Создан тест на биологический возраст отдельных органов
Ученые доказали, что части человеческого организма стареют неравномерно.
В Стэнфордском университете установили, что ускоренное старение одного из органов повышает риск преждевременной смерти. Ученые разработали методику, с помощью которой по уровню белков в плазме крови можно определить биологический возраст отдельных частей организма — а значит, и оценить угрозы для здоровья.
Развитие возрастных заболеваний зависит от темпов индивидуального старения человека. Поэтому так важно найти биомаркеры, которые могли бы служить критериями биологического возраста, а он, как известно, порой сильно отличается от хронологического.
Изучив геном человека — совокупность наследственного материала, заключенного в каждой клетке, — специалисты так и не нашли ни одного гена, напрямую связанного с продолжительностью жизни. Тогда предположили, что критическую роль играет число накопленных в ДНК мутаций, которые со временем нарушают нормальное функционирование клеток и приводят к их гибели. Но подход себя не оправдал: выяснилось, что количество мутаций не коррелирует с общим старением организма. В качестве маркеров старения пытались использовать длину теломер — защитных “колпачков” на концах хромосом, которые укорачиваются при каждом делении клетки. Но и этот метод оказался неточным.
За последнее десятилетие ученые разработали несколько новых подходов, позволяющих оценить старение на клеточном уровне. Самый известный — эпигенетические часы. Он основан на анализе ДНК, в структуре которой с годами меняется степень метилирования — присоединения метильной группы к определенным генам. Отслеживая эти так называемые эпигенетические метки, можно определить биологический возраст.
Есть и другие варианты. Так, метод транскриптомных часов использует транскриптом — набор генов, которые считываются из ДНК при производстве белков. Еще более привлекательной выглядит идея использовать в качестве биомаркеров сами белки. Если такие найдутся, они станут прекрасными мишенями для разработки лекарств против старения — а для оценки биологического возраста достаточно будет провести простой анализ крови.
Недостаток всех этих подходов в том, что они дают оценку темпов старения всего организма. Однако последние исследования показывают, что органы и системы накапливают проблемы с разной скоростью.
Австралийские ученые проанализировали хранящиеся в Британском биобанке данные более чем ста тысяч взрослых людей. Изучили профили возрастных изменений тела, скелетно-мышечной и иммунной систем, мозга, сердца, почек, печени и метаболической функции. Оказалось, что отдельные органы или системы могут быть значительно “старше” организма в целом. Вывод, который делают авторы, можно сформулировать так: человеку столько “лет”, сколько “лет” его самому старому органу, с которым и связан главный риск заболеваний и смерти.
Следующий шаг сделали американские ученые из Медицинской школы Стэнфордского университета. Чтобы найти специфические для отдельных органов маркеры старения, они составили список белков, способных концентрироваться (а значит, и выполнять определенные функции) в каждом из 11 основных органов, включая мозг, сердце, печень, почки, легкие, сосудистую систему, кишечник и поджелудочную железу.
Всего обнаружили около 900 таких органоспецифичных белков. Авторы измерили их уровни в образцах крови 1398 здоровых людей в возрасте от 27 до 104 лет и провели корреляцию с биологическим старением органов. После обработки информации с помощью методов машинного обучения ученые получили базовые профили белков для всей матрицы вариантов — например, для типичного сердца 55-летнего человека или типичной печени человека 75 лет. Точность работы алгоритма проверили еще на четырех тысячах здоровых американцев.
Созданную методику стэнфордские ученые использовали для обработки анализов крови 5676 человек, участвовавших в пяти медицинских исследованиях. В ходе некоторых за людьми наблюдали долгие годы, поэтому удалось проверить сделанные машиной предсказания.
Согласно полученным результатам, примерно у каждого пятого человека в возрасте более 50 лет один из органов стареет с аномально высокой скоростью, а у каждого шестидесятого таких органов два. При этом ускоренное старение одного органа повышает риск смерти в течение следующих 15 лет на 20-50 процентов, а сразу двух — в 6,5 раза.
Определение по маркерным белкам возраста отдельных органов позволяет точнее оценить индивидуальные темпы старения человека и определить слабое звено организма, с которым связаны риски развития заболеваний и смерти в будущем.
Ученые подсчитали, что при увеличении возраста сердца на четыре условных года вероятность развития сердечной недостаточности вырастает в 2,5 раза, а более высокие темпы старения мозга почти вдвое повышают риск деменции и снижения когнитивных функций. Одновременное присутствие в плазме крови белков, специфических для мозга и сосудистой системы, указывает на высокий риск болезни Альцгеймера с не меньшей точностью, чем используемые сейчас клинические биомаркеры, такие как фосфорилированный тау-белок.
Также существует сильная связь увеличенного возраста почек (более чем в два раза выше нормы) с гипертонией и диабетом, а экстремального возрастного показателя сердца — с риском инфаркта.
Авторы надеются, что разработанный ими простой метод определения биологического возраста органов, основанный на анализе крови, позволит выявлять заболевания на самых ранних стадиях, а в дальнейшем — и создавать лекарства от определенных видов старения. Также тесты на органоспецифические белки в будущем могут стать мощным инструментом персонализированной медицины. Но для этого потребуются более масштабные исследования.
Ученые уже сейчас могут оценить биологический возраст органа у внешне здорового человека и предсказать риск развития связанных с ним заболеваний. Если это открытие подтвердится на 50 или 100 тысячах человек, это будет означать, что, наблюдая за состоянием отдельных органов, можно обнаружить те, которые стареют ускоренно, и начать специфическое лечение задолго до того, как проявятся клинические симптомы.
К сожалению, пока неясна причинно-следственная связь: можно ли считать белки движущей силой старения, или они, напротив, — его побочный продукт.
Возможно, появление маркерных белков не предсказывает, а уже отражает происходящие возрастные изменения. В любом случае новый инструмент будет полезен тем, что поможет людям принять взвешенные решения относительно своего здоровья: изменить образ жизни, начать прием определенных добавок или пройти профилактический курс лечения.
Источник: ria.ru
