Издателското дружество "Алпина" не измисля издаването на книгата срещу часовниковата стрелка на научната журналистка Полина Лосева. TASS публикува откъс за това как учените търсят признаци на стареене в тялото.
Издателство * Алпина белетристика *.
Съберете ги всички
През 2001 г. се появи първият „индекс на чупливост“, един от най-простите маркери на стареенето. Изследователите тествали голяма извадка от хора за пет признака на чупливост: неволно отслабване, слаба сила на сцепление, бавно ходене, чувство на умора и неактивност. Тези, които отговарят на поне три критерия, авторите на критерия считат за чупливи. Те са имали по-висок риск от лошо здраве, хоспитализация и смърт. Онези, които отговаряха само на една или две характеристики, получиха междинен статус на нестабилност. Този първи по рода си критерий все още не позволяваше да се оцени точният риск за всеки от субектите, но с негова помощ вече беше възможно да се измери рисковете за населението като цяло и отделните му групи.
Промоционално видео:
По-късно въз основа на тази идея нараства цяла гора от индекси на нестабилност. Оттогава броят на функциите стана значително по-голям и може да достигне стотици, но принципът остава същият. Всяка функция е параметър, който:
а) е дефект в здравето (а не свойство на начина на живот, като тютюнопушенето);
б) се среща по-често с възрастта;
в) се среща най-малко 1% от населението.
Сумата от знаците трябва да обхваща различни области от работата на тялото, тоест не само физическото състояние, но и психическото и психическото здраве на човек. Всъщност тези индекси измерват броя на недостатъците / нараняванията в човешкото тяло, поради което понякога се наричат дефектни индекси. Всяка от десетки или стотици черти се оценява по скалата от 0 до 1, а обектът получава оценка за чупливост, която расте с напредване на тялото.
Индексът на чупливост е квинтесенцията на медицинския подход към стареенето, който разглежда старостта като съвкупност от заболявания, свързани с възрастта. Поради това такива индекси често се използват в медицинската работа и те вършат добра работа, като прогнозират например нуждата на възрастен човек от интензивни грижи. В редки случаи те работят и за млади хора, тъй като всеки дефект, всяка свързана с възрастта болест сериозно влошава степента им на оцеляване. Въпреки това с тяхна помощ е трудно да се предвиди нещо различно от риска от смърт, така че за сравнително здрави хора те са малко полезни. Освен това индексите за чупливост не ни казват нищо за причината за стареенето и измерват само последствията от това.
Независимо от това, самият принцип - да се използва не един параметър, а сборът от маркери - със сигурност е верен, защото отчита хетерогенността на населението. И сега изследователите се опитват да създадат многовариантни модели за оценка на биологичната възраст.
Например в американското проучване CALERIE, което е посветено на ограничаване на калориите, учените проследяват 18 различни признака: от количеството на холестерола и хемоглобина до здравето на лигавиците. За всеки от тях те изградиха крива на промяна от 26 до 38 години и изградиха модел, който предвижда биологична възраст въз основа на сумата от промени във всички параметри, умножена по определени коефициенти. Опитите за оценка на биологичната възраст на всеки отделен участник показаха, че популацията дори на млади хора е силно разнородна. Според експериментаторите биологичната възраст на субектите, която според паспорта е на 38 години, може да бъде от 30 до 50. В това проучване е особено важно учените да работят с млади здрави хора, при които рискът от смърт или развитие на болести е почти невъзможно да се прецени. Вероятно,в близко бъдеще ще се появи такъв сложен маркер за възрастта. Единственият въпрос е какви конкретни параметри ще бъдат включени в него.
Той ни смята
Какво означават 5, 10 или дори 100 параметъра в сравнение със сложността на организацията на човешкото тяло? За да не се притесняват да изберат най-точните биомаркери, редица учени използват коренно различен подход за изчисляване на биологичната възраст - изкуствен интелект. Напоследък има много работи, в които лекарите учат невронните мрежи да диагностицират голямо разнообразие от заболявания, така че защо да не ги прилагат при стареене?
В САЩ това се прави от група изследователи, водени от учения Алекс Жаворонков. Те тренират изкуствен интелект при голямо разнообразие от признаци на стареене. Например през 2018 г. го научиха как да измерва възрастта на човек от снимка на лице. Като разпознава окото и околната кожа, програмата определи възрастта с точност от две до пет години. В същото време най-значимата черта се оказаха бръчките в ъгъла на окото: веднага след като бяха затворени в снимки, за невронната мрежа възрастните хора започнаха да приличат на малки деца.
През 2019 г. групата на Жаворонков взе кръвни изследвания. Параметрите, които те измерват, приличат на стандартен биохимичен тест: количеството на различни кръвни клетки, концентрацията на протеини, мазнини, глюкоза и метаболитни продукти - урея, креатинин (метаболитен продукт в мускулите, който обикновено се отделя от бъбреците), билирубин (отпадъчен хемоглобин). И отново, изкуственият интелект определя възрастта на субектите с точност от шест години.
По пътя се оказа, че за различните полове и етнически групи е необходимо да се вземе предвид различен набор от маркери. Например концентрацията на натрий играе важна роля при изчисляването на възрастта на южнокорейците, но не зависи значително от възрастта на източноевропейците. И това е още една особеност, която трябва да се има предвид, когато имаме работа с биологична възраст: струва си да се проверява всеки път, въз основа на коя извадка е разработен методът за нейното определяне. Това, което прави старото китайско, не е задължително да работи за индианеца.
На следващо място са микробите. Въпреки факта, че все още не сме сигурни как точно различни представители на чревната микрофлора влияят върху човешкото здраве, изкуственият интелект вече ги е преброил. Сравнявайки относителния брой различни видове бактерии в червата на хората, невронната мрежа се е научила да определя възрастта с точност от около четири години.
Интересно е, че връзката на определени микроби с определянето на възрастта не зависи от това дали те са полезни за здравето или, напротив, вредни. В този смисъл „приятелски стареещите“бактерии изглеждат особено любопитни. Това вероятно са същите току-що придобити чревни обитатели, за които говорихме в глава „Микроби“и които запазват необходимото разнообразие в рамките на стареещия организъм и поддържат възпалението на желаното ниво. Но е възможно и друго обяснение: тези микроби може да са отражение не толкова на старостта, колкото на начина на живот на поколението, което сега е навлязло в напреднала възраст: ниска физическа активност, висока консумация на захари и преработени храни. И ако това е вярно, тогава в бъдеще учените ще трябва да коригират метода за определяне на възрастта, не само в зависимост от пола или расата, т.е.но и от поколението и неговия начин на живот.
Работата с изкуствения интелект със сигурност ще разшири зрителното поле и ще разкрие какво липсват класическите методи. В същото време не всички параметри, които се измерват, отговарят на критериите за биомаркери. Следователно невронната мрежа, способна да определи възрастта на човек, се оказва много полезна функционално, но повдига много въпроси от биологична гледна точка.
Кои от параметрите, които AI взема предвид, са наистина важни? Кои са свързани с причините за стареене и които отразяват само начина на живот? Сега изкуственият интелект се ръководи от непонятен за нас алгоритъм и произвежда неподдържани прогнози, като гръцкия гадател. За да получим основание да повярваме на неговите прогнози, тепърва ще изолираме и тестваме основните маркери, на които той разчита.
Трудности с преобразуването
Списъкът с потенциални маркери на биологичната възраст не свършва дотук. Отпадъци от ДНК, циркулиращи в кръвта, количеството на остатъците от захар върху извънклетъчните протеини и дори характеристиките на мозъка при ЯМР сканиране се предлагат като кандидати. Едно скорошно проучване изчислява възрастта на мозъка според количеството консумиран кислород за единица глюкоза. Разграждането на глюкозата без участието на кислород се смята за "детски" знак, а дишането с пълно кислород се смята за "възрастен". Този метод прогнозира възрастта с точност само 8,5 години, но мозъкът на жените беше средно четири години по-млад от този на мъжете. Има много такива примери и броят на кандидатите за биомаркери продължава да расте.
Проблемът е, че техните прогнози не се съгласяват добре помежду си. И ако в рамките на всяка група маркерите все още могат да бъдат доведени до общ знаменател - например, всички видове епигенетични часовници могат да бъдат калибрирани еднакво - тогава разликите между групите остават дълбоки. В различни проучвания те се държат различно: в някои проучвания часовниците на Ханам (но не и на хървати) предсказват риска от намалени умствени способности и двигателни умения, в друга работа само часовниците на Хърватия са свързани с риска от сърдечно-съдови заболявания и затлъстяване. В третото проучване индексът на чупливост е много по-точен при определяне на биологичната възраст, отколкото часовете за метилиране, а в четвъртото, нито един от маркерите не успя да предвиди някой от възрастовите признаци достатъчно точно.
Може би въпросът е в тясната „специализация“на повечето биологични маркери, които са показателни само в „тяхната“област. Концентрациите на липиди са тясно свързани със затлъстяването, ЯМР на мозъка - с интелигентност, дължина на теломерите - с регенерация и т.н. Но ако това е така, можем ли да преценим рисковете за организма като цяло според възрастта на един орган или орган?
Строго погледнато, не сме сигурни, че всички части на човешкото тяло остаряват със същата скорост и за да говорим за това, трябва да имаме общ параметър за стареене за всички. Например, епигенетично, повечето тъкани (макар и не всички) са приблизително на една и съща възраст, но броят на стареещите клетки в тях е различен.
В този смисъл е интересно да наблюдаваме пациенти, претърпели кръвопреливане или трансплантация на органи - след това в телата им се намират клетки от различна биологична възраст. Измерванията показват, че да бъдеш в едно и също тяло не изглажда разликата във възрастта. И ако донорът е бил по-млад от реципиента, тогава клетките му продължават да живеят в собственото си време, оставайки по-млади от околните тъкани - поне според епигенетичния часовник.
Така или иначе, все още няма единна мярка за всички органи, както няма единствен биомаркер, подходящ за всички експерименти. Всеки използван параметър решава специфичния си проблем; в някои изследвания изследователите търсят специално отделни маркери за различни области от живота на тялото. И това има своя логика: колкото по-конкретен параметър измерваме, толкова по-добре разбираме как се формира и под влиянието на който може да се промени.
Когато се опитаме да намерим един маркер за целия организъм, веднага възниква въпросът: какво всъщност измерваме? Теломерите показват дали клетките са готови да се разделят, епигенетичният часовник показва колко добре клетката поправя своята ДНК или колко добре се запазват гените. Тези два маркера почти никога не съвпадат един с друг в прогнозите. Може би това предполага, че всеки маркер измерва дебелината на собствения си стълб на стареене - и тогава няма смисъл да се опитваме да ги свързваме.
Вероятно това е проблемът на биохакерите, които се опитват да измерват много параметри на тялото си и да ги настройват на „оптимални“стойности. Има невероятен брой маркери и всеки от тях поотделно може да не означава нищо (точно както всеки отделен регион от метилирана ДНК практически не е свързан с биологична възраст) или да даде резултати, които не съвпадат с други прогнози. Следователно е малко вероятно един ден да успеем да намерим един конкретен параметър, който ще отговори на всичките ни въпроси.
Ние се озоваваме в задънена улица: невъзможно е да намерим един маркер, еднакъв за всички, а много по-малки маркери все още не са добре съвместими един с друг и не предоставят биологични обяснения. Това е същият проблем, който се сблъсква с борците срещу стареенето: изглежда, че вече не ни е предопределено да отворим едно вълшебно хапче и едва ли е възможно да поправим всичко на части, както предполага Обри де Грей. Списъкът с промени, които сме съставили на страниците на тази част, не оставя надежда за лесен ремонт. В следващата част ще се опитаме да намерим средна позиция и да поговорим за това как търсенето на причините за стареенето помага да разберем какво може да се направи с нея и коя рецепта за „еликсира на младостта“изглежда най-правдоподобна днес.
