Недавнее исследование показало, что биологический возраст, который указывает на то, насколько старым выглядит наше тело на основе различных биологических маркеров, может временно увеличиваться в ответ на стресс, но затем возвращаться к исходному уровню после снижения стресса. Исследователи наблюдали эту закономерность как у мышей, так и у людей на эпигенетическом, транскриптомном и метаболомном уровнях. Полученные результаты были опубликованы в журнале Cell Metabolism.
Концепция биологического возраста основана на понимании того, что люди одного и того же хронологического возраста могут иметь разную скорость старения и разный уровень здоровья и жизнеспособности. У некоторых людей могут проявляться признаки ускоренного старения, характеризующиеся повышенным риском возрастных заболеваний и снижением физиологических функций, в то время как другие могут сохранять более молодое и здоровое состояние.
Хотя широко распространено мнение, что биологический возраст неуклонно увеличивается на протяжении всей жизни, последние данные свидетельствуют о том, что это не однонаправленный процесс и на него могут влиять различные факторы.
Целью этого исследования было выяснить, изменяется ли биологический возраст в ответ на стресс и являются ли эти изменения обратимыми.
“Моя лаборатория изучает механизмы старения в различных тканях и то, как антивозрастные подходы замедляют эти процессы. Расхождение между хронологическим и биологическим старением очень интересно, поскольку оно показывает, что темпы старения могут ускоряться или замедляться, несмотря на постоянное давление со стороны времени”, – объяснил автор исследования Джеймс Уайт, доцент Центра старения Дьюка при Медицинской школе Дьюкского университета.
“В текущем исследовании мы смогли наблюдать увеличение биологического возраста, или, точнее, эпигенетического возраста, когда молодые мыши подвергались воздействию старой крови, а люди – стрессовых факторов, связанных с хирургическим вмешательством, беременностью или болезнью. Захватывающими результатами нашего исследования стали наблюдения, что как у мышей, так и у людей наблюдалось обращение биологического возраста вспять после избавления от этих факторов стресса”.
Биологический возраст определяется путем оценки специфических биомаркеров – эпигенетических модификаций (изменений в паттернах экспрессии генов), паттернов метилирования ДНК, длины теломер (защитных колпачков на концах хромосом), профилей экспрессии генов и метаболических маркеры.
Эти биомаркеры дают представление о функциональных и структурных изменениях, которые происходят в клетках и тканях по мере старения человека.
Исследователи сосредоточились на часах метилирования ДНК, которые являются инструментом, оценивающим биологический возраст на основе предсказуемых изменений в паттернах метилирования ДНК с течением хронологического возраста. Они измерили изменения биологического возраста у людей и мышей в ответ на различные стрессовые раздражители. Исследователи также использовали транскриптомные и метаболомные биомаркеры для подтверждения своих выводов.
В экспериментах на мышах использовались мыши C57Bl/6 с полностью расшифрованным геномом, которые подверглись акклиматизации, прежде чем были подвергнуты различным манипуляциям или условиям. Например, в экспериментах с парабиозом пары мышей соединяли хирургическим путем на определенный период времени, а затем разделяли их для наблюдения за фазой восстановления. В экспериментах с беременностью самок мышей подвергали спариванию, и затем в разные моменты времени брались образцы крови, чтобы отслеживать изменения биологического возраста на протяжении беременности и послеродового периода.
Для исследования COVID-19 была отобрана когорта пациентов с подтвержденным COVID-19 из отделений интенсивной терапии, и были получены их клинические образцы крови. ДНК из этих образцов была использована для профилирования метилирования для оценки изменений биологического возраста, связанных с заболеванием.
В исследовании использовались существующие наборы данных из других исследований для сравнения и подтверждения результатов. Исследователи проанализировали данные о метилировании из различных источников, включая хирургических пациентов и когорты беременных, чтобы расширить масштабы своего исследования.
Исследователи обнаружили, что воздействие стресса, например, серьезной операции или травмы, вызывает временное увеличение биологического возраста.
Однако они также обнаружили, что это увеличение было обратимым, и биологический возраст мог восстановиться до исходного уровня после снятия стресса.
Например, у пожилых пациентов, перенесших экстренную операцию, наблюдалось быстрое увеличение биологического возраста, но он возвращался к исходному уровню в течение нескольких дней после операции. Аналогичные обратимые изменения биологического возраста наблюдались в ответ на беременность и инфекцию COVID-19.
“Психический и физический стресс хорошо известны в клинике и в области исследований, как ускоряющие биологический возраст и ухудшающие качество жизни”, – говорит Уайт. “Результаты нашего исследования подчеркивают способность организма обращать вспять темпы старения и возвращать биологический возраст при успешном восстановлении после стресса”.
Исследование бросает вызов традиционному представлению о том, что биологический возраст увеличивается только однонаправленно по мере того, как мы становимся старше. Напротив, оно показывает, что биологический возраст может колебаться и быть податливым в течение относительно коротких периодов времени. Полученные данные свидетельствуют о том, что вызванное стрессом увеличение биологического возраста может способствовать смертности, а снижение биологического возраста потенциально может снизить смертность и улучшить способность к восстановлению после стресса.
“Совокупная тенденция обращения вспять биологического старения при восстановлении после довольно разнообразных факторов стресса была крайне интересной”, – говорит Уайт.
“Она поддерживает идею общего механизма обращения вспять биологического возраста после восстановления от стресса”.
Исследователи также отмечают, что часы метилирования ДНК второго поколения, которые являются передовыми биомаркерами старения, дают более чувствительные и последовательные результаты по сравнению с часами первого поколения. Это подчеркивает важность выбора подходящих биомаркеров для оценки биологического возраста и точного понимания его колебаний.
Однако исследование имеет некоторые ограничения. Хотя исследователи использовали часы метилирования ДНК для оценки биологического возраста людей, существует необходимость в дальнейшем изучении связей между кратковременными изменениями биологического возраста и долгосрочными процессами старения.
“На что это исследование не дает ответа, так это на следующие вопросы: 1. Каковы конкретные “движущие силы”, ускоряющие старение, и связаны ли они с психическим или физическим стрессом; 2. Мы измеряем биологическое старение с помощью эпигенетических часов, которые оценивают биологический возраст на основе паттернов метилирования ДНК. Хотя эпигенетические часы чувствительны к обнаружению возрастных закономерностей, они являются лишь одним из показателей биологического старения”, – отмечает Уайт.
Помощь психолога