Российские учёные разработали способ определения биологического возраста человека по состоянию сонной артерии.
Исследовательскую группу составили специалисты из Института молекулярной биологии РАН, Российского геронтологического научно-клинического центра, МФТИ и других престижных научных центров. Пациентов обследовали в Национальном центре профилактической медицины и Центре геронтологии. Результаты исследования опубликоваыа в журнале Aging.
Определение биологического возраста ученым нужно для развития методик борьбы со старением.
Биологический возраст – понятие, отражающее состояние организма. Для здорового среднестатистического человека он соответствует его хронологическому возрасту по паспорту. В процессе старения эти два показателя могут отличатья ввиду влияния различных факторов: среды обитания, вредных привычек, проявления наследственных заболеваний.
На сегодняшщний день не существует единого способа выявления биологического возраста. И учёные, и медики ищут критерий, который достаточно точно и стабильно отражал бы состояние если не всего организма в целом, то хотя бы отдельных его систем.
В основе исследования лежат данные тонометрии и УЗИ сонной артерии пациентов.
С помощью машинного обучения получена формула, способная предсказывать возраст у здоровых людей с точностью в 6,9 года для мужчин и 5,9 года для женщин.
Тесты также проводились 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 Центра живых систем МФТИ Алексей Москалёв.
В качестве источника информации об организме исследователи выбрали сердечно-сосудистую систему. Изучались 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.
Итогом работы учёных стала формула, в которой биологический возраст выражен с некоторыми коэффициентами через эти четыре параметра. Подбор коэффициентов осуществлялся с помощью машинного обучения – 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.
Для проверки своей 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 результаты работы сравнили со статистическим методом Клемеры-Дубала. И вновь корреляция результатов с биологическим возрастом оказалась выше, чем с хронологическим.
«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», – отмечает один из авторов исследования, директор Российского геронтологического научно-клинического центра Ольга Ткачёва.