Исследование показало, что две волны серьезных возрастных изменений происходят в нашем организме в возрасте 44 и 60 лет. Это означает, что процесс старения не является постепенным или линейным, а проходит в два этапа быстрых изменений на протяжении всей жизни. Помимо прочего, этот феномен может объяснить пики распространенности различных заболеваний в определенном возрасте.
Старение — сложный процесс, сопровождающийся многочисленными физиологическими изменениями. Он тесно связан с различными заболеваниями, такими как диабет, рак, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания. Однако исследования показали, что частота возникновения возрастных заболеваний не увеличивается пропорционально возрасту, то есть постепенно, линейно. Напротив, их распространенность резко возрастает в определенные периоды жизни.
Например, в США распространенность сердечно-сосудистых заболеваний составляет 40 % в возрасте от 40 до 59 лет, увеличивается до 75 % в возрасте от 60 до 79 лет и достигает 86 % в возрасте старше 80 лет. Распространенность нейродегенеративных заболеваний, между тем, внезапно возрастает примерно в 40 лет, а затем в 65.
Эти данные свидетельствуют о том, что процесс старения человека не следует линейной тенденции. Поэтому изучение нелинейных изменений, происходящих со старением на молекулярном уровне, может дать ценную информацию об этом процессе.
Однако, хотя считается, что процесс старения неизбежно сопровождается изменениями на молекулярном уровне, механизмы, лежащие в основе этой связи, мало изучены. «Примечательно, что глобальный мониторинг нелинейно меняющихся молекулярных профилей на протяжении старения человека еще не был полностью использован для извлечения фундаментальной информации о биологии старения«, — пишут эксперты Стэнфордского университета в своем новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Aging.
Понимание этих механизмов может проложить путь к разработке более целенаправленных методов лечения и более эффективных стратегий профилактики возрастных заболеваний. Чтобы восполнить пробелы, команда исследователей провела глубокое и всестороннее «мультиомическое» профилирование старения у человека.
Не постепенное, нелинейное старение
Мультиомическое профилирование — это передовой метод анализа, объединяющий несколько дисциплин, включая геномику (анализ ДНК), транскриптомику (РНК), протеомику (белки), метоболомику (метаболиты) и микробиомику. Все больше исследований используют эти методы для изучения изменений, происходящих в процессе старения. Однако, как правило, они сосредоточены на линейных изменениях.
Команда из Стэнфорда собрала транскриптомные, протеомные и метаболомные данные 108 человек в возрасте от 25 до 75 лет. Также были проанализированы микробиомы кишечника, кожи, полости рта и носа, а также уровни цитокинов и липидов. Данные собирались каждые несколько месяцев на протяжении нескольких лет. В общей сложности исследователи проанализировали уровни более 135 000 различных молекул и микробов, включая 250 миллиардов отдельных точек данных.
Исследователи обнаружили, что около 81 % проанализированных молекул и микробиомов демонстрируют нелинейные колебания, указывая на то, что в определенном возрасте их уровень меняется сильнее, чем в другом. Наибольшие изменения происходят в возрасте примерно сорока и шестидесяти лет.
«Мы не меняемся постепенно с течением времени, это действительно резкие изменения«, — объясняет Майкл Снайдер, соавтор исследования, в блоге Stanford Medicine. «Оказалось, что возраст около сорока лет — это время кардинальных перемен, как и возраст около шестидесяти лет. И это справедливо независимо от класса изучаемых молекул«, — утверждает он.
Большинство молекул и микробов претерпевают нелинейные изменения в процессе старения человека. a. Демографические характеристики 108 участников исследования. b. Сбор образцов и получение мультиомических данных в этой когорте. c. Временной диапазон сбора и количество образцов для каждого участника. d. Молекулы и микробы, значительно изменяющиеся в процессе старения. e. Дифференциальная экспрессия для разных возрастных групп по сравнению с исходным уровнем. f. Линейно изменяющиеся молекулы включают лишь небольшую часть дерегулированных молекул хотя бы в одной возрастной группе. g. Тепловая карта, иллюстрирующая нелинейно изменяющиеся молекулы и микробы в процессе старения человека.
Если изменения, происходящие в шестидесятилетнем возрасте, относительно неудивительны, то изменения, наблюдаемые в возрасте около сорока лет, вызывают особое удивление. Изначально исследователи предположили, что это может быть связано с менопаузой или перименопаузой у женщин. Однако, несмотря на то, что эти процессы действительно могут вызывать значительные физиологические изменения, возрастные изменения наблюдались и у мужчин того же возраста.
«Вероятно, существуют другие, более важные факторы, влияющие на эти изменения как у мужчин, так и у женщин, [и] выявление и изучение этих факторов должно стать приоритетом для будущих исследований«, — говорит Сяотао Шен, ведущий автор исследования.
Изменения, потенциально связанные с образом жизни
Дальнейший анализ биологических данных участников выявил 4 различных «возрастных типа», указывающих на то, что почки, печень, метаболизм и иммунная система у разных людей стареют с разной скоростью. Помимо прочего, возрастной тип указывает на биологические пути, в которых увеличение биомаркеров старения наиболее выражено.
У участников в возрасте 40-60 лет наблюдалось значительное снижение уровня молекул, связанных с метаболизмом алкоголя, кофеина и липидов. С другой стороны, у людей старше 60 лет это снижение касалось молекул, связанных с углеводным обменом, иммунной регуляцией и функцией почек. Изменения маркеров, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями и старением кожи и мышц, наблюдались в обеих возрастных группах.
Исследователи пришли к выводу, что некоторые из этих изменений могут быть связаны с образом жизни, характерным для этих возрастных групп. Например, дисфункциональный метаболизм алкоголя может проявиться у людей в возрасте сорока лет из-за увеличения потребления алкоголя в этом возрасте — периода, который может быть стрессовым для многих людей.
В качестве следующего шага команда планирует изучить факторы, которые могут стоять за этими нелинейными изменениями. А пока эти результаты подчеркивают необходимость здорового образа жизни, особенно в возрасте 40-60 лет. «Я твердо убежден, что мы должны стараться адаптировать свой образ жизни, пока у нас все еще хорошее здоровье«, — заключает Снайдер.
