Биологический возраст увеличивается от стресса и восстанавливается после него, показало исследование с использованием эпигенетических часов

Биологический возраст человека и мышей быстро увеличивается в ответ на различные формы стресса и возвращается к исходному уровню после восстановления. Это следует из исследования, опубликованного 21 апреля в журнале Cell Metabolism. Эти изменения происходят за относительно короткие промежутки времени — дни или месяцы, что подтверждается несколькими независимыми эпигенетическими часами.

«Это открытие текучего, колеблющегося и изменчивого возраста ставит под сомнение давнюю концепцию однонаправленного роста биологического возраста на протяжении жизни», — говорит соавтор исследования Джеймс Уайт из Медицинской школы Университета Дьюка.

Биологический возраст организма, как считается, неуклонно растет в течение жизни, но теперь ясно, что он не является необратимо связанным с хронологическим возрастом. Более того, появляется все больше доказательств на моделях животных и людях, что на биологический возраст могут влиять болезнь, лекарства, изменения образа жизни и факторы окружающей среды.

Чтобы восполнить пробел в знаниях, исследователи использовали ДНК-метилляционные часы. Они измерили изменения биологического возраста у людей и мышей в ответ на различные стрессовые стимулы. В одном из экспериментов ученые хирургически соединили пары мышей возрастом 3 и 20 месяцев — процедура, известная как гетерохронный парабиоз.

Результаты показали, что биологический возраст может увеличиваться за относительно короткое время в ответ на стресс, но это увеличение носит временный характер и возвращается к исходному уровню после восстановления. На эпигенетическом, транскриптомном и метаболомном уровнях биологический возраст молодых мышей увеличивался при гетерохронном парабиозе и восстанавливался после хирургического разделения.

«Мы предположили, что и другие естественные ситуации могут вызывать обратимые изменения биологического возраста», — говорит первый автор Джесси Поганик.

Как и предполагалось, временные изменения биологического возраста также наблюдались во время серьезной операции, беременности и тяжелой формы COVID-19 у людей или мышей. Например:

• У пациентов с травмами наблюдалось сильное и быстрое увеличение биологического возраста после экстренной операции, которое обратилось в последующие дни.
• Беременные испытуемые демонстрировали послеродовое восстановление биологического возраста с разной скоростью и степенью.
• Иммунодепрессант токилизумаб усиливал восстановление биологического возраста у выздоравливающих пациентов с COVID-19.

«Результаты подразумевают, что тяжелый стресс увеличивает смертность, по крайней мере частично, за счет увеличения биологического возраста», — говорит соавтор Вадим Гладышев.

Дополнительные результаты показали, что часы второго поколения на основе метилирования ДНК человека дают согласованные результаты, тогда как часы первого поколения в целом не обладают чувствительностью для обнаружения временных изменений биологического возраста.

Исследователи признают некоторые ограничения. В исследованиях на людях они в основном полагались на ДНК-метилляционные часы, так как это самые мощные биомаркеры старения на сегодняшний день. Кроме того, работа не позволяет полностью изучить связь между краткосрочными колебаниями биологического возраста и траекториями старения на протяжении всей жизни.

«Наше исследование раскрывает новый уровень динамики старения, который следует учитывать в будущих работах», — говорит Джеймс Уайт.