Ученые выяснили, почему человеческий организм может стареть в два основных этапа

Фото из открытых источников

Старение неизбежно, но оно, безусловно, не является постоянным. Может казаться, что старение происходит размеренно и линейно, день за днем, неделя за неделей и месяцем неспешно ведут нас в золотые годы, но новые исследования показывают, что старение больше похоже на мозаику или лоскутное одеяло, сшитое из кусочков ткани гормональными сигналами.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Aging, были проанализированы структурные изменения в десятках тканей человека, и было обнаружено, что разные части тела демонстрируют удивительно разные темпы старения.

Некоторые изменения начинаются быстро в возрасте 30 лет. Другие остаются относительно стабильными примерно до менопаузы у женщин. А третьи, похоже, проходят через два различных периода ускоренного старения.

Иными словами, возможно, не существует единого «процесса старения», происходящего во всем организме. Вместо этого, разные органы или системы организма могут иметь свои собственные временные рамки, и разные системы органов могут влиять друг на друга.

Чтобы разобраться в этом, исследовательская группа под руководством специалиста по вычислительной биологии Санджу Синхи из Медицинского исследовательского института Сэнфорда Бернхема Пребиса в Калифорнии разработала вычислительную систему под названием PathStAR для анализа микроскопической структуры тканей на обычных патологических изображениях.

Вместо того чтобы обучаться угадыванию хронологического возраста человека, система анализировала физическую структуру изменений в тканях.

Исследователи применили анализ PathStAR к изображениям более чем 25 000 посмертных образцов тканей от 970 доноров в возрасте от 21 до 70 лет, охватывающих 40 различных типов тканей.

«Это общедоступный набор данных, используемый сотнями групп, но молекулярные данные используют практически все», — говорит Синха, имея в виду проект «Генотип-Тканевая экспрессия», для которого были собраны образцы. «Десятки терабайт данных изображений остались практически нетронутыми».

Артерии относятся к числу наиболее стареющих органов, причем наиболее интенсивные структурные изменения в них происходят в возрасте около 30 лет. Это согласуется с данными патологоанатомических исследований, показывающими, что образование бляшек в артериях также наиболее резко возрастало в это десятилетие, а затем стабилизировалось.

У людей, чьи артерии демонстрировали более ускоренное структурное старение, также чаще встречался атеросклероз (образование бляшек внутри артерий, приводящее к их затвердению). Так что, хотя ваши 30 лет могут казаться немного преждевременными для «старости», ваши артерии, по-видимому, не ждут.

Репродуктивная система была совершенно иной.

У женщин матка и влагалище оставались относительно стабильными в течение ранней взрослости, а затем демонстрировали наибольшие структурные изменения в начале и середине 50-х годов — примерно во время перехода к менопаузе.

Изменения включали такие признаки, как атрофия тканей и истончение эндометрия (слизистой оболочки матки), что соответствует последствиям снижения уровня эстрогена.

Яичники снова изменились. Вместо равномерных изменений, ткань яичников демонстрировала всплеск структурного старения в возрасте от 35 до 40 лет и еще один в возрасте от 55 до 60 лет, что соответствует постменопаузальному периоду.

Исследователи смогли обнаружить эту закономерность в физической структуре ткани, несмотря на то, что сопоставимые анализы экспрессии генов и метилирования ДНК не воспроизвели те же два пика.

В других органах также наблюдалась аналогичная двухэтапная картина старения.

Из четырнадцати других тканей, для которых исследователи смогли установить высокодостоверные траектории старения, девять продемонстрировали так называемое «двухфазное» старение, с двумя периодами ускоренных структурных изменений, как правило, происходящими в возрасте 30 и 50 лет.

К ним относятся органы, которые, казалось бы, не имеют никакого отношения к репродукции – пищевод, желудок, толстая кишка и тонкий кишечник. У мужчин предстательная железа и яички также подвергаются подобному старению.

Таким образом, похоже, что эти органы стареют синхронно, и связи между ними не ограничиваются только соседними органами.

У людей, у которых наблюдалось ускоренное структурное старение толстой кишки и пищевода, также часто отмечалось это явление в предстательной железе, но синхронность этих изменений, по-видимому, была более распространенной.

«Более половины исследованных нами тканей следовали за структурным старением яичников, — говорит Синха, — поэтому мы рассматриваем яичники как своего рода регулятор старения всего организма».

Ключевую роль могут играть гормоны, поскольку они в большом количестве поступают в наш организм в виде сигнальных молекул; они не ограничиваются репродуктивной системой.

«Наиболее резкое снижение способности к передаче гормональных сигналов наблюдалось в тканях желудочно-кишечного тракта», — сообщают исследователи, — «что согласуется с известной экспрессией рецепторов эстрогена по всему эпителию пищеварительного тракта и их ролью в поддержании слизистого барьера».

Поэтому неудивительно, что кишечник стареет с той же скоростью, что и матка или предстательная железа.

Ускоренное структурное старение в этих различных органах имело общую характеристику: наблюдалось усиление воспаления наряду со снижением выработки энергии, пролиферации клеток и систем контроля качества клеток.

Исследователи утверждают, что понимание того, как стареют органы и системы, в конечном итоге может изменить наше представление о методах замедления старения. Вместо того чтобы рассматривать старение как единый однородный процесс, возможно, будет целесообразнее воздействовать на конкретные органы в периоды их наибольшей уязвимости.

«Разрабатывая методы лечения, направленные на защиту репродуктивной системы от старения, мы видим потенциал для защиты многих других органов и увеличения общей продолжительности здоровой жизни», — говорит Синха.

В этом исследовании есть несколько важных оговорок. Во-первых, это посмертные образцы, и причина смерти человека может повлиять на возраст его тканей, особенно у молодых людей.

Исследователи признают, что изменения не всегда означают старение: «Не все возрастные изменения подразумевают функциональное снижение; некоторые могут отражать адаптивную перестройку или нейтральные вариации», — отмечают они в своей статье.

Кроме того, в анализе использовались относительно широкие возрастные диапазоны, поэтому он не может точно определить, когда начинаются изменения в тканях конкретного человека.

Однако, судя по этой работе, вполне вероятно, что в нашем организме работают не одни и те же биологические часы.

Их могут быть десятки, и не все они показывают одно и то же время.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний