старіння

Наш вік - це легке значення для обчислення за датою народження, але часто існує потреба оцінити вік когось на основі якогось іншого параметра.

Це може бути, наприклад, при спробі отримати інформацію про злочинця з біологічних решток злочинця, серед яких вік може бути важливим.

Також відомо, що крім нашого фактичного календарного хронологічного віку існує так званий біологічний вік, і ці два значення можуть відрізнятися одне від одного.

Біологічний вік має головне значення для здоров’я, оскільки він тісно пов’язаний із початком вікових захворювань (наприклад, атеросклероз, серцево-судинні захворювання, діабет 2 типу, хвороба Альцгеймера та Паркінсона, деякі пухлини тощо).

Питання в тому, чи існує біомаркер, за допомогою якого ми можемо відносно точно оцінити вік та біологічний вік.?

Старіння - це інтенсивно досліджуваний процес, і вже запропоновано кілька біомаркерів для оцінки віку. Мабуть, найточнішим із них є годинник Епігенетика, розроблений Стівом Горватом з Каліфорнійського університету UCLA, і тому його також називають Годинником Горвата.

В епігенетиці досліджується не точний склад генів, а інші модифікації та процеси, що впливають на їх функцію. Ці зміни впливу на навколишнє середовище, часто запрограмовані з віком, іноді відбуваються випадково.

З модифікацій метилювання ДНК є найважливішим для епігенетичного годинника.

Коли регулююча область гена метильована, це зазвичай призводить до того, що ген замовчується.
ДНК переважно метилюється на так званих CpG-островах, тобто місцях, де після цитозину виявляється гуанін, і це повторюється багато разів (наприклад, ... CGCGCGCGCGCG ...). У нашому геномі налічується 28 мільйонів таких CpG-островів.

Франкфуртський математик і біостат Стіву Горвату вдалося ідентифікувати 353 острови CpG, характер метилювання яких суттєво корелював з віком. З цією метою він розробив алгоритм, який може напрочуд точно визначити вік, визначивши модель метилювання 353 островів CpG, а подальші дослідження показали, що він більше корелює з хронологічним віком, ніж будь-який біомаркер (наприклад, довжина теломера), розроблений для оцінки віку . На підставі досліджень виявилося, що епігенетичний годинник або годинник Горвата, розроблений таким чином, корелює не тільки з хронологічним, але і з біологічним віком, і, мабуть, навіть підходить для оцінки останнього.

Відкриття цікаве кількома способами і призвело до ряду важливих і навіть несподіваних знахідок.

Епігенетичний вік у нульовому ембріональному віці, а потім збільшується пропорційно віку, хоча і не лінійно, також добре корелює з поділом клітин у клітинних культурах, залежно від генетичного запасу, тобто швидкість епігенетичних змін є спадковою ознакою. Зміна структури метилювання пропорційно старінню дуже швидка в перший рік життя, потім вона постійно сповільнюється і становить приблизно Це стає навіть після 20 років. Той, у кого цей процес повільніший за середній, молодший за свій хронологічний вік і швидший за свій біологічний вік вищий за свій хронологічний. Досліджуючи три різні етнічні групи населення, можна продемонструвати, що тривалість життя також можна оцінити за допомогою епігенетичного годинника.

Найпростішим є визначення крові, коли вивчається модель метилювання білих кров’яних тілець,

але годинник Горвата розроблений із загальної кількості 8000 зразків на основі даних метилювання 51 різних здорових тканин і клітин.

Основна сила методу полягає в тому, що однакові дані та той самий алгоритм повинні застосовуватися до всіх тканин та органів. Епігенетичний годинник може визначити вік даної тканини із середньою похибкою 3,6 року, що є більш точним, ніж будь-який попередній метод.

Також було показано, що більшість органів в організмі старіють узгоджено, але у нас є органи, які старіють трохи швидше або повільніше. З людських органів жіночі груди старіють швидше, ніж в середньому, а мозочок повільніше, ніж в середньому, виходячи з епігенетичного годинника. Крім того, є люди, органи яких старіють швидше середнього. Органи швидшого старіння з віком частіше старіють, а ті з більш швидкими епігенетичними годинами, меншою тривалістю тривалості життя та більш раннім або пізнішим початком вікових захворювань.

Існують хвороби або вплив на навколишнє середовище, які прискорюють або уповільнюють ці процеси.

Епігенетичний годинник «прискорюється», наприклад, ВІЛ-інфекцією та патологічним ожирінням, куріння, сон недостатньої якості та кількості, або синдром Дауна або синдром Вернера, відомий від передчасного старіння як моногенна хвороба.

Наприклад, при синдромі Дауна, епігенетичному годиннику хромосомного розладу в крові та мозку, який вивчався у людей середнього віку, в середньому на 6,6 років старший за його хронологію, а в більш молодому віці можуть виникати такі захворювання, як хвороба Альцгеймера.

Тривалість життя курців в середньому на 10 років коротша, ніж у некурящих, і швидше старіння також можна виявити за допомогою епігенетичного годинника.

Рання менопауза асоціюється з епігенетичним віком, що перевищує середній, і більш швидке старіння крові та деяких відділів мозку може передбачати розвиток хвороби Альцгеймера та Паркінсона, деяких пухлин крові. Епігенетичний годинник у чоловіків, як правило, працює швидше, ніж у жінок, тому у чоловіків спостерігається більш швидке епігенетичне старіння крові, мозку та ряду інших тканин, про що свідчить вища тривалість життя жінок.

Але на щастя, існує екологічний фактор, який уповільнює епігенетичний годинник.

Сюди входять навчання (тобто вища освіта, що веде до уповільнення старіння), фізична активність (спорт), дієта, багата овочами та фруктами, споживання м’яса риби та, що цікаво, помірне вживання алкоголю. Більш високий дохід також пов'язаний із повільним старінням, імовірно, завдяки кращим умовам життя. Гострого психологічного стресу немає, але хронічний стрес прискорює епігенетичний годинник. Приклади перших включають несподівану смерть родича, стійку депривацію останнього або догляд за хронічним хворим (наприклад, родичем Альцгеймера) роками.

Це може мати цікавий омолоджуючий ефект, інакше дуже небезпечний, алогенний трансплантат гематологічних стовбурових клітин, коли літня людина отримує стовбурові клітини від молодшого. Помічено, що якщо 50-річна людина отримує клітини від 20-річного віку, епігенетичний вік її крові через 6 місяців після імплантації становитиме лише 14 років, тобто він «омолодиться». Тоді старіння крові прискорюється, і наприкінці наступних 6 місяців йому виповниться 21 рік. Однак у наступні роки процес нормалізується, а це означає, що вік крові реципієнта стовбурових клітин буде таким самим, як і вік донора, тобто він залишиться на 30 років молодшим за власний хронологічний вік. Однак, коли імунні клітини з імплантованих стовбурових клітин атакують органи реципієнта (так звана РТПХ або хвороба трансплантат проти хазяїна), старіння клітин крові значно прискорюється. Таким чином, метод не може бути використаний безпосередньо як "омолоджуюче втручання", але спостереження можуть бути використані в таких дослідженнях.

Попередній приклад також показав, що епігенетичні процеси є оборотними, тобто оборотними. Це може створити можливість перевірити та перевірити методи, розроблені для зворотного та уповільнення процесів старіння за допомогою класу епігенетики.

Парадокс латиноамериканців також вивчався за допомогою годинника Горвата.

У США латиноамериканці - це переважно іспаномовна етнічно важко визначена етнічна група, переважно з Центральної та Південної Америки. Латиноамериканці живуть у набагато гіршому середовищі для здоров'я, мають вищий відсоток курців і мають нижчий рівень освіти, що все пов’язано з погіршенням здоров’я та попередніми смертностями, порівняно з заможнішими людьми європейського походження, яких називають „неіспаномовними” білих »у дослідженнях популяції США. Тим не менше, як середній стан їх здоров'я, так і тривалість життя однакові, або, можливо, навіть кращі, ніж у їхніх "неіспаномовних білих" колег. Це називається іспанським парадоксом.

Їх епігенетичне старіння, вивчене за допомогою годинника Горвата, показало, що ці процеси у них повільніші порівняно з іншими етнічними групами, що живуть в їх оточенні, тобто їхній біологічний вік повільніший, ніж у неіспаномовних білих або афроамериканців. Чи існують генетичні причини або причини життя цього повільного старіння, поки не відомо.

Стів Горват випадково виявив зв'язок між епігенетичним годинником і віком.

Спочатку він намагався знайти епігенетичний фон сексуальної орієнтації, де нічого не знайшов. Біологічне тло спостережуваних взаємозв’язків на даний момент невідоме, існують лише теорії. Довгострокова мета - знайти спосіб уповільнити епігенетичний годинник і, отже, старіння, і таким чином залишатися молодими і здоровими протягом більш тривалого періоду часу, як тільки вони знають, що все це пояснює.

Горват С. Вік метилювання ДНК тканин і типів клітин людини. Геном Біол. 2013; 14 (10): R115.
Horvath S, Raj K. Біомаркери на основі метилювання ДНК та епігенетична теорія годин старіння. Nat Rev Genet. 2018; 19 (6): 371-384.
Горват С та співавт. Епігенетичний годинниковий аналіз раси/етнічної приналежності, статі та ішемічної хвороби серця. Геном Біол. 11 серпня 2016 р .; 17 (1): 171.
Заннас А.С. та ін. Довічний стрес прискорює епігенетичне старіння в міській афроамериканській когорті: актуальність сигналізації глюкокортикоїдів. Геном Біол. 2015 р. 17 грудня; 16: 266.
Weidner CI та співавт. Епігенетичне старіння при алогенній трансплантації: гемопоетична ніша не впливає на вікове метилювання ДНК. Лейкемія. 2015 квітня; 29 (4): 985-8.Horvath S et al. Прискорене епігенетичне старіння при синдромі Дауна. Старіння клітини. 2015 червня; 14 (3): 491-5.