Перед тем, как начать, давайте сразу договоримся: в том что считать биологическим старением, сколько людей, столько и мнений. Даже ученые на сегодняшний день не во всем друг с другом согласны, и это нормально. Буквально так и работает научный метод — накапливаются факты, на фактах строятся теории, накапливается больше фактов, старые теории отвергаются, и принимаются новые. Биогеронтология здесь оказывается совсем молодой областью знания, пышущей фактами, гипотезами и теориями. Один из её фундаментальных аспектов мы и разберём, а именно окунёмся в историю того, что считать признаками старения, и что можно исследовать у наших питомцев.
Что такое биомаркеры старения и какие они у кошек и собак?
В 2013 году, и позже, в 2023, вышли два больших научных обзора за авторством команды Карлоса Лопеса-Отина. Эти обзоры сформировали вектор понимания научным сообществом вопроса о биомаркерах старения. Так, биомаркеры были определены как признаки, соответствующие трём главным условиям:
- зависят от времени и сопровождают процесс старения;
- ускоряют старение при их искусственной активации (например, в экспериментах);
- если применить к ним терапевтическое воздействие, то они замедляют, останавливают или обращают старение вспять.
На таком механистическом взгляде на признаки старения была построена основная на сегодняшний день и пока самая рабочая концепция старения. Фактически, она гласит: старение — результат множественных изменений внутриклеточной биохимии, развивающихся с течением времени и отражающихся на клеточном, тканевом, органном и системном уровне.
А как в этом случае обстоят дела с биомаркерами старения у собак и кошек? Вопрос сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Да, мы определённо можем сделать качественный перенос всех фундаментальных признаков старения с человека на наших питомцев — это позволяет нам сделать сравнительная филогенетика.
Каким бы, на первый взгляд, далёким ни выглядело наше генетическое родство с питомцами, оно всё ещё многократно ближе, чем родство с круглыми червями (на которых исследовано уже больше 1000 геропротекторов) или с гидрами, поэтому любой исследователь старения собак и кошек может с уверенностью заявить: биомаркеры старения работают у них, и работают ровно по тем же механизмам и правилам, что и в человеке.
Но в чём же подвох? Подвох в том, что в биологии нет ничего, что работало бы и интерпретировалось однозначно у разных видов организмов в 100 % случаев. Другими словами, некоторые аспекты физиологии хищников (как, например, чувствительность клеток к углеводам) всё же накладывают корректирующие отпечатки на признаки старения, и, как следствие, требуют отдельного изучения и отдельных исследований.
Динамика биомаркеров и продолжительность жизни?
Давайте попробуем декомпилировать стандартный longevity-эксперимент (здесь и далее «longevity» — «продолжительность жизни»). Допустим, мы задались целью создать подход (корм или лекарство), способный продлить жизнь. Мы набираем контрольные и экспериментальные группы: одной группе даём плацебо, другую группу подвергаем нашей терапии, и ждём. Чего ждём? Ждём, когда все умрут естественной смертью. Несмотря на безрадостный финал, для longevity-эксперимента это самый простой дизайн и, как правило, самый однозначный. Но что, если участники в нашем эксперименте не круглые черви (Caenorhabditis elegans), которые живут 2-3 недели, а гренландские киты (Balaena mysticetus) со средним сроком жизни 200 + лет? Да, статистику по такому эксперименту придётся делать уже пра-пра-правнукам изначальных экспериментаторов.
В современной науке, к сожалению, поставить эксперимент даже длиной в 10 лет — непозволительная роскошь, чего уж там говорить о 80 и 100 годах. На помощь в такой ситуации приходят биомаркеры старения. Фактически, если исследователи взялись изучать старение долгоживущих видов (кошки и собаки в том числе), то им не нужно ждать десятилетие, чтобы подтвердить эффективность лекарства от старости или anti-age корма, достаточно удостовериться в том, что на фоне воздействия биомаркеры достоверно меняются в нужную сторону (хорошие растут, плохие снижаются).
Изменения биомаркеров старения, таких как длина теломер или уровень воспаления, могут отражать продолжительность жизни, но эта связь не всегда простая. Исследования показывают, что некоторые биомаркеры помогают предсказать, как долго человек или животное может прожить, особенно если учитывать здоровье на протяжении жизни (healthspan) и общую продолжительность жизни (lifespan). Однако не все биомаркеры одинаково точны, и их предсказательная способность может различаться в зависимости от возраста, здоровья и даже популяции. Например, биомаркеры, связанные с сахаром в крови, могут быть менее связаны с продолжительностью жизни, чем маркеры воспаления.
В целом, исследователи больше склоняются к тому, что изменения биомаркеров старения действительно отражают продолжительность жизни, но это требует дальнейших исследований и аккуратной интерпретации.
Практическое применение анализа биомаркеров и измерения биологического возраста.
Биомаркеры, биомаркеры, а как их посмотреть у себя или своего питомца? Хороший вопрос. Если убрать всю научную сложность идеи, то получится, что биомаркеры — это некоторые анализы, которые можно сделать в специализированной лаборатории. На какие-то биомаркеры анализы более простые и доступные, на какие-то, напротив, требуют дорогого оборудования и команды квалифицированных специалистов. Клинически, сдача таких анализов позволит оценить главный результирующий показатель — биологический возраст (БВ). БВ отражает физиологическое состояние организма, которое может отличаться от хронологического возраста (ХВ). В отличие от ХВ, который просто отсчитывает годы, БВ учитывает здоровье органов, систем, клеток и тканей; важен для клинического мониторинга, профилактики возрастных заболеваний (сердечно-сосудистых, диабета, рака, болезни Альцгеймера) и оценки вмешательств, направленных на продление здоровья и жизни.
Биологический возраст на основе биомаркеров старения измеряется с помощью часов старения. Часы старения — это алгоритмы, которые используют биомаркеры для оценки БВ. Они основаны на различных типах данных и имеют разные клинические применения.
Вот примеры некоторых из них:
- Часы Хорвата: Используют 353 CpG-сайта, корреляция с ХВ r ≈ 0,96 .
- PhenoAge: 513 CpG-сайтов, корреляция r = 0,94, предсказывает смертность от всех причин и онкологические заболевания.
- GrimAge/GrimAge2: Превосходят клинические биомаркеры в предсказании смертности .
- Dunedin Pace: 173 CpG-сайта, используется для оценки вмешательств в старение, ICC > 0,87.
Часов разных много, и в примерах указаны только эпигенетические часы старения, для особо заинтересованных больше почитать можно тут.
Заключение
Биомаркеры старения — важный инструмент в работе исследователей, желающих помочь людям и их питомцам прожить долгую и счастливую жизнь. Именно динамика биомаркеров старения, наблюдаемая в экспериментах, позволяет учёным искать эффективные подходы и методы продления жизни, а неэффективные отбрасывать. У близкородственных видов животных биомаркеры не имеют фундаментальных отличий, но всегда требуют некоторых поправок и коррективов на особенности физиологии. Отслеживание биомаркеров старения с помощью анализов поможет питомцам и их владельцам лучше оценить собственное здоровье и потенциальную продолжительность жизни.
Держите биомаркеры под контролем, и будьте здоровы.