Для многих средний возраст ассоциируется с кризисами среднего возраста и внутренними потрясениями. Согласно новому исследованию, это также время, когда человеческое тело претерпевает два драматических приступа быстрой физической трансформации на молекулярном уровне.
В новом исследовании ученые из Стэнфордского университета отследили возрастные изменения в более чем 135 000 типов молекул и микробов, отобранных у более чем 100 взрослых. Они обнаружили, что сдвиги в их численности — увеличение или уменьшение их числа — не происходили постепенно с течением времени, а группировались вокруг двух возрастов.
«Очевидно, что вы меняетесь на протяжении всей своей жизни. Но есть два основных периода, когда происходит много изменений: один — когда люди достигают 40 лет, а другой — 60 лет», — сказал профессор Майкл Снайдер, генетик из Стэнфордского университета, который является соавтором исследования. В среднем, изменения коснулись примерно в возрасте 44 и 60 лет.
Рецензируемое исследование, опубликованное в среду в журнале Nature Aging, предлагает дополнительные доказательства того, что маркеры возраста увеличиваются не устойчивыми темпами, а более спорадически. Акцент на молекулярных изменениях также может дать будущим исследователям ключ к пониманию движущих сил возрастных заболеваний, хотя еще слишком рано говорить о том, как именно молекулярные изменения связаны со старением.
«Когда люди стареют, молекулы в вашем теле меняются», — сказал Сяотао Шэнь, вычислительный биолог из Наньянского технологического университета в Сингапуре, который является соавтором исследования в Стэнфорде. «Чего мы не знаем, так это того, что движет этими изменениями». Полученные данные также подчеркивают важность образа жизни человека, когда он вступает в 40 лет, говорят ученые, советуя людям улучшить свое питание и физические упражнения в этом возрасте, когда тело начинает меняться.
Каждые три-шесть месяцев ученые брали образцы крови и стула, а также образцы кожи, мазков из полости рта и носа у 108 взрослых. В среднем участие наблюдалось в течение относительно короткого периода времени — в среднем менее двух лет. Участники были в возрасте от 25 до 75 лет, здоровые и из разных этнических групп.
Затем ученые проанализировали около 135 239 различных молекул и микробов, включая РНК, белки и метаболиты, из образцов, сформировав 246 миллиардов точек данных за весь период времени. Статистический анализ показал, что большинство наблюдаемых молекул — 81 процент — не колеблются по количеству постоянно, а значительно изменяются примерно через два возраста. «В середине 40-х и 60-х годов, похоже, именно там происходило большинство изменений», — сказал Снайдер.
В рамках исследования ученые наблюдали изменения в молекулах и микробах, включая белки, метаболиты и липиды, которые связаны с сердечно-сосудистой функцией, иммунной системой, обменом веществ, кожей и мышцами.
Ученые обнаружили, что изменения в молекулах, связанных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, метаболизмом кофеина, а также кожей и мышцами, наблюдались в обоих возрастах, но были и некоторые различия между двумя возрастами. Для участников в возрасте около 40 лет, например, заметные изменения включали те, которые наблюдались в молекулах, связанных с метаболизмом алкоголя и липидов (или жиров). У людей в возрасте 60 лет наблюдались заметные колебания в молекулах, связанных с иммунной регуляцией, функцией почек и метаболизмом углеводов.
Снайдер сказал, что молекулярные изменения, наблюдаемые в 60-х годах, не удивительны. «Тогда включается множество возрастных заболеваний: сердечно-сосудистые заболевания, рак», — отметил он.
Но изменения, наблюдавшиеся в 40-е годы, по словам Снайдера, поначалу были удивительными. Разбив результаты исследования по полу, авторы обнаружили, что сдвиг также наблюдался у мужчин в возрасте около 40 лет, сбрасывая со счетов возможность того, что драматические изменения могут быть объяснены исключительно наступлением менопаузы или перименопаузы у женщин.
«Оглядываясь назад, можно сказать, что это имеет интуитивный смысл», — сказал Снайдер, имея в виду молекулярные сдвиги, наблюдавшиеся у обоих полов в середине 40-х годов. «Люди, которые много занимаются спортом, понимают, когда им исполняется 40 лет, что они уже не совсем те, что были в 20 лет».
Точная причина того, почему эти молекулярные изменения кластеризуются в середине 40-х и 60-х годов, неясна. Но авторы исследования говорят, что их результаты показывают, что с 40 лет люди получают особую пользу от заботы о своем здоровье. Это включает в себя регулярные медицинские осмотры — не реже двух раз в год, как только вам исполнится 40 лет, советует Шен, — а также внесение коррективов в образ жизни.
«Например, если вы знаете, что ваш углеводный обмен нарушается, вы можете кое-что с этим сделать: изменить свой рацион», — говорит Снайдер, который обычно советует людям среднего возраста заниматься спортом и питаться здоровой пищей.
«Мы обнаружили, что способность к метаболизму алкоголя и кофе снижается примерно в возрасте 40 и 60 лет», — сказал Шен, предположив, что люди в этом возрасте выиграют от сокращения потребления и того, и другого. Некоторые люди, которые когда-то могли выпивать несколько чашек кофе в день и не иметь проблем со сном, могут внезапно обнаружить в свои 40 лет, что одной чашки кофе достаточно, чтобы помешать хорошему ночному сну в ту ночь.
Дэвид Клэнси, преподаватель биогеронтологии в Университете Ланкастера в Англии, который не участвовал в исследовании, сказал, что исследование может помочь дать представление о причинах старения, определяя, какие молекулы напрямую связаны с возрастными заболеваниями. «В конечном счете, конечно, это может помочь определить терапевтические цели», — сказал Клэнси в электронном письме во вторник.
Клэнси отметил, что молекулы, проанализированные в этом исследовании, часто связаны с возрастными заболеваниями и такими характеристиками, как тромбоз и сердечно-сосудистые заболевания, стабильность кожи и мышц, иммунное старение, функция почек и углеводный обмен.
Авторы предупреждают, что некоторые из наблюдаемых молекулярных изменений, такие как способность метаболизировать алкоголь, могут быть связаны с поведенческими изменениями, происходящими примерно в том же возрасте, в отличие от факторов, непосредственно связанных с биологией возраста. «Мы не всегда знаем, что является причиной и следствием», — сказал Снайдер, указав на возможность того, что люди просто потребляют больше алкоголя в этом возрасте.
Авторы также предупредили, что продолжительность исследования была слишком короткой для отслеживания изменений, которые разворачиваются на протяжении десятилетий. Долгосрочные исследования, по их словам, могут дать лучшее представление о том, как наблюдаемые молекулярные изменения согласуются с долгосрочными изменениями функциональных возможностей, возникновения заболеваний и рисков смертности. Количество участников также было относительно небольшим.
Исследователи надеются лучше понять факторы, вызывающие эти молекулярные изменения, сказал Шен. «Если мы сможем найти движущие силы этих изменений, мы даже сможем найти способы замедлить или даже обратить вспять движущие силы старения в эти два временных момента».