank για να εντοπίσουμε μεταβολικούς δείκτες της γήρανσης του εγκεφάλου και να αξιολογήσουμε την αιτιώδη σημασία τους», έγραψαν οι Zhirong Li, Yating Miao και οι συνεργάτες τους στην εργασία τους. «Χρησιμοποιώντας 1.079 φαινότυπους που προέρχονται από απεικόνιση (IDPs) από 4.333 υγιείς συμμετέχοντες, εκπαιδεύσαμε και επικυρώσαμε μοντέλα μηχανικής μάθησης για την πρόβλεψη της ηλικίας του εγκεφάλου, με ένα μοντέλο παλινδρόμησης LASSO να επιτυγχάνει την καλύτερη απόδοση. Το χάσμα ηλικίας του εγκεφάλου (BAG) υπολογίστηκε στη συνέχεια σε 37.458 συμμετέχοντες.»
Χρησιμοποιώντας το μοντέλο LASSO με την καλύτερη απόδοση, οι ερευνητές υπολόγισαν μια τιμή που ονομάζεται BAG για χιλιάδες άτομα που περιλαμβάνονται στη βάση δεδομένων της UK Biobank. Αυτή είναι ουσιαστικά μια τιμή που δείχνει εάν η προβλεπόμενη ηλικία του εγκεφάλου ενός ατόμου είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη από την πραγματική του ηλικία και κατά πόσα έτη.
Στη συνέχεια, οι Li, Miao και οι συνεργάτες τους ανέλυσαν δεδομένα μεταβολομικής που προήλθαν από δείγματα αίματος των ίδιων ατόμων. Αυτό τους επέτρεψε να εντοπίσουν εννέα μόρια στο αίμα που φαινόταν να σχετίζονται σημαντικά με τις τιμές BAG.
Ιδιαίτερα, η γλυκόζη φάνηκε να έχει την ισχυρότερη συσχέτιση με τις τιμές BAG. Συγκεκριμένα, τα υψηλότερα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα συνδέονταν με εγκεφάλους που έδειχναν περισσότερα σημάδια γήρανσης στις απεικονιστικές τομογραφίες και επομένως έμοιαζαν μεγαλύτεροι από την πραγματική τους ηλικία.
«Αναλύσεις συσχέτισης σε 21.780 άτομα εντόπισαν εννέα μεταβολίτες πλάσματος που συνδέονται σημαντικά με το BAG μετά από διόρθωση Bonferroni, με τη γλυκόζη να εμφανίζει την ισχυρότερη επίδραση», έγραψαν οι Li, Miao και οι συνεργάτες τους. «Γονιδιωματικές μελέτες συσχέτισης (GWAS) εντόπισαν 392 πολυμορφισμούς μονού νουκλεοτιδίου (SNPs) που σχετίζονται με το BAG, και η ανάλυση Mendelian randomization δύο δειγμάτων παρείχε ενδείξεις που υποστηρίζουν έναν πιθανό αιτιώδη ρόλο της γλυκόζης στην επιτάχυνση της γήρανσης του εγκεφάλου.»
Αυτή η μελέτη προσφέρει ενδείξεις ότι η γλυκόζη στο αίμα μπορεί να συμβάλλει σε διεργασίες που συνδέονται με την επιταχυνόμενη γήρανση του εγκεφάλου. Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα υψηλότερα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα συνδέονταν επίσης με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης επτά διαφορετικών παθήσεων που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν τη λειτουργία του εγκεφάλου.
«Κλινικά, η αυξημένη γλυκόζη πλάσματος συσχετίστηκε θετικά με επτά εγκεφαλικές διαταραχές, συμπεριλαμβανομένης της άνοιας όλων των αιτιών, της νόσου Αλτσχάιμερ, της αγγειακής άνοιας, της νόσου Parkinson, του εγκεφαλικού επεισοδίου, της κατάθλιψης και του άγχους, και αρνητικά με τη γνωστική επίδοση, την κινητική λειτουργία και τα αποτελέσματα ψυχικής υγείας», έγραψαν οι συγγραφείς.
