研究背景
生命是永恒不變的話題，所以衰老的秘密自古以來也是研究者們孜孜不倦研究的重點(diǎn)。
我們知道從分子到組織的所有層面的系統(tǒng)性有害變化都與衰老相關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致功能逐漸衰退。在衰老過程中，生物體會(huì)積累包括內(nèi)在的生物過程中的錯(cuò)誤到外在飲食或環(huán)境等因素的影響在內(nèi)的各種形式的損傷和其他有害變化。而這些內(nèi)在和外在的風(fēng)險(xiǎn)因素會(huì)干擾正常生理功能，關(guān)于這些風(fēng)險(xiǎn)因素所導(dǎo)致基因組、表觀基因組、蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組和代謝組的改變已經(jīng)被很多研究者廣泛報(bào)道。然而構(gòu)成人體的60多種元素，其中既有Na、K、P之類的常量元素，也有Mn、Fe、Zn之類的微量元素，但關(guān)于它們的報(bào)道卻是近幾年才逐漸引起。今天BIOTREE為大家?guī)鞻adim N. Gladyshev團(tuán)隊(duì)關(guān)于衰老與離子組變化的報(bào)道。研究過程及結(jié)果
1.離子在各器官中的分布較為穩(wěn)定
作者選擇了3個(gè)月至35個(gè)月期間共計(jì)16個(gè)時(shí)間點(diǎn)小鼠的八種器官（腦、肺、心、睪丸、肝、肌肉、胰腺和腎）中的13種元素（Na、Mg、Ca、P、S、K、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Se、Mo）使用ICP-MS進(jìn)行離子組檢測(cè)（圖1a）。
圖1 小鼠組織離子表達(dá)狀態(tài)總覽
在整個(gè)生命過程中，大部分的離子在各個(gè)器官間的分布是較為穩(wěn)定的。從PCA可以看出，所有樣本整體是按照器官間的差異進(jìn)行的聚類，不同器官間存在較為明顯的離子分布差異，而隨著年齡的變化則不太明顯。其中值得注意的是以知更鳥蛋藍(lán)（Robin’s egg blue）所代表的肝臟樣本存在較為廣泛的分布，說明肝臟中的離子分布具有更高的多樣性，作者進(jìn)一步查看了那些離群較遠(yuǎn)的樣本，發(fā)現(xiàn)均屬于30-35個(gè)月的大齡小鼠，很可能相當(dāng)于其他的器官而言，肝臟更容易受年齡的影響（圖1b）。圖1c則進(jìn)一步展示了不同離子在器官中分布的層次聚類熱圖，可以很明顯的發(fā)現(xiàn)同一種元素的的不同同位素大部分聚類在一起，說明哺乳動(dòng)物對(duì)于元素的利用基本上是不區(qū)分同位素的，大部分過度金屬也聚類在一起。值得注意的是，Ca和Mg在肌肉中有較高的含量這和前人的報(bào)道也是一致的。
2.生物體內(nèi)不同離子間存在相互關(guān)系
圖2 跨器官的元素組成特征
3.年齡與組織中離子變化的關(guān)系
圖3 元素隨年齡的變化規(guī)律
但是肺和睪丸呈現(xiàn)相反的情況，可以看到鐵在睪丸中含量和變異系數(shù)會(huì)隨著年齡增加而增加，在肺中則恰恰相反，肺部鐵的主要來源是血清，因此鐵的減少可能是該器官血流量減少的標(biāo)志。在睪丸中觀察到相反的表達(dá)模式，很可能是高鐵引起的氧化損傷所導(dǎo)致（圖3c）。此外還可以發(fā)現(xiàn)在極大年齡的小鼠睪丸中發(fā)現(xiàn)了極端上升的鈣水平，因此巨大鈣化很可能只在年齡很大的時(shí)候才會(huì)發(fā)生（圖3d）。
4.熱量限制對(duì)組織中離子分布的影響
圖4 熱量限制對(duì)離子組的影響
5.器官年齡標(biāo)志物的選擇
圖5 不同組織年齡的離子生物標(biāo)志物
研究結(jié)論
離子組學(xué)技術(shù)手段已經(jīng)成為繼代謝組學(xué)之后又一新鮮的研究領(lǐng)域，百趣生物期待和您一起探索更多未知的秘密。