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.
Измерить старение
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.
Разница в возрасте органов
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 во главе с профессором неврологии Тони Висс-Корэй 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.
Белковые маркеры
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.
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.
«Мы уже сейчас можем оценить биологический возраст органа у внешне здорового человека и предсказать риск развития связанных с ним заболеваний, — приводятся в пресс-релизе слова профессора Висс-Корэй. — Если наше 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, отмечают ученые, 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.
