現代人有一種獨特的感動來自智能手環,這些集健康監測(如測血氧和心率等)、運動追蹤和生活輔助的多功能設備,在你每次心跳加快、壓力過載或情緒奔潰時,總能恰到好處的送來關心,情緒價值沒得說。在不少人眼中,它早已不是所謂的“美麗的廢物”。
圖注:某手環的心率監測功能
這不,連科研圈的大佬們最近也在討論一個看似遙遠卻正在逼近的話題:這類數字設備,是否有可能邁過今天的輔助功能,進階成為精準追蹤衰老的“健康雷達”呢?
包括哈佛醫學院的Vadim N. Gladyshev教授和新加坡國立大學健康長壽中心的Andrea B Maier教授在內的多位學者將他們的討論發表在了醫學圣刊《柳葉刀》的子刊上[1]。什么是衰老數字生物標志物?未來,我們真能實現每天起床測個生物年齡再出門嘛?一起來看!
說起“衰老生物標志物”,大家可能不陌生,指一些能預測“生物年齡”的身體指標。比如,我們熟知的DNA甲基化就是一種分子生物標志物,而那些在臨床環境中用專業的醫療設備或測試方法進行測量的身體機能指標(如握力、心肺耐力等),則屬于生理生物標志物。
圖注:DNA甲基化和去甲基化分子機制,屬于分子生物標志物
但你聽過“數字生物標志物”嗎?這主要指那些能通過可穿戴設備或手機等數碼技術捕獲到的健康相關指標。這些指標包括你的步數、心率、呼吸頻率,甚至皮膚溫度、認知反應速度等等(PS:與生理標志物的區別在于測量和記錄方式不同)。
數字生物標志物的優勢在于:便捷和非侵入性(通過手機或手環就能收集相關數據,不用扎針、抽血),可持續和實時追蹤(不像臨床測試只在特定時間點捕獲有限的波動),以及相對便宜并適合大規模的人群研究。
但比較遺憾的是,相較于傳統的分子或生理指標,對數字生物標志物的研究還遠遠不足。在本篇研究中,研究人員系統梳理了人體的10個生理系統,發現在其中8個系統中已經有了能監測衰老的“數字潛力股”:
圖注:10個系統中衰老的數字標志物(—表示沒有數字生物標志物符合該生理系統的納入標準,如免疫和腎臟系統;標紅的字母表示該數字生物標志物在臨床試驗中被用作結果測量;在大規模設置中使用的成本:$成本可能較低、$$表示成本較高、?表示需要更多研究)
以骨骼肌系統為例,骨骼肌系統的衰老數字生物標志物包括身體活動(如每日步數、強度、頻率),身體表現(如步態、步行速度),乳酸,以及骨骼肌血紅蛋白氧飽和度。
圖注:肌肉流失隨年齡的變化
這些標志物與衰老密切相關。如身體活動的減少、乳酸穩態異常[2]和步行速度減慢[3]隨年齡增長而增加,步行速度變慢甚至可能與過早sw(每變慢0.1 m/s,早期sw風險增加12%)、更易患某些年齡相關jb(如心血管jb,每變慢0.1 m/s,心血管jb風險增加8%[4])有關。正因如此,這些數字標志物被視為追蹤肌肉健康與否的關鍵。
目前,可以利用專用的可穿戴設備[5,6]或智能手機[7]來實現標志物的監測。例如,身體活動數據可以通過在參與者大腿上佩戴某些便攜設備來收集,基于這些數據,甚至能開發出預測生物年齡的模型(MoveAge模型,平均差異7.54年[5])。
圖注:不同年齡段的人在日常生活中的活動模式(左);生物年齡預測模型(右)
在臨床方面,這些生物標志物已在不同國家的人群(如中國[7]、美國[8]、英國[6]、瑞典[9]等)中用于肌肉衰老研究,研究對象年齡跨度也很大(從18歲到85歲以上)。但目前研究的標準和結果還不太統一,需要更多數據來確認它們的適用范圍。
令人欣喜地是,這些骨骼肌系統的數字生物標志物對臨床干預措施的響應也表現得很好。如可穿戴設備記錄的步數可用于臨床評估藥物干預對冠狀動脈微血管功能障礙患者的效果[10]。
目前,還有幾項專門關注與肌肉功能相關的數字生物標志物的臨床研究正在進行中,結果還沒有公布出來:
圖注:一項針對40-85歲膝關節骨關節yan患者的4期臨床試驗,目的是觀察他們在使用藥物后身體活動等表型有沒有改善(通過在手腕上佩戴數字設備進行收集數據)[11]
為了更加直觀,其他衰老的數字生物標志物在其余系統的進展,大家可以參閱下面的表格:
圖注:衰老的數字生物標志物的分類、特征和評估(PS:勾號表示用于評估標志物作為衰老生物標志物適用性的標準已滿足,*表示在年紀較大的人中表現得更為明顯或強烈,警告符號表示在解釋時需謹慎,可能不具有廣泛適用性,-表示尚未在干預研究中使用)
有意思的是,研究者在腎臟和免疫系統里暫時沒有找到符合標準的衰老數字生物標志物。這表明,單靠基于數字生物標志物的消費級設備還遠遠不夠,腎臟、免疫系統的衰老監測要想做得漂亮,分子、生理、數字標志物一起“搭著干”才更加牢靠。
那么,目前都有哪些企業在衰老的數字生物標志物的賽道上奔馳呢?畢竟,對一款數字產品而言,能提供諸如“生物年齡”得分等洞見,遠比提供一堆單純的原始數據會更加誘人。
(PS:下面提及的具體產品名稱僅為舉例說明,不構成任何形式的推薦或商業推廣哦!)
首先,出場的是這款由芬蘭公司Oura推出的智能健康追蹤戒指——Oura Ring。官方宣稱該戒指能讓使用者監測自己的心血管年齡(誤差±5歲)和心肺功能狀況,根據個體心血管老化狀況,該產品還能為他們提供個性化的改善建議[12]。
圖注:除了監測心血管年齡,官網主頁還宣稱Oura Ring能監測睡眠、活動、壓力、心臟健康和女性健康等
另一款是由知名可穿戴健康追蹤品牌WHOOP推出的——WHOOP智能手表[13]。同樣提供豐富的健康監測功能,該產品宣稱能幫助使用者評估從前一天的壓力、訓練或睡眠中恢復的情況,因此是許多運動員和健身愛好者的“心頭好”。
該產品白皮書也宣稱其具備預測生物年齡和衰老速度的功能(利用全因sw率與關鍵指標如心率、睡眠等之間關聯的科學文獻計算得出),旨在幫助用戶了解其日常行為如何影響他們的整體健康。
圖注:WHOOP智能手表(收集收據包括心率變異性、靜息心率、呼吸頻率、睡眠狀況等)
此外,走在前面的還有Fitbit公司的睡眠智能手環[14],Levels公司的連續血糖監測儀[15](是一個可以佩戴在上臂的小型傳感器)等等,不難看出,這些設備或多或少都能踩中本研究中提到的衰老的數字生物標志物范疇。
首先要表揚的是,這些消費級設備的出現提供了單次專業體檢所無法發現的,個體的健康數據的長期趨勢和波動,這對管理健康和推動衰老的數字標志物發展有很大的積極意義。
但客觀來講,這些商品離成為真正意義上的衰老監測設備還有很長的路要走:
研究中強調,許多數字標志物雖與健康衰老相關,但作為“衰老生物標志物″的嚴格臨床驗證仍然稀缺,這也阻礙了觀察它們對干預措施是否響應的研究進展。如一些可穿戴設備中比較關注的動脈硬度,目前仍缺乏它對干預響應方面的研究支持。
在準度方面,大多數消費級設備仍無法媲美醫療“金標準”設備(如研究發現,某些設備在劇烈體力活動期間心率測量值往往偏低[16],見下圖)。不同設備和測量方法的準確度也不一樣。部分設備只能記錄部分健康數據,還不夠全面。
圖注:在不同心率(HR)范圍內,四種腕戴式設備(如Apple Watch和三星G2等)與標準心電圖(ECG)相比的心率測量準確性
總之,這些消費級設備在大規模應用中的準確性和可靠性還需要進一步的驗證和研究。
一個好的跡象是,現在已開始有了智能生物傳感器,可以用來檢測汗液、唾液和呼出氣體中的生物標志物,這拓展了數字生物標志物的維度。(PS:目前市場設備主要依賴測量運動的加速度計和檢測血液流動的光學心率傳感器來收集數據,但反映的信息有限)
圖注:可穿戴設備分析汗液以確定生物年齡[17]
另外,人工智能和機器學習的發展也讓整合多系統數據成為可能,比如把身體活動、心率變化和認知表現等放在一起看,可以更全面地了解真實的老化狀態,而不是只看某一個指標。
在此之外,推動衰老的數字標志物發展,具體還可以這么做:
NO.1 在老年科學和老年醫學中擴大研究
盡管有些臨床研究中已開始利用如可穿戴設備記錄的身體活動數據,把數字生物標志物當作次要或探索性的觀察指標。但整體來看,這些標志物的潛力還遠遠沒有被充分發揮。
未來的研究應重視將數字生物標志物納入老年科學和老年醫學研究中,這樣才能更準確地追蹤生物年齡的變化,了解衰老發生的過程,進而找到更有效的干預辦法!
NO.2 提高數字健康素養
要真正利用好數字生物標志物,光有設備還不夠,關鍵是使用它的人(普通人和醫生),都得懂得怎么看這些數據。
比如,設備告訴你某個心率變異性數值,但你不懂它反映的是什么,那這數據也只是“看看而已”。所以,怎么讓大家更懂這些健康數據,學會用它們來改善健康,是未來需要解決的問題。
NO.3 在多樣化人群中擴大應用
越來越多的大型健康研究機構(如英國生物銀行[18])已開始納入一些用智能手表、手環等可穿戴設備監測到的數據,但專于衰老過程的長期隊列研究(如巴爾的摩縱向衰老研究)在這方面的數據采集仍較為有限。
未來需要加強此類數據在多樣化人群中的采集與分析,以提升數字生物標志物的普適性和臨床應用潛力!
總之,隨著技術進步、算法迭代、臨床驗證的推進,衰老的數字生物標志物可能會成為衰老檢測中重要的一部分。在此先淺淺期待一波!
參考文獻:
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