Сонна артерія «видала» біологічний вік людини
Російські вчені розробили новий спосіб визначення біологічного віку людини. До складу дослідницької групи входили фахівці з Інституту молекулярної біології РАН , Російського геронтологічного науково-клінічного центру , МФТІ та інших престижних наукових центрів, обстеження виконувалися в Національному центрі профілактичної медицини і Центрі геронтології. Стаття була опублікована в журналі Aging. За твердженнями вчених, визначення біологічного віку зіграє велику роль у розвитку методик боротьби зі старінням.
Біологічний вік - поняття, що відображає стан організму. Для здорового середньостатистичної людини він відповідає його хронологічним віком, тобто віку «за паспортом». В процесі старіння ці два показники можуть розходитися з огляду на різних чинників: навколишнього середовища, шкідливих звичок, прояви спадкових захворювань. На сьогодні не існує єдиного способу виявлення біологічного віку. І вчені, і медики знаходяться в пошуку такого критерію, який би досить точно і стабільно відбивав стан якщо не всього організму в цілому, то принаймні окремих його систем.
В основі дослідження лежали дані УЗД сонної артерії людини і тонометрии. За допомогою машинного навчання була отримана формула, здатна передбачати вік у здорових людей з точністю в 6,9 року для чоловіків і 5,9 року для жінок. Також в дослідженні були проведені тести на хворих на гіпертонію і діабет другого типу. Результати тестування показали, що біологічний вік у страждаючих даними захворюваннями в середньому на три роки вище їх реального віку.
«Проблему визначення біологічного віку людини намагаються вирішити вже не одне десятиліття. Найбільш точні на сьогодні методики, що базуються на даних про стан ДНК клітин (так звані "епігенетичні годинник"), дозволяють прогнозувати вік із середньою помилкою менш трьох років). Однак вони вимагають дорогого устаткування і підготовки фахівців, а тому все ще не використовуються в медичній практиці. Наша ж методика базується на тій інформації, яку може про пацієнта отримати будь-яка сучасна клініка », - каже керівник лабораторії генетики старіння і тривалості життя ЦЖС МФТІ Олексій Москальов.
Автори дослідження як джерело інформації про організм вибрали серцево-судинну систему, а саме такі параметри, як мінімальна товщина середнього шару в тканини сонної артерії, швидкість пульсової хвилі, ширина сонної артерії (ступінь стенозу) і індекс аугментації - відношення піків тиску в пульсової хвилі . Всі вони окремо широко використовуються для діагностики і є індикаторами атеросклерозу, гіпертонії, кальциноза, діабету та інших захворювань. Вибір був зроблений після проведення кореляційного аналізу - методу, за допомогою якого вимірюється тіснота зв'язку між різними змінними.
Підсумком роботи вчених стала формула, в якій біологічний вік виражений з деякими коефіцієнтами через ці чотири важливі фактори. Підбір коефіцієнтів здійснювався за допомогою машинного навчання, а саме робастной регресії. Використовувалися дані про 303 пацієнтів віком від 23 до 91 року, які проходили обстеження в Центрі профілактичної медицини в Москві в 2012 році. Серед них 199 жінок і 104 чоловіки. Суть методу робастної регресії схожа зі знайомим нам зі шкільної лави методом найменших квадратів - це спроба наблизити експериментальну залежність деякою формулою, тобто підібрати змінні у формулі так, щоб вийшла крива максимально відповідала експериментальними даними. Однак є корінні відмінності, які роблять робастний регресію більш кращою. Методи машинного навчання давно використовуються для оцінки біологічного віку. Останнім часом стали популярні глибокі нейромережі, які дозволяють будувати моделі високої якості. Проте, їх застосування не завжди виправдано. Наприклад, для їх навчання потрібно дуже багато вимірів, що в умовах клінічної практики не завжди можна досягти.
Біоінформатики Олександр Фединця, співробітник Інституту молекулярної біології ім. В. А. Енгельгардта РАН, перший автор статті, уточнює: «Ми застосували нелінійну робастний регресію, яка не використовує апріорних припущень про розподіл залежною змінною, тому стійка до викидів і в силу малого числа відібраних факторів може бути навчена з використанням невеликої кількості даних. Ця модель, крім непоганий точності, демонструє також просту інтерпретацію результату: можна абсолютно точно сказати, наскільки зміниться передбачений вік при зміні Реальні показники можуть відрізнятися. Варто відзначити, що найважливішу роль все ж відіграють якісні дані. Завдяки великій базі даних з безліччю біомаркерів ми змогли виділити найбільш сильні чинники, які допомогли досягти низької помилки передбачення навіть при використанні відносно простий і компактної моделі ».
Малюнок: Відхилення біологічного віку від хронологічного у діабетиків (зліва), здорових (посередині) і гіпертоніків (праворуч). (Експериментальні дані)
Як перевірки коректності нової методики вчені вирішили порівняти показники біологічного віку, обчислені ними, з іншими методами оцінки стану організму. Кореляція між розрахованим біологічним віком і «Framingham CVD score» - оцінкою ризику серцево-судинних захворювань, заснованої не так на ехографії аорти - виявилася вищою, ніж кореляція з хронологічним віком. Також було проведено порівняння і з іншими методами обробки тих же даних, що використовували вчені у своєму дослідженні: результати роботи порівняли зі статистичними методом Клемер-дуба. І знову кореляція результатів з біологічним віком виявилася вищою, ніж з хронологічним.
Коментує співавтор статті, директор Російського геронтологічного науково-клінічного центру Ольга Ткачова: «Так як джерелом інформації є тільки серцево-судинна система, уточнення біологічного віку вимагає додаткових досліджень, які враховують інші фактори. Однак останні дослідження показали , Що зв'язок стану судин з біологічним віком виявилася навіть вищою, ніж зв'язок з хімічним складом крові ».
У сукупності з тим фактом, що за статистикою Всесвітньої організації охорони здоров'я саме захворювання серцево-судинної системи стають основною причиною смерті в процесі старіння, можна стверджувати, що розроблена вченими методика є ефективним методом визначення біологічного віку. А можливість швидко та надійно дізнаватися біологічний вік є запорукою успішного розвитку боротьби зі старінням.