人口老齡化是我國(guó)及全球許多國(guó)家面臨的日益緊迫的問題。而作為健康衰老天然模型的百歲老人，其壽命不但遠(yuǎn)長(zhǎng)于普通人群，還能延緩甚至規(guī)避衰老相關(guān)重大疾病的困擾。因此，以百歲老人為研究對(duì)象，揭示其延緩/規(guī)避重大老年疾病的保護(hù)機(jī)制，將可能為老年疾病的早期防治、改善老年人群健康提供全新的視角和策略。雖然代謝控制在調(diào)控生物體衰老進(jìn)程及健康壽命方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但百歲老人中是否存在促進(jìn)健康老齡的關(guān)鍵代謝特征并不清楚。

　　人體代謝是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，包含數(shù)千個(gè)代謝反應(yīng)和數(shù)千個(gè)代謝物，如何系統(tǒng)的研究此網(wǎng)絡(luò)并從中甄別關(guān)鍵代謝特征是領(lǐng)域尚未解決的難點(diǎn)。為解決這一難點(diǎn)，課題組李功華博士等開發(fā)了一個(gè)全新的代謝網(wǎng)絡(luò)模擬方法GPMM以對(duì)整個(gè)人體代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析并發(fā)現(xiàn)復(fù)雜表型（如長(zhǎng)壽、疾病等）對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵代謝通路和關(guān)鍵代謝物。與現(xiàn)有方法相比，GPMM的準(zhǔn)確性具有質(zhì)的提高（預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量之間的相關(guān)性R2從小于0.34顯著提高至0.86）。李功華博士應(yīng)邀在2021年計(jì)算生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)領(lǐng)域國(guó)際知名會(huì)議ISMB/ECCB就GPMM方法進(jìn)行大會(huì)報(bào)告，并獲得數(shù)據(jù)整合領(lǐng)域報(bào)告第一名（https://www.iscb.org/ismbeccb2021-general/awardwinners#camda-talk）。

　　采用GPMM方法，研究人員系統(tǒng)重建并分析比較了我國(guó)百歲老人及年輕對(duì)照的代謝網(wǎng)絡(luò)（包括3977個(gè)代謝反應(yīng)），發(fā)現(xiàn)脂肪酸氧化（FAO）增強(qiáng)是百歲老人中最顯著的代謝特征。通過測(cè)定同一批長(zhǎng)壽及對(duì)照樣本的血清代謝組數(shù)據(jù)，結(jié)果表明百歲老人血清中脂類物質(zhì)總體較年輕對(duì)照顯著降低，進(jìn)一步支持百歲老人脂代謝增強(qiáng)的結(jié)論。鑒于脂肪酸氧化隨正常衰老而降低，且許多老齡相關(guān)的疾病（如心血管疾病等）均與脂肪酸氧化降低有關(guān)。因此該項(xiàng)研究首次揭示脂肪酸氧化增強(qiáng)是百歲老人最為顯著的代謝特征，提示其可能是長(zhǎng)壽老人實(shí)現(xiàn)健康老化的重要代謝機(jī)制，這為老年疾病的早期防治提供了新的視角和策略。

　　該研究論文以“System-level metabolic modeling facilitates unveiling metabolic signature in exceptional longevity”為題發(fā)表在衰老研究領(lǐng)域知名雜志Aging Cell上（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.13595）。中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所的李功華副研究員為論文的第一作者，中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所的孔慶鵬研究員、黃京飛研究員及美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院的肖文中教授為論文的通訊作者。該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所主導(dǎo)，并得到美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院在算法設(shè)計(jì)方面的幫助。項(xiàng)目得到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院、云南省科技廳、昆明市等基金項(xiàng)目的資助。

GPMM代謝模擬流程及主要發(fā)現(xiàn)

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