Știri medicinale

Vârsta noastră este o valoare ușor de calculat de la data nașterii noastre, dar este adesea necesară estimarea vârstei cuiva pe baza unui alt parametru.

Acesta poate fi cazul, de exemplu, atunci când se încearcă obținerea de informații despre făptuitor din resturi biologice de la un infractor, printre care vârsta poate fi importantă.

Se știe, de asemenea, că, pe lângă vârsta cronologică actuală a calendarului, există o așa-numită vârstă biologică, iar cele două valori pot diferi una de alta.

Vârsta biologică are o importanță majoră pentru sănătate, deoarece este strâns legată de apariția bolilor legate de vârstă (de exemplu, ateroscleroza, bolile cardiovasculare, diabetul de tip 2, boala Alzheimer și Parkinson, anumite tumori etc.).

Întrebarea este dacă există un biomarker cu care putem estima relativ exact vârsta și vârsta biologică.?

Îmbătrânirea este un proces intens cercetat și au fost deja propuși mai mulți biomarkeri pentru a estima vârsta. Poate că cel mai precis dintre acestea este Ceasul Epigenetic, dezvoltat de Steve Horvath de la Universitatea UCLA din California și, prin urmare, este numit și Horvath’s Clock.

În epigenetică, nu se examinează compoziția exactă a genelor, ci alte modificări și procese care le afectează funcția. Aceste modificări ale efectelor asupra mediului, deseori programate odată cu vârsta, sunt uneori aleatorii.

Dintre modificări, metilarea ADN este cea mai importantă pentru ceasul epigenetic.

Când regiunea de reglare a unei gene este metilată, aceasta determină, de obicei, mutarea genei.
ADN-ul este metilat în principal pe așa-numitele insule CpG, adică pe locurile în care se găsește guanina după citozină și acest lucru se repetă de multe ori (de exemplu, ... CGCGCGCGCGCG ...). Există 28 de milioane de astfel de insule CpG în genomul nostru.

Matematician și biostatist născut în Frankfurt Steve Horvath a reușit să identifice 353 de insule CpG al căror model de metilare a fost puternic corelat cu vârsta. În acest scop, el a dezvoltat un algoritm care poate determina vârsta surprinzător de precis prin determinarea modelului de metilare a insulelor 353 CpG și studiile ulterioare au arătat că este mai corelat cu vârsta cronologică decât orice biomarker (de exemplu, lungimea telomerului) dezvoltat pentru a estima vârsta . Pe baza cercetărilor, s-a dovedit că ceasul epigenetic sau Horvath dezvoltat în acest mod se corelează nu numai cu vârsta cronologică, ci și cu cea biologică și este probabil chiar potrivit pentru estimarea acesteia din urmă.

Descoperirea este interesantă în mai multe moduri și a condus la o serie de descoperiri importante și chiar neașteptate.

Vârsta epigenetică la vârsta embrionară zero și apoi crește proporțional cu vârsta, deși nu liniar, se corelează bine și cu diviziunea celulară în culturile celulare, în funcție de stocul genetic, adică rata modificărilor epigenetice este o caracteristică moștenită. Modificarea modelului de metilare în funcție de îmbătrânire este foarte rapidă în primul an de viață și apoi încetinește continuu și este de aprox. Devine chiar și după vârsta de 20 de ani. Oricine are acest proces mai lent decât media este mai tânăr decât vârsta sa cronologică și mai rapid decât vârsta sa biologică este mai mare decât vârsta sa cronologică. Prin examinarea a trei populații etnice diferite, s-ar putea demonstra că speranța de viață poate fi estimată și cu ceasul epigenetic.

Cea mai simplă determinare este din sânge atunci când este examinat modelul de metilare al celulelor albe din sânge,

dar Horvath Clock a fost dezvoltat dintr-un total de 8.000 de probe pe baza datelor de metilare din 51 de țesuturi și celule sănătoase diferite.

Principalul punct forte al metodei este că aceleași date și același algoritm trebuie aplicate tuturor țesuturilor și organelor. Ceasul epigenetic poate indica vârsta unui țesut dat cu o eroare medie de 3,6 ani, care este mai precisă decât orice metodă anterioară.

De asemenea, s-a demonstrat că majoritatea organelor din corp îmbătrânesc în mod coordonat, dar avem organe care îmbătrânesc puțin mai repede sau mai lent. Dintre organele umane, sânul feminin îmbătrânește mai repede decât media și cerebelul mai lent decât media pe baza ceasului epigenetic. În plus, există persoane ale căror organe îmbătrânesc mai repede decât media. Organele de îmbătrânire mai rapidă sunt mai susceptibile de a îmbătrâni odată cu înaintarea în vârstă, iar cele cu ore epigenetice mai rapide, speranțe de viață mai scurte, mai lungi și debut mai devreme sau mai târziu al bolilor legate de vârstă.

Există boli sau efecte asupra mediului care accelerează sau încetinesc aceste procese.

Ceasul epigenetic este „accelerat” de, de exemplu, infecția cu HIV și obezitatea patologică, fumatul, somn de calitate și cantitate inadecvate, sau sindromul Down sau sindromul Werner cunoscut din îmbătrânirea prematură ca boală monogenă.

De exemplu, în sindromul Down, un ceas epigenetic al unei tulburări cromozomiale din sânge și creier, studiat la persoanele de vârstă mijlocie, în medie cu 6,6 ani mai vechi decât cronologia sa, și la o vârstă mai tânără, pot apărea boli precum boala Alzheimer.

Speranța de viață a fumătorilor este, în medie, cu 10 ani mai mică decât cea a nefumătorilor, iar îmbătrânirea mai rapidă poate fi detectată și cu ceasul epigenetic.

Menopauza timpurie este asociată cu o vârstă epigenetică mai avansată decât media, iar îmbătrânirea mai rapidă a sângelui și a anumitor părți ale creierului poate prezice dezvoltarea bolii Alzheimer și Parkinson, unele tumori ale sângelui. Ceasul epigenetic la bărbați tinde să funcționeze mai repede decât la femei, astfel încât îmbătrânirea epigenetică mai rapidă a sângelui, a creierului și a mai multor țesuturi a fost observată la bărbați, dovadă fiind speranța de viață mai mare a femeilor.

Dar, din fericire, există un factor de mediu care încetinește ceasul epigenetic.

Acestea includ învățarea (adică învățământul superior care duce la îmbătrânirea mai lentă), activitatea fizică (sport), o dietă bogată în legume și fructe, consumul de carne de pește și, interesant, consumul moderat de alcool. Venitul mai mare este, de asemenea, asociat cu o îmbătrânire mai lentă, probabil din cauza condițiilor de viață mai bune. Stresul psihologic acut nu, dar stresul cronic accelerează ceasul epigenetic. Exemplele primelor includ moartea neașteptată a unei rude, lipsa persistentă a acesteia sau îngrijirea unui pacient cronic (cum ar fi o rudă Alzheimer) de ani de zile.

Poate avea un efect de întinerire interesant asupra altfel foarte periculos, transplant de celule stem hematologice alogene atunci când o persoană în vârstă primește celule stem de la una mai tânără. S-a observat că dacă un bărbat în vârstă de 50 de ani primește celule de la un tânăr de 20 de ani, vârsta epigenetică a sângelui său la 6 luni de la implantare va fi de numai 14 ani, adică va „întineri”. Îmbătrânirea sângelui se accelerează apoi și va avea 21 de ani la sfârșitul următoarelor 6 luni. În anii următori, totuși, procesul se normalizează, ceea ce înseamnă că vârsta sângelui destinatarului celulelor stem va fi aceeași cu vârsta donatorului, adică va rămâne cu 30 de ani mai mică decât propria vârstă cronologică. Cu toate acestea, atunci când celulele imune din celulele stem implantate atacă organele destinatarului (așa-numita GVHD sau boala grefă versus gazdă), îmbătrânirea celulelor sanguine este accelerată semnificativ. Astfel, metoda nu poate fi utilizată direct ca „intervenție de întinerire”, dar observațiile pot fi utilizate în astfel de cercetări.

Exemplul anterior a arătat, de asemenea, că procesele epigenetice sunt reversibile, adică reversibile. Acest lucru poate crea o oportunitate de a testa și valida metodele dezvoltate pentru inversarea și încetinirea procesului de îmbătrânire cu clasa de epigenetică.

Paradoxul hispanic a fost studiat și cu ajutorul ceasului lui Horvath.

În SUA, hispanicii sunt grupul etnic predominant vorbitor de spaniolă, etnic dificil de identificat, în special din America Centrală și de Sud. Hispanicii trăiesc într-un mediu de sănătate mult mai rău, au un procent mai mare de fumători și au un nivel de educație mai scăzut, toate acestea fiind asociate cu o stare de sănătate mai slabă și cu decese anterioare, comparativ cu persoanele mai înstărite de origine europeană numite „non-hispanici”. albi ”în studiile populației din SUA. Cu toate acestea, atât starea lor medie de sănătate, cât și speranța de viață sunt aceleași, sau poate chiar mai bune, decât cele ale omologilor lor „albi non-hispanici”. Aceasta se numește paradox spaniol.

Îmbătrânirea lor epigenetică, examinată folosind ceasul Horvath, a arătat că aceste procese sunt mai lente în ele comparativ cu alte grupuri etnice care trăiesc în mediul lor, adică vârsta lor biologică este mai lentă decât cea a albilor non-hispanici sau a afro-americanilor. Încă nu se știe dacă există cauze genetice sau stilul de viață pentru această îmbătrânire mai lentă.

Steve Horvath a descoperit accidental legătura dintre ceasul epigenetic și vârstă.

El a încercat inițial să găsească fundalul epigenetic al orientării sexuale, unde nu a găsit nimic. Fundalul biologic al relației observate este în prezent necunoscut, există doar teorii. Scopul pe termen lung este de a găsi o modalitate de a încetini ceasul epigenetic și, astfel, de a îmbătrâni, și astfel să rămână tineri și sănătoși pentru o perioadă mai lungă de timp, odată ce știu ce explică totul.

Horvath S. Vârsta metilării ADN a țesuturilor umane și a tipurilor de celule. Genomul Biol. 2013; 14 (10): R115.
Horvath S, Raj K. Biomarcatori pe bază de metilare ADN și teoria ceasului epigenetic al îmbătrânirii. Nat Rev Genet. 2018; 19 (6): 371-384.
Horvath S și colab. O analiză epigenetică a ceasului de rasă/etnie, sex și boli coronariene. Genomul Biol. 11 august 2016; 17 (1): 171.
Zannas AS și colab. Stresul de-a lungul vieții accelerează îmbătrânirea epigenetică într-o cohortă urbană afro-americană: relevanța semnalizării glucocorticoide. Genomul Biol. 17 decembrie 2015; 16: 266.
Weidner CI și colab. Îmbătrânirea epigenetică la transplantul alogen: nișa hematopoietică nu afectează metilarea ADN-ului asociată vârstei. Leucemie. 2015 apr; 29 (4): 985-8.Horvath S și colab. Îmbătrânirea epigenetică accelerată în sindromul Down. Celula de îmbătrânire. 2015 iunie; 14 (3): 491-5.