Клинические биомаркеры старения

Авторы:

Андреза Бартке, Луиджи Ферруччи, Винсент Джампапа

История:

Ученые стремятся определить наиболее точные биомаркеры старения. Так еще в 80-х годах прошлого старения Оловников А.М. отметил укорочение теломер в качестве биомаркера старения. В последние годы сделано много открытий молекулярных биомаркеров. Так, специалисты из King’s College London впервые выделили в крови 22 молекулярных биомаркера старения. А ученые Школы медицины Стэнфордского университета в крови старых мышей обнаружили вещества, вызывающие в мозге молодых животных изменения, свойственные мозгу старых. Эти вещества, уровень которых повышается с возрастом, как представляется, подавляют способность мозга производить новые нейроны, играющие важную роль в формировании памяти и в способности к обучению. Ученые из Университета Ливерпуля создали новую методику, которая поможет другим исследователям отыскать гены, отвечающие за процесс старения. Они смогли определить гены в различных тканях людей и животных, подвергаемых многократному старению.

Пример:

Ученые стремятся сделать возможным, чтобы каждый человек смог самостоятельно регулировать процессы старения в своем организме. На сегодняшний день предложено более 100 возможных биомаркеров старения. Клинические тесты на наличие некоторых биомаркеров уже доступны даже в нашей стране: например, определение биомаркеров для некоторых возраст-зависимых и онкологических заболеваний.

Описание:

Биомаркеры старения можно рассматривать на четырех уровнях: физиологический, клеточный, молекулярный и хромосомный. Физиологические биомаркеры включают основные показатели функционирования организма: проверка зрения и слуха, мышечная масса, гибкость, аэробная выносливость и другие.

Чтобы определить биомаркеры старения на клеточном уровне необходимо взять биопсию кожи на участках кожи, которые сохранились лучше всего. Определить нужно количество и качество возрастных изменений в строении всех слоев кожи: состояние эпидермиса, жировых желез, содержание коллагена и эластичность кожи.

На молекулярном уровне можно уже определить более точные биомаркеры старения. Для этого необходимо взять анализ на ключевые гормоны: гормон роста человека, тиреоидный гормон, Q10,чувствительность к инсулину, белки теплового шока, анализы крови на онкогены, сывороточные уровни антиоксидантов.
Биомаркеры старения на хромосомном уровне включают определение позиции теломер и скорости распада ДНК.

Ученые из Международного института долголетия разработали анализ крови, который будет способен отслеживать повреждения ДНК, которых укажет какое воздействие оказывает терапевтическая борьба со старением на уровне ДНК.
Хотелось бы подробнее остановиться на некоторых перспективных биомаркерах старения.

Гормон роста

Одним из возможных биомаркеров старения является гормон роста, поскольку хорошо известно, что уровень этого гормона снижается при старении.

Полагают, что подобное снижение уровня гормона роста ответственно за возраст-зависимые накопления жировой ткани и снижение мышечной ткани, а также уменьшение содержания минералов в костях. Таким образом, можно заключить, что пониженный уровень гормона роста ведет к ускоренному старению.

Так, в лаборатории Андреза Бартке (Andrjez Bartke, Факультет физиологии Медицинской школы Университета Южного Иллинойса) было показано, что мыши с нарушенной функцией гипофиза живут дольше контрольных, а сверхпродукция гормона роста приводит к сокращению продолжительности жизни.

Накопление AGE

AGE (конечные продукты гликирования) способны повреждать клетки различными способами: нарушения функций белков за счет модификации, сшивки белков, индукция образования свободных радикалов, активация иммунного ответа.

Накопление AGE продемонстрировано на примере разных тканей у людей, больных диабетом. Более того, исследователи из лаборатории доктора Монниера (Кливленд, США) показали, что накопление AGE может быть использовано как маркер ранней гибели мышей.

Повышение уровня интерлейкина-6

При старении существенно активируются воспалительные цитокины: Интерлейкин-6 (IL-6), фактор некроза опухолей TNF-a, IL-1. В то же время происходит уменьшение в крови уровня гормона тестостерона.

В работе доктора Ферруччи (Luigi Ferrucci, Отдел клинических исследований госпиталя Харбор) была исследована популяция из 473 пожилых мужчин и проанализированы взаимодействия между уровнем тестостерона и IL-6.

Была обнаружена обратная зависимость между уровнем тестостерона и рецептором IL-6, увеличивающим активность самого цитокина IL-6. При этом не было обнаружено связей с другими маркерами воспаления. В других лабораториях были получены данные о связи повышенной экспрессией IL-6 с возрастной катарактой, а также связи увеличения риска смертности в группе пожилых и повышением уровня IL-6.

Дополнения и критика:

Ученые определили множество биомаркеров старения, однако ни один биомаркер не является самостоятельным: только комплекс показателей могут отразить действительную картину старения. По отдельности ни один биомаркер не дает точного прогноза, оценки смертности или ожидаемой продолжительности жизни, а также выбора оптимального терапевтического вмешательства при том или ином заболевании. Поэтому сейчас ученые стремятся найти более информативные биомаркеры старения для оценки риска возникновения и прогнозирования исхода заболеваний.

Публикации:

• McCarrey, Anna, et al. «Interleukin-6 (IL-6) is associated with longitudinal rates of cortical thinning." Alzheimer’s & Dementia: The Journal of the Alzheimer’s Association 9.4 (2013): P307.
• Imbert, Isabelle. «Biomarkers and aging." Biomarkers in medicine 8.5 (2014): 621–623.
• Zhang, Wei-Guang, et al. «Select aging biomarkers based on telomere length and chronological age to build a biological age equation." Age 36.3 (2014): 1201–1211.
• Mishur, Robert J., and Shane L. Rea. «Applications of mass spectrometry to metabolomics and metabonomics: Detection of biomarkers of aging and of age‐related diseases." Mass spectrometry reviews 31.1 (2012): 70–95.