Новые эпигенетические часы оценивают внутренний ресурс организма по метилированию ДНК из слюны или крови

В 2015 году ВОЗ ввела новый параметр для оценки общего физического и ментального состояния организма — внутренний ресурс (intrinsic capacity). Значения этого показателя достигают пика в молодости, а его снижение служит стандартизированной характеристикой функциональных отклонений при старении. Измерение внутреннего ресурса призвано сместить усилия здравоохранения с терапии острых патологических состояний на их предотвращение и профилактику. Однако количественная оценка этого параметра современными методами требует наличия оборудования и квалифицированного персонала, а молекулярные и клеточные механизмы, лежащие в основе его снижения с возрастом, до сих пор плохо изучены.

Ученые из Франции и США разработали инструмент для определения внутреннего ресурса по метилированию ДНК. В исследование включили данные 933 человек из когорты INSPIRE Translational (INSPIRE-T), возраст участников — от 20 до 102 лет. Соответствующая статья вышла в журнале Nature Aging.

Опираясь на клинические данные, авторы исследования разработали шкалу внутреннего ресурса, которая включает комбинированную оценку ослабления с возрастом функций в пяти областях: когнитивные способности, физическая активность, сенсорное восприятие (зрение и слух), психологическое состояние и жизненная сила (витальность). Общая оценка внутреннего ресурса может принимать значения от 0 до 1, отражая наихудшее и наилучшее состояние здоровья, соответственно. Все пять показателей шкалы снижались с возрастом, при этом наиболее слабая корреляция была выявлена для психологического аспекта, а наиболее сильная — для суммарного показателя.

Оказалось, что мужчины в среднем имеют более высокие показатели в психологическом и витальном компонентах, а женщины — в сенсорном. Для когнитивных способностей и физической активности не выявили статистически значимых различий между полами. При этом у женщин раньше наступает снижение сенсорного восприятия (в 42 года против 67 лет у мужчин), тогда как у мужчин отмечено более раннее ослабление когнитивных функций (72 против 86 лет).

Также авторы получили данные о паттернах метилирования ДНК участников, чтобы по этим данным построить предсказательную модель. Наилучшей точности предсказания они добились, включив в модель 91 CpG-островок — сайт метилирования. Оценка внутреннего ресурса по метилированию ДНК показала значительную корреляцию с возрастом (коэффициент корреляции r составил –0,92), однако уровень метилирования отдельных CpG-островков практически никак не соотносился с количеством прожитых лет.

Ученые сравнили разработанную прогностическую модель с уже известными эпигенетическими часами первого и второго поколений: часы Хорвата или Ханнума, PhenoAge и GrimAge. Наибольшее совпадение было обнаружено с часами Ханнума и PhenoAge. Дополнительный анализ показал, что точность оценки внутреннего ресурса не отличается при использовании в качестве исходного биоматериала слюны или крови, что позволит сделать метод неинвазивным.

Интересно, что наиболее высокий уровень метилирования ДНК, ассоциированного с повышенной экспрессией, был обнаружен для гена CD28 — поверхностной молекулы CD4⁺ и CD8⁺ Т-лимфоцитов, которая участвует в их активации. Хорошо известно, что потеря CD28 характеризует ослабление функции иммунной системы с возрастом (иммуносенесценцию). В целом, гены, ассоциированные с высокой оценкой внутреннего ресурса, в основном участвуют в иммунном ответе и активации Т-клеток. Это позволяет заключить, что старение иммунной системы вносит наиболее значительный вклад в общее снижение функции организма с возрастом.

Разработанный показатель также продемонстрировал более высокую взаимосвязь с повышенным риском смертности от таких распространенных причин, как сердечно-сосудистые заболевания и инсульт, по сравнению с уже существующими эпигенетическими часами. Основываясь на оценке риска смертности от всех причин, ученые установили, что при высоких значениях внутреннего ресурса человек проживет в среднем на 5,5 лет дольше, чем при низких. Этот показатель отрицательно коррелировал с уровнями С-реактивного белка (CRP) и интерлейкина-6 (IL-6), отражающих воспалительный фон, а также маркерами нейродегенерации. Оцененный уровень внутреннего ресурса был снижен у курящих людей.

Помимо этого, авторы обнаружили, что люди с более высоким показателем внутреннего ресурса потребляли больше пива и рыбы с темным мясом, к которой относятся скумбрия, лосось и сардина.

Таким образом, авторы публикации разработали эффективный инструмент для оценки так называемого внутреннего ресурса, отражающего общее состояние физического и ментального здоровья. Они рассчитывают, что созданные ими эпигенетические часы окажутся полезны для исследований старения и долголетия человека, а также в клинической практике.

Два месяца низкокалорийной веганской диеты замедляют эпигенетическое старение