V nakladatelství Alpina Non-Fiction vydává knihu Counterclockwise vědecká novinářka Polina Loseva. TASS publikuje výňatek o tom, jak vědci hledají známky stárnutí v těle.
Nakladatelství * Alpina non-fiction *.
Sbírejte je všechny
V roce 2001 se objevil první „index křehkosti“, jeden z nejjednodušších ukazatelů stárnutí. Vědci testovali velký vzorek lidí na pět známek křehkosti: neúmyslný úbytek na váze, slabá přilnavost, pomalá chůze, pocit únavy a nečinnost. Ti, kteří splnili alespoň tři kritéria, autoři kritéria považovali za křehké. Měli vyšší riziko špatného zdraví, hospitalizace a smrti. Těm, kteří odpovídali pouze jedné nebo dvěma charakteristikám, byl přidělen status střední křehkosti. Toto první kritérium svého druhu dosud neumožnilo posoudit přesné riziko pro každý z subjektů, ale s jeho pomocí bylo již možné měřit rizika pro populaci jako celek a její jednotlivé skupiny.
Propagační video:
Později, na základě této myšlenky, rostl celý les indexů křehkosti. Od té doby se počet funkcí výrazně zvýšil a může dosáhnout stovky, ale princip zůstává stejný. Každá funkce je parametr, který:
a) je vadou na zdraví (a nikoli ve vlastnictví životního stylu, jako je kouření);
b) vyskytuje se častěji s věkem;
c) vyskytuje se nejméně 1% lidí v populaci.
Součet znaků by měl pokrývat různé oblasti práce těla, to znamená nejen fyzický stav, ale také duševní a psychologické zdraví člověka. Ve skutečnosti tyto indexy měří počet nedostatků / zranění v lidském těle, proto se někdy nazývají indexy vad. Každá z desítek nebo stovek znaků je hodnocena na stupnici od 0 do 1 a subjekt dostává skóre křehkosti, které roste s věkem těla.
Index křehkosti je kvintesencí lékařského přístupu ke stárnutí, který považuje stáří za soubor nemocí souvisejících s věkem. Proto se tyto ukazatele často používají v lékařské práci a dobře předpovídají například potřebu starší osoby pro intenzivní péči. Ve vzácných případech pracují také pro mladé lidi, protože každá vada, každé onemocnění související s věkem vážně zhoršuje jejich přežití. S jejich pomocí je však obtížné předvídat něco jiného než riziko smrti, takže pro relativně zdravé lidi je málo využívají. Kromě toho nám indexy nestability neříkají nic o příčině stárnutí a pouze měří jeho důsledky.
Samotný princip - použít ne jeden parametr, ale součet markerů - je však jistě pravdivý, protože bere v úvahu heterogenitu populace. Nyní se vědci pokoušejí vytvořit vícerozměrné modely pro odhad biologického věku.
Například v americké studii CALERIE, která se věnuje omezení kalorií, vědci sledují 18 různých příznaků: od množství cholesterolu a hemoglobinu po zdraví sliznic. Pro každou z nich vytvořili křivku změn ve věku 26 až 38 let a vytvořili model, který předpovídá biologický věk na základě součtu změn ve všech parametrech vynásobených určitými koeficienty. Pokusy o odhad biologického věku každého jednotlivého účastníka ukázaly, že populace i mladých lidí je vysoce heterogenní. Podle experimentátorů může být biologický věk subjektů, které jsou podle svých pasů ve věku 38 let, od 30 do 50 let. V této studii je zvláště důležité, aby vědci pracovali s mladými zdravými lidmi, jejichž riziko smrti nebo vývoje nemocí je téměř nemožné odhadnout. Pravděpodobně,v blízké budoucnosti se objeví taková složitá věková značka. Jedinou otázkou je, jaké konkrétní parametry budou v něm zahrnuty.
Považuje nás
Co znamená 5, 10 nebo dokonce 100 parametrů ve srovnání se složitostí organizace lidského těla? Aby se nemuseli starat o výběr nejpřesnějších biomarkerů, používá řada vědců k výpočtu biologického věku - umělé inteligence zásadně odlišný přístup. V poslední době existuje mnoho prací, v nichž lékaři učí neuronové sítě diagnostikovat širokou škálu nemocí, tak proč je nepoužít na stárnutí?
V USA to dělá skupina vědců vedená vědcem Alexem Žavoronkovem. Trénují umělou inteligenci na celou řadu známek stárnutí. Například v roce 2018 ho naučili, jak změřit věk osoby na fotografii obličeje. Poznáním oka a okolní kůže program určil věk s přesností na dva až pět let. Současně se ukázalo, že nejvýznamnějším rysem jsou vrásky v koutku oka: jakmile byly uzavřeny na fotografiích, pro nervovou síť vypadali starší lidé jako malé děti.
V roce 2019 zahájila skupina Zhavoronkov krevní testy. Parametry, které měřili, se podobají standardnímu biochemickému testu: množství různých krevních buněk, koncentrace bílkovin, tuků, glukózy a metabolických produktů - močovina, kreatinin (metabolický produkt ve svalech, který se obvykle vylučuje ledvinami), bilirubin (odpadní hemoglobin). A opět umělá inteligence určovala věk subjektů s přesností na šest let.
Postupně se ukázalo, že u různých pohlaví a etnických skupin je nutné vzít v úvahu odlišný soubor markerů. Například koncentrace sodíku hrála důležitou roli při výpočtu věku Jižní Korejci, ale významně nezávisla na věku východoevropanů. A to je další vlastnost, kterou je třeba mít na paměti, když se zabýváme biologickým věkem: stojí za to zkontrolovat pokaždé, na základě kterého vzorku byla vyvinuta metoda pro jeho stanovení. To, co dělá staré čínské staré, nemusí nutně fungovat pro Indy.
Další v řadě jsou mikroby. Přestože si stále nejsme jistí, jak přesně různí zástupci střevní mikroflóry ovlivňují lidské zdraví, umělá inteligence je již započítávala. Srovnáním relativního počtu různých druhů bakterií ve střevech člověka se nervová síť naučila určovat věk s přesností asi čtyř let.
Je zajímavé, že vztah některých mikrobů ke stanovení věku nezávisel na tom, zda byly prospěšné pro zdraví nebo naopak škodlivé. V tomto smyslu se „stárnoucí“bakterie zdají být obzvláště zvědavé. Jde pravděpodobně o stejné nově získané střevní obyvatele, o kterých jsme hovořili v kapitole „Mikroby“a které si zachovávají nezbytnou rozmanitost uvnitř stárnoucího organismu a udržují zánět na požadované úrovni. Je však možné i jiné vysvětlení: tyto mikroby mohou být odrazem ne tak vysokého stáří jako životního stylu generace, která nyní vstoupila do vysokého věku: nízká fyzická aktivita, vysoká spotřeba cukrů a zpracovaných potravin. A pokud je to pravda, budou muset vědci v budoucnu upravit metodu určování věku, nejen v závislosti na pohlaví nebo rase,ale také z generace a jejího způsobu života.
Umělá zpravodajská práce jistě rozšíří zorné pole a odhalí, jaké klasické metody chybí. Současně ne všechny měřené parametry splňují kritéria pro biomarkery. Neuronová síť schopná určit věk člověka se tedy jeví jako velmi užitečná funkčně, ale vyvolává mnoho otázek z biologického hlediska.
Které z parametrů, které AI bere v úvahu, jsou opravdu důležité? Které souvisí s příčinami stárnutí a které odrážejí pouze životní styl? Nyní je umělá inteligence vedena algoritmem, který je pro nás nepochopitelný a vytváří nepodporované předpovědi, jako je řecký diviner. Abychom získali důvod věřit jeho předpovědím, musíme ještě izolovat a otestovat hlavní značky, na které se spoléhá.
Problémy s převodem
Seznam potenciálních markerů biologického věku zde nekončí. Jako kandidáti jsou navrženy zbytky DNA cirkulující v krvi, množství zbytků cukru na extracelulárních proteinech a dokonce i vlastnosti mozku při skenech MRI. Jedna nedávná studie vypočítala věk mozku podle množství kyslíku spotřebovaného na jednotku glukózy. Rozpad glukózy bez účasti kyslíku byl považován za „dětinský“znak a úplné dýchání kyslíkem bylo považováno za „dospělého“. Tato metoda předpovídala věk s přesností pouhých 8,5 let, ale mozky žen byly v průměru o čtyři roky mladší než mozky mužů. Existuje mnoho takových příkladů a počet kandidátů na biomarker neustále roste.
Problém je v tom, že jejich předpovědi se navzájem dobře neshodují. A pokud v rámci každé skupiny mohou být markery stále přivedeny ke společnému jmenovateli - například všechny typy epigenetických hodin mohou být kalibrovány rovnoměrně - pak rozdíly mezi skupinami zůstávají hluboké. V různých studiích se chovají odlišně: v některých studiích Hannamovy (ale nikoli Croatovy) hodinky předpovídají riziko snížených mentálních schopností a pohybových dovedností, v jiné práci jsou pouze Croatovy hodinky spojeny s rizikem kardiovaskulárních chorob a obezity. Ve třetí studii je index křehkosti při stanovení biologického věku mnohem přesnější než methylační hodiny, a ve čtvrté, žádný z markerů nebyl schopen dostatečně přesně předpovědět žádné z věkových znaků.
Možná jde o úzkou „specializaci“většiny biologických markerů, které jsou indikativní pouze v „jejich“oblasti. Koncentrace lipidů jsou úzce spojeny s obezitou, MRI mozku - s inteligencí, délkou telomery - s regenerací atd. Pokud ano, můžeme posuzovat rizika pro tělo jako celek podle věku jednoho orgánu nebo orgánového systému?
Přesně řečeno, nejsme si jisti, že všechny části lidského těla stárnou stejnou rychlostí, a abychom o tom mohli mluvit, musíme mít společný parametr stárnutí pro všechny. Například epigeneticky je většina tkání (i když ne všechny) přibližně stejného věku, ale počet senescentních buněk v nich je jiný.
V tomto smyslu je zajímavé pozorovat pacienty, kteří podstoupili krevní transfuzi nebo transplantaci orgánů - poté se v jejich tělech nacházejí buňky různého biologického věku. Měření ukazují, že bytí ve stejném těle nevyrovnává věkový rozdíl. A pokud byl dárce mladší než příjemce, pak jeho buňky nadále žijí ve svém vlastním čase a zůstávají mladší než okolní tkáně - alespoň podle epigenetických hodin.
Tak či onak, jediné opatření pro všechny orgány dosud neexistuje, stejně jako neexistuje žádný jediný biomarker vhodný pro všechny experimenty. Každý použitý parametr řeší svůj specifický problém; v některých studiích vědci konkrétně hledají samostatné markery pro různé oblasti života těla. A to má svou vlastní logiku: čím konkrétnější parametr měříme, tím lépe chápeme, jak je vytvořen a pod vlivem kterého se může změnit.
Když se pokusíme najít jeden marker pro celý organismus, okamžitě vyvstane otázka: co přesně vlastně měříme? Telomery naznačují, zda jsou buňky připraveny k dělení, epigenetické hodiny ukazují, jak dobře buňka opravuje svou DNA nebo jak dobře jsou geny udržovány bez dozoru. Tyto dva markery se v předpovědích téměř nikdy neshodují. Možná to naznačuje, že každý marker měří tloušťku svého vlastního pilíře stárnutí - a pak nemá smysl se je pokoušet propojit.
To je pravděpodobně problém biohackerů, kteří se snaží měřit mnoho parametrů svého těla a přizpůsobovat je „optimálním“hodnotám. Existuje neuvěřitelný počet markerů a každý z nich jednotlivě nemusí znamenat nic (stejně jako každá jednotlivá oblast methylované DNA není prakticky spojena s biologickým věkem) nebo dává výsledky, které se neshodují s jinými předpovědi. Proto je nepravděpodobné, že jednoho dne budeme schopni najít jeden konkrétní parametr, který zodpoví všechny naše otázky.
Nacházíme se na slepé uličce: je nemožné najít jednu značku, stejnou pro všechny a mnoho menších markerů je stále špatně konzistentních a neposkytují biologická vysvětlení. Je to stejný problém, s nímž se bojovníci potýkají se stárnutím: zdá se, že již nemůžeme otevřít jednu kouzelnou pilulku, a je jen stěží možné opravit vše po částech, jak navrhuje Aubrey de Gray. Seznam změn, které jsme sestavili na stránkách této části, neponechává žádnou naději na snadnou opravu. V další části se pokusíme najít prostřední půdu a hovořit o tom, jak hledání příčin stárnutí pomáhá zjistit, co s tím lze udělat, a který recept na „elixír mládí“se dnes zdá nejspolehlivější.