Наука и технологии

Сонная артерия «выдала» биологический возраст человека

0
29-05-2017, 13:59
0
Российские учёные разработали новый способ определения биологического возраста человека по показателям сердечно-сосудистой системы.
 
Биологический возраст отражает степень старения организма. Для здорового среднестатистического человека он соответствует его хронологическому возрасту, т.е. возрасту «по паспорту». В процессе жизни эти два возраста могут начать расходиться из-за вредных привычек, проявления наследственных заболеваний и влияния окружающей среды. На сегодня не существует единого способа определения биологического возраста. И учёные, и медики находятся в поиске такого критерия, который бы отражал состояние если не всего организма в целом, то по крайней мере отдельных его органов и систем. Наиболее точные методики, базирующиеся на данных о состоянии ДНК клеток (так называемые „эпигенетические часы“), которыми сейчас пользуются, позволяют предсказывать возраст со средней ошибкой менее трёх лет. Однако они требуют дорогостоящего оборудования и не используются в медицинской практике.
 
Исследователи из Института молекулярной биологии РАН и Московского Физико-технического института предложили методику базирующуюся на информации, которую может получить любая современная клиника при обследовании пациента, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию Planet Today.
 
Авторы исследования в качестве источника информации об организме выбрали четыре параметра сердечно-сосудистой системы: минимальную толщину среднего слоя в ткани сонной артерии, скорость пульсовой волны, ширину сонной артерии (степень стеноза) и индекс аугментации — отношение пиков давления в пульсовой волне. Все они по отдельности широко используются для диагностики и являются индикаторами атеросклероза, гипертонии, кальциноза, диабета и прочих заболеваний. Выбор именно этих четырех был сделан после проведения корреляционного анализа — метода, с помощью которого измерили взаимосвязь между отдельными параметрами сердечно-сосудистой системы.
В основе исследования лежали данные УЗИ сонной артерии человека и тонометрии. С помощью машинного обучения была получена формула, способная предсказывать возраст у здоровых людей с точностью в 6,9 года для мужчин и 5,9 года для женщин. Были проведены тесты на здоровых и  больных гипертонией и диабетом второго типа. Результаты тестирования показали, что биологический возраст у людей с заболеваниями в среднем на три года выше реального возраста. Тесты проводились на базе Российского геронтологического научно-клинического центра и Национального центра профилактической медицины.
 
Для проверки корректности новой методики учёные сравнили показатели биологического возраста, вычисленные ими, с другими методами оценки состояния организма. Корреляция между ними оказалась выше, чем корреляция с хронологическим возрастом, что доказывает эффективность нового метода.
 
По статистике Всемирной организации здравоохранения заболевания сердечно-сосудистой системы становятся  основной причиной смерти в процессе старения, таким образом, разработанная учёными методика, является эффективным методом определения биологического возраста. Возможность в медицинской практике быстро и надежно узнавать биологический возраст сыграет большую роль в развитии методик борьбы со старением в дальнейшем.
 
 
Сонная артерия «выдала» биологический возраст человека
 

 
Российские учёные разработали новый способ определения биологического возраста человека. В состав исследовательской группы входили специалисты из Института молекулярной биологии РАН, Российского геронтологического научно-клинического центра, МФТИ и других престижных научных центров, обследования выполнялись в Национальном центре профилактической медицины и Центре геронтологии. Статья была опубликована в журнале Aging. По утверждениям учёных, определение биологического возраста сыграет большую роль в развитии методик борьбы со старением.
 
Биологический возраст -— понятие, отражающее состояние организма. Для здорового среднестатистического человека он соответствует его хронологическому возрасту, т.е. возрасту «по паспорту». В процессе старения эти два показателя могут расходиться ввиду различных факторов: окружающей среды, вредных привычек, проявления наследственных заболеваний. На сегодня не существует единого способа выявления биологического возраста. И учёные, и медики находятся в поиске такого критерия, который бы достаточно точно и стабильно отражал состояние если не всего организма в целом, то по крайней мере отдельных его систем.
 
В основе исследования лежали данные УЗИ сонной артерии человека и тонометрии. С помощью машинного обучения была получена формула, способная предсказывать возраст у здоровых людей с точностью в 6,9 года для мужчин и 5,9 года для женщин. Также в исследовании были проведены тесты на больных гипертонией и диабетом второго типа. Результаты тестирования показали, что биологический возраст у страдающих данными заболеваниями в среднем на три года выше их реального возраста.
 
«Проблему определения биологического возраста человека пытаются решить уже не одно десятилетие. Наиболее точные на сегодня методики, базирующиеся на данных о состоянии ДНК клеток (так называемые „эпигенетические часы“), позволяют предсказывать возраст со средней ошибкой менее трёх лет). Однако они требуют дорогостоящего оборудования и подготовки специалистов, а потому всё ещё не используются в медицинской практике. Наша же методика базируется на той информации, которую может о пациенте получить любая современная клиника», — говорит руководитель лаборатории генетики старения и продолжительности жизни ЦЖС МФТИ Алексей Москалёв.
 
Авторы исследования в качестве источника информации об организме выбрали сердечно-сосудистую систему, а именно такие параметры, как минимальная толщина среднего слоя в ткани сонной артерии, скорость пульсовой волны, ширина сонной артерии (степень стеноза) и индекс аугментации — отношение пиков давления в пульсовой волне. Все они по отдельности широко используются для диагностики и являются индикаторами атеросклероза, гипертонии, кальциноза, диабета и прочих заболеваний. Выбор был сделан после проведения корреляционного анализа — метода, с помощью которого измеряется теснота связи между разными переменными.
 
Итогом работы учёных стала формула, в которой биологический возраст выражен с некоторыми коэффициентами через эти четыре параметра. Подбор коэффициентов осуществлялся с помощью машинного обучения, а именно робастной регрессии. Использовались данные о 303 пациентах возрастом от 23 до 91 года, проходивших обследования в Центре профилактической медицины в Москве в 2012 году. Среди них 199 женщин и 104 мужчины. Суть метода робастной регрессии схожа со знакомым нам со школьной скамьи методом наименьших квадратов — это попытка приблизить экспериментальную зависимость некоторой формулой, то есть подобрать переменные в формуле так, чтобы получившаяся кривая максимально соответствовала экспериментальным данным. Однако есть коренные отличия, делающие робастную регрессию более предпочтительной. Методы машинного обучения давно используются для оценки биологического возраста. В последнее время стали популярны глубокие нейросети, которые позволяют строить модели высокого качества. Тем не менее, их применение не всегда оправданно. Например, для их обучения требуется огромное количество измерений, что в условиях клинической практики не всегда достижимо.
 
Биоинформатик Александр Фединцев, сотрудник Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН, первый автор статьи, уточняет: «Мы применили нелинейную робастную регрессию, которая не использует априорных предположений о распределении зависимой переменной, поэтому устойчива к выбросам и в силу малого числа отобранных факторов может быть обучена с использованием небольшого количества данных. Эта модель, помимо неплохой точности, демонстрирует также простую интерпретацию результата: можно совершенно определённо сказать, насколько изменится предсказанный возраст при изменении измеряемых параметров. Стоит отметить, что важнейшую роль всё же играют качественные данные. Благодаря обширной базе данных со множеством биомаркеров мы смогли выделить наиболее сильные факторы, которые помогли достичь низкой ошибки предсказания даже при использовании относительно простой и компактной модели».
 

 
Рисунок: Отклонения биологического возраста от хронологического у диабетиков (слева), здоровых (посередине) и гипертоников (справа). (Экспериментальные данные)
 
В качестве проверки корректности новой методики учёные решили сравнить показатели биологического возраста, вычисленные ими, с другими методами оценки состояния организма. Корреляция между рассчитанным биологическим возрастом и «Framingham CVD score» — оценкой риска сердечно-сосудистых заболеваний, основанной не на эхографии аорты — оказалась выше, чем корреляция с хронологическим возрастом. Также было проведено сравнение и с другими методами обработки тех же данных, что использовали учёные в своём исследовании: результаты работы сравнили со статистическим методом Клемеры-Дубала. И вновь корреляция результатов с биологическим возрастом оказалась выше, чем с хронологическим.
 
Комментирует соавтор статьи, директор Российского геронтологического научно-клинического центра Ольга Ткачёва: «Так как источником информации является только сердечно-сосудистая система, уточнение биологического возраста требует дополнительных исследований, учитывающих прочие факторы. Однако последние исследования показали, что связь состояния сосудов с биологическим возрастом оказалась даже выше, чем связь с химическим составом крови».
 
В совокупности с тем фактом, что по статистике Всемирной организации здравоохранения именно заболевания сердечно-сосудистой системы становятся  основной причиной смерти в процессе старения, можно утверждать, что разработанная учёными методика является эффективным методом определения биологического возраста. А возможность быстро и надежно узнавать биологический возраст является залогом успешного развития борьбы со старением.

© planet-today.ru


Комментировать
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Copyright © 2016 - 2017 Собеседник.net Все права защищены.

Копирование и использование информации с сайта Собеседник.net разрешается при условии прямой, открытой для поисковых систем гиперссылки на оригинал (sobesednik.net).

  • Яндекс.Метрика
Регистрация