Новое исследование на основе часов метилирования ДНК предполагает, что биологический возраст клеток мыши и человека может меняться в ответ на стрессовые события.
Стресс в разных его проявлениях - например, неблагоприятные события в детстве или психологический стресс - ассоциируется с ускоренным клеточным старением. Исследование, опубликованное 21 апреля в журнале Cell Metabolism, добавляет доказательства того, что воздействие стрессовых стимулов ускоряет ход биологических часов, но также предполагает, что после того как организм оправится от стресса, эффект можно обратить.
Ученые пришли к такому выводу на основе экспериментов на мышах и данных, полученных от людей, перенесших операцию, беременность или имевших COVID-19. Возраст людей рассчитывался в основном с помощью часов метилирования ДНК, которые оценивают уровень метилирования по всему геному, а новое поколение более сложных часов даже оценивает некоторые аспекты состояния здоровья.
"Существует очень мало исследований, в которых изучались эти часы до и после какого-либо события", - рассказал Даниэль Бельский, эпидемиолог из Школы общественного здравоохранения Колумбийского университета, который не принимал участия в этом исследовании, но рецензировал его. Таким образом, эта совокупность "данных до и после измерений последствий большого разнообразия событий является действительно значительным шагом" в данной области, добавил он.
Авторы работы, возглавляемые исследователем старения Гарвардской медицинской школы Вадимом Гладышевым и клеточным биологом Джеймсом Уайтом из Медицинской школы Университета Дьюка, впервые использовали хирургическую технику, известную как гетерохронный парабиоз, чтобы соединить двух мышей разного возраста так, чтобы у них было общее кровообращение. Учёные обнаружили, что объединение молодых мышей (в возрасте 3 месяцев) с 20-месячными мышами увеличивает биологический возраст молодых мышей на основе их эпигенетических, транскриптомных и метаболомных часов. Однако после того, как мышей разделили, этот эффект сменился на противоположный.
По словам Уайта, ключевой вывод заключается в обратном направлении эпигенетического старения после разъединения. "Это то, что многие люди не считали возможным; они думали, что если ты начал подниматься по этой лестнице, то вернуться назад уже невозможно", - добавил он.
Мотивированные результатами, полученными на мышах, Уайт, Гладышев и их коллеги решили изучить тот же вопрос на людях. Они проанализировали возраст метилирования ДНК в образцах крови людей, подвергшихся стрессовым ситуациям - как на основе собственных данных авторов, так и на основе общедоступных данных. Пациенты, подвергшиеся экстренной операции, беременности или тяжелому COVID-19, показали в целом тенденцию, наблюдаемую у мышей: увеличение эпигенетического возраста, основанного на измерениях нового поколения часов метилирования ДНК во время события, с последующим возвращением к исходным значениям после окончания стрессового стимула.
Однако не все стрессовые события приводили к одинаковым результатам, и у разных людей они были разными. Например, у пациентов, перенесших плановые операции на тазобедренном суставе или колоректальную операцию, такой тенденции не наблюдалось, а среди пациентов COVID-19 результат, по-видимому, в значительной степени зависел от пола.
Что касается возможного клинического применения этих результатов, Бельский, который является автором одного из методов измерения метилирования ДНК, использованного в данном исследовании, сказал, что "мы еще очень далеки от этого". Тем не менее, добавил он, эти наблюдения указывают на будущее, в котором тесты, подобные этим эпигенетическим часам, или "основанные на больших молекулярных данных, подобных тем, которые используются для создания этих часов", могут назначаться "пациентам, проходящим хирургические операции или испытывающим другие виды стресса, вызванные медицинскими вмешательствами, чтобы оценить успех их восстановления или сделать долгосрочный прогноз".
"Возможно, когда-нибудь мы сможем использовать эти тесты, чтобы узнать о пациентах то, что сегодня мы не можем увидеть", - заключил Бельский.
