Годинники старіння можуть точно визначити біологічний вік людини, який може відрізнятися від її хронологічного віку — віку, обчисленого за датою народження — через вплив навколишнього середовища, як-от дієта чи куріння. Точність цих годинників свідчить про те, що процес старіння відбувається за певною програмою.
Вчені Девід Мейєр і професор доктор Бйорн Шумахер з CECAD, кластеру передових реакцій на клітинний стрес у хворобах, пов’язаних зі старінням, Кельнського університету, тепер виявили, що годинник старіння насправді вимірює збільшення стохастичних змін у клітинах. Дослідження нещодавно було опубліковано в Nature Aging.
«Старіння починається, коли будівельні блоки в наших клітинах пошкоджуються. Місце, де відбувається ця шкода, здебільшого випадкове. Наша робота поєднує точність старіння годинників із накопиченням повністю стохастичних змін у наших клітинах», — сказав професор Шумахер.
Менше перевірок, більше шуму
З віком контроль процесів, які відбуваються в наших клітинах, стає менш ефективним, що призводить до більш стохастичних результатів. Це особливо очевидно в накопиченні стохастичних змін у метилюванні ДНК. Метилювання належати до хімічних змін, які впливають на ДНК, будівельні блоки геному. Ці процеси метилювання суворо регулюються в організмі. Однак протягом життя людини в моделях метилювання відбуваються випадкові зміни. Накопичення варіацій є високоточним показником віку людини.
Втрата контролю над клітинами та збільшення стохастичних варіацій не обмежуються метилюванням ДНК. Майєр і Шумахер демонструють, що збільшення стохастичних варіацій також і в активності генів можна використовувати як годинник старіння. «В принципі, було б можливо піти ще далі, дозволяючи стохастичним варіаціям у будь-якому процесі в клітині передбачити вік», — сказав Шумахер. На думку авторів, перш за все важливо з’ясувати, чи можуть такі годинники старіння показувати успіх втручань, які уповільнюють процес старіння, чи шкідливі фактори, які прискорюють старіння.
Використовуючи доступні набори даних, вчені показали, що куріння посилює випадкові зміни в організмі людини, а заходи «анти старіння», такі як зниження споживання калорій у мишей, зменшують варіації в моделях метилювання. Вони також показали, що стохастичний шум навіть оборотний за допомогою перепрограмування клітин організму на стовбурові клітини. Вчені порівняли людські фібробласти зі шкіри, які були перепрограмовані в стовбурові клітини і в результаті перепрограмування омолоджуються. Висока варіація, що вказує на вік клітин організму, справді була зворотною до низького стохастичного шуму молодих стовбурових клітин.
Мейєр і Шумахер сподіваються, що їхні висновки про втрату регуляції та накопичення стохастичних варіацій призведуть до нових втручань, які зможуть усунути першопричину старіння і навіть можуть призвести до омолодження клітин. Метою таких втручань може бути відновлення стохастичних змін у ДНК або покращення контролю експресії генів.