Poznaj sekrety starzenia się. Odkryj 4 narzędzia do oceny wieku biologicznego vs Twój pesel

Czy zastanawialiście się kiedyś, dlaczego niektórzy ludzie starzeją się wolniej niż inni? Czy to tylko kwestia genów, czy może istnieje coś takiego jak wiek biologiczny, który może być inny od tego, który widzimy na naszych dowodach osobistych? W dzisiejszym artykule odkrywamy fascynujący świat różnicy między wiekiem chronologicznym a wiekiem biologicznym, co dzieje się z naszymi ciałami w trakcie starzenia i jak mierzyć wiek biologiczny.

Jaka jest różnica między wiekiem chronologicznym a wiekiem biologicznym?

Wiek biologiczny i chronologiczny to twa dwa terminy odnoszące się do różnych aspektów starzenia się organizmów. Wiek chronologiczny, często kojarzony z pierwszymi sześcioma liczbami numeru peselu to najbardziej podstawowy, powszechnie stosowany sposób mierzenia wieku informujący o tym ile lat upłynęło od narodzin osobnika. Natomiast wiek biologiczny, to wskaźnik odzwierciedlający stan zdrowia i funkcjonowania biologicznego organizmu, który nie zawsze jest tożsamy z wiekiem fizycznym. Oznacza to tyle, że osobnik o niższym wieku biologicznym może wykazywać mniej oznak starzenia, a jego organizm funkcjonować efektywniej niż u osobnika o wyższym wieku biologicznym, pomimo tego, że oba osobniki cechuje ten sam wiek chronologiczny. Klasyczne, weryfikowalne procesy starzenia, takie jak pojawienie się pierwszych zmarszczek, czy spadek wydolności i prędkości regeneracji organizmu człowieka rozpoczynają się już około 20 roku życia. Na szybkość i ciągłość procesu starzenia wpływa kilka czynników: czynniki genetyczne (tylko 10-15%), indywidulany styl życia i zewnętrzne warunki środowiskowe (D. Melzer 2020).

Co się dzieje z naszymi ciałami w trakcie starzenia?

Zmarszczki pojawiają się, gdy skóra traci elastyczność z powodu utraty kolagenu, elastyny i kwasu hialuronowego. Wytrzymałość organizmu spada wraz ze spadkiem produkcji pęcherzyków płucnych i ich zwłóknieniem, co skutkuje zmniejszoną objętością oddechowa i zmniejszoną ilością zabsorbowanego tlenu. W miarę jak organizm starzeje się, dochodzi do uszkodzeń i obniżenia wydajności mitochondriów, małych korówkowych elektrowni odpowiedzialnych m.in. za komórkowe procesy energetyczne, sygnalizacyjne, czy śmierć komórki (J. A. Amorim 2022). Zmniejsza się również liczba komórek nabłonka migawkowego (urzęsionego) w ślimaku, co utrudnia słyszenie wysokich dźwięków. Już po 25 roku życia zaczyna spadać płodność zarówno u kobiet i mężczyzn. Zwykle po 30 roku życia u mężczyzn zaczyna spadać poziom testosteronu (statystycznie ok 1-2% na rok) co może skutkować obniżeniem libido, zmęczeniem, utratą masy mięśniowej, zmniejszenie wydolności fizycznej, gęstości kości, zwiększeniem ilości tkanki tłuszczowej, czy zaburzeniami snu i nastroju (R. D. Stanworth 2008). Również u kobiet wyraźny spadek jakości komórek jajowych (wskutek nagromadzenia mutacji) zaczyna być zauważalny już po 30 roku życia (X. Wang 2023). Menopauza u kobiet pojawia się średnio koło 50 roku życia (brak menstruacji przez kolejne 12 miesięcy) i poprzedzona jest okresem perimenopauzy, w którym jajniki zaczynają produkować mniej hormonów, zwłaszcza estrogenów, co skutkuje nieregularnymi okresami, zmianami nastroju, uderzeniami gorąca, zaburzeniami snu itp. (N. Santoro 1996). Po 30 roku życia zmniejsza się również elastyczność chrząstki, przez co niektóre ruchy stają się trudniejsze, krążki międzykręgowe ulegają starciu co może prowadzić do wystąpienia dolegliwości bólowych i stopniowej utraty wzrostu osobnika. Po 35 roku spada produkcja melaniny i pojawiają się siwe włosy, po 40 roku pogrubia się i traci swoją elastyczność soczewka oka, ostre widzenie staje się trudniejsze. Po 55 roku życia przyspiesza utrata tkanki mięśniowej, może pojawić się zwapnienie i zwężenie naczyń krwionośnych, co prowadzi do wzrostu ciśnienia krwi. Narządy takie jak nerki, czy wątroba zaczynają funkcjonować mniej wydajnie, co zaburza proces detoksykacji organizmu. Wraz z postępującym wiekem zaczynają pojawiać się choroby neurodegeneracyjne (takie jak choroba Parkinsona, demencja, Alzhaimer), a choroby układu krążenia i nowotwory stają się bardziej powszechne (https://www.merckmanuals.com/home/older-people%E2%80%99s-health-issues/the-aging-body/changes-in-the-body-with-aging).

Dlaczego warto zbadać swój wiek biologiczny?

Starzenie dotyka ludzi w różnym stopniu i tempie. Pewne nawyki i warunki środowiskowe mogą prowadzić do rozbieżności pomiędzy wiekiem chronologicznym a biologicznym. W przypadkach, gdy odczuwamy, że stan naszego ogólnego samopoczucia się pogarsza, mamy co raz mniej siły, pojawiają się dolegliwości, które wcześniej nie stanowiły dla nas większego problemu, jesteśmy narażeni na chroniczny stres lub nie dotrzymujemy kroku znajomym równolatkom warto zastanowić się nad zbadaniem naszego wieku biologicznego i podjęcia odpowiednich kroków zaradczych. Również w przypadku gdy planujemy rozpoczęcie suplementacji, wprowadzenia nowej diety lub rozpoczęcia regularnego lub okresowego poszczenia warto rozpocząć od zbadania wyjściowego wieku biologicznego i monitorować, czy wprowadzone zmiany wpływają pozytywnie/negatywnie na stan naszego zdrowia. Oprócz poprawy ogólnego samopoczucia i sprawności, warto monitorować zmiany na poziomie biochemicznym, aby mieć pewność, że poprawa nie jest wyłącznie okresowa i istnieje pozytywny trend obniżający lub przynajmniej utrzymujący na stałym poziomie nasz wiek biologiczny.

W jaki sposób określa się wiek biologiczny?

W nauce i badaniach komercyjnych używa się kilka potencjalnych estymatorów wieku biologicznego: zegar epigenetyczny, długość telomerów, wariacje genomiczne, poziom markerów transkryptonicznych (cząsteczek RNA), proteomicznych (białek) i metabolicznych (metabolitów), jak również morfologię krwi i poziom niektórych hormonów. Zależności pomiędzy tymi estymatorami a wiekiem biologicznym opisują specjalnie skonstruowane modele predykcyjne(J. Jylhävä 2017).

Zegar epigenetyczny to koncepcja badawcza odnosząca się do sposobu, w jaki zmiany w genomie, wpływające na ekspresję genów odzwierciedlają proces starzenia się organizmu oraz stan zdrowia. Obszarem zainteresowania epigenetyki nie są mutacje, czy reorganizacje w obrębie genomu, lecz modyfikacje chemiczne DNA i białek (na które nawinięte jest DNA), które wpływają na to, czy powstaje lub nie dane białko/cząsteczka RNA. Jednym ze sposób kontroli ekspresji danego genu jest metylacja tzw. „wysp CpG” w obrębie regionu promotorowego (takiego miejsca na nici DNA, które zawiera elementy determinujące czy i kiedy dany gen będzie aktywowany oraz w jakim stopniu będzie produkowany jego produkt: RNA i/lub białko). Gdy sekwencje CpG w pobliżu promotora genów zostają zmetylowane, dochodzi do zahamowania wiązania białek regulacyjnych, co utrudnia dostęp enzymów transkrypcyjnych do genu i prowadzi do wyłączenia tego genu. W ludzkim genomie znajduje się ponad 28 milionów takich wysp CpG. Dzięki kontroli epigenetycznej ekspresji genów jest m.in. możliwe powstanie różnego typu komórek, pomimo tego, że wszystkie zawierają tą samą sekwencję genomu (wyłączając mutacje i rearanżacje genomu związane z czynnikami wewnętrznymi i zewnętrznymi nabywane w trakcie życia osobnika). Co ciekawe, zmiany w metylacji pewnych wysp CpG mogą być markerem informującym o wieku biologicznym osobnika. Szeroko zakrojone badania genetyczne sekwencji i wzorów metylacji DNA w populacji pozwoliły na wytypowanie takich wysp CpG i uwzględnienie ich w modelach predykcyjnych(S. Horvath 2018).

Długość telomerów to inny czynnik informujący o wieku komórki. Telomery to powtarzalne sekwencje nukleotydów na końcu chromosomów, które zabezpieczają chromosomy przed ich skracaniem w trakcie podziałów komórkowych (każdy podział komórki powoduje skrócenie telomerów, a nie sekwencji kodujących na chromosomie). W pewnych komórkach takich jak komórki zarodkowe, macierzyste, czy komórki nowotworowe jest ekspresjonowany enzym telomeraza, który wydłuża telomery, unieśmiertelniając w ten sposób komórkę. W pozostałych komórkach ciała (somatycznych) na podstawie długości telomerów można oszacować, jak wiele podziałów przeszła dana komórka. Co ciekawe, na długość telomerów wpływają również inne czynniki takie jak: stres lub dziedziczne choroby genetyczne (P. L. Opresko 2017). W szacowaniu wieku biologicznego bada się długość telomerów w leukocytach krwi. Więcej informacji na temat wpływu długości telomerów na wiek biologiczny można znaleźć pod tym adresem: https://keep.health/life-length/.

Wariacje genomiczne – badania skojarzeń na poziomie całego genomu (GWAS: Genome-Wide Association Studies) mają na celu zrozumienie, które obszary genomu są związane z pewnymi cechami fenotypowymi (widocznymi) i chorobami. W tego typu badaniach analizuje się sekwencje DNA w określonych miejscach, gdzie znajdują się tzw. polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNP). Genotypowanie polega na ustaleniu, jakie warianty nukleotydów występują w tych miejscach u każdej osoby, następnie przeprowadza się analizę skojarzeń między wariantami genetycznymi a badanymi cechami lub chorobami. Badania GWAS ujawniły 676 wariantów genetycznych związanych ze starzeniem, cechami starzenia i długowiecznością. Pośród nich najważniejsze okazały się warianty genów: apolipoproteiny E (APOE) i białka Forkhead box O3 A (FOXO3A). Gen APOE koduje trzy allele (warianty) różniące się pojedynczym SNP (ε2, ε3 i ε4). APOE-ɛ2 wiąże się ze zwiększonymi szansami długowieczności, podczas gdy ɛ3 i ɛ4 są związane z krótszą oczekiwaną długością życia. Osoby długowieczne często mają niższy poziom białka Apo E-ɛ4, natomiast wyższy Apo E-ɛ2 w osoczu i są mniej narażone na chorobę Alzheimera, czy cukrzycę. W przypadku genu FOXO3A istnieje około 40 rodzajów SNP. Produkt genu FOXO3A jest składnikiem szlaku wykrywania składników odżywczych połączonego z insuliną i działa jako czynnik transkrypcyjny dla kilu genów odpowiadających na zmniejszoną sygnalizację insuliny lub insulinowego czynnika wzrostu 1 (IGF-1) (D. Melzer 2020).

Poziom markerów transkryptonicznych bazuje na poszukiwaniu takich transkryptów RNA, których poziom zmienia się istotnie z wiekiem biologicznym lub wykazuje związek ze starzeniem organizmu. Obecnie trwają prace nad wytypowaniem takich markerów (przykłady mRNA: LRRN3, CD27, GRAP, CCR6, VAMP5, CD248, D248, ABLIM1, LRRN3, CD27, GZMH, FAM102A, NELL2, SERPINE2, LEF1, CCR7 itp.) (S. E. C. Bafei 2023). 

Poziom markerów proteomicznych bazuje na określaniu zmian w poziomie/aktywności pewnych białek w osoczu. Do markerów takich należą: albumina, aminotransferaza aspartylowa, gamma-glutamylo transpeptydaza, czy alkaliczna fosfataza, immunoglobulina M, β2-mikroglobulina, białko ostrej fazy C (CRP) (A. Hartmann 2021).

Poziom markerów metabolicznych bazuje na analizie poziomu metabolitów we krwi takich jak: kwas moczowy, kreatynina, cholesterol, triglicerydy, bilirubina, glikowana hemoglobina, hemoglobina, LDL i HDL (S. E. C. Bafei 2023).

Modele predykcyjne szacowania wieku biologicznego

Do modeli pierwszej generacji (opisujących głównie różnice epigenetyczne) należą: zegar Horvatha (353 wysp CpG dla próbek pochodzących z różnych tkanek) oraz zegar Hannuma (71 wysp CpG dla próbek pochodzących z jednego typu tkanki -krwi). Do modeli drugiej generacji, uwzględniających kilka typów estymatorów należą m.in.: zegar Levina (513 wysp CpG, bazuje na wieku chronologicznym, poziomie albuminy, kreatyniny, glukozy, białka C-reaktywnego, procentu limfocytów, średniej objętości i dystrybucji czerwonych krwinek, liczby białych krwinek oraz poziomu fosfatazy alkalicznej we krwi) oraz model GrimAge 1 (12 wysp CpG, model uwzględnia wiek chronologiczny, płeć, ilość lat palenia tytoniu, poziomy białek: adrenomedulliny, beta‐2 mikroglobuliny, cystatyny C, czynnika różnicującego wzrost 15, leptyny, inhibitora aktywacji plazminogenu 1 i tkankowego inhibitora metalloproteazy 1) (A. T. Lu 2019) i jego modyfiacja GrimAge 2 (dodatkowo uwzględniono poziom białek: białka ostrej fazy C i hemoglobiny A1C) (A. T. Lu 2022). Naukowcy i firmy zajmujące się analizą próbek śliny i krwi, dzięki tym modelom i innym uproszczonym są w stanie oszacować z większą lub mniejsza dokładnością wiek biologiczny osobnika (S. E. C. Bafei 2023).

W jaki sposób zbadać wiek biologiczny?

Na wstępie warto zaznaczyć, że wiek biologiczny nie jest tożsamy z ogólnym stanem zdrowia. Należy wziąć poprawkę na to, że większość modeli predykcyjnych nie jest doskonała, a wyniki pomiędzy poszczególnymi modelami mogą się różnić między sobą w sposób istotny statycznie. Dlatego warto wybrać taki model, który jest w naszym zasięgu tzn. stać nas na wykonanie przynajmniej kilku analiz w określonym przedziale czasu (dla monitoringu postępu zaplanowanych działań zapobiegawczo-naprawczych), a laboratorium analityczne wykonujące kluczowe testy materiału biologicznego (który jest wrażliwy na warunki transportu i czas przechowywania) znajduje się możliwie jak najbliżej naszego miejsca przebywania. Warto również wybrać ofertę analizującą maksymalnie dużą ilość rożnych typów estymatorów predykcyjnych w danym zakresie cenowym oraz umożliwiająca monitoring badanych parametrów (np. w postaci prezentacji graficznych wyników lub/i odpowiedniej aplikacji mobilnej). Poniżej linki do przykładowych komercyjnych testów na badanie wieku biologicznego:

https://www.mydnage.com/products/blood
https://blog.insidetracker.com/why-you-need-a-biological-age-blood-test
https://www.elysiumhealth.com/products/index
https://epiagingusa.com/product/epiaging-kit/
https://previmedica.com/products/telomere-length-testing
https://www.thorne.com/products/dp/biological-age
https://www.mytoolboxgenomics.com/shop/
https://trudiagnostic.com/pages/truage-biological-test
https://clinica.lifelength.com/Portal/Products/Productos.aspx?category=11
https://tallyhealth.com/products/membership
https://sklep.alablaboratoria.pl/badanie/30331/badanie_dlugosci_telomerow_wiek_biologiczny_
https://genelab.pl/produkt/dna-wiek-biologiczny/

Dostępne są również uproszczone kalkulatory wieku biologicznego opierające się na estymatorach bazujących na podstawowych badaniach krwi i poziomu niektórych hormonów, jak również ankiet dotyczących stylu życia i ogólnej kondycji zdrowotnej. Poniżej przykłady:

Uproszczone kalkulatory on-line:

Autor: Łukasz Pogorzelec

BIBLIOGRAFIA

A. Hartmann, C. H., R. Secci, A. Hermann, G. Fuellen, M. Walter (2021). „Ranking Biomarkers of Aging by Citation Profiling and Effort Scoring.” Front Genet 12.

A. T. Lu , A. Q., J. G. Wilson, A. P. Reiner, A. Aviv, K. Raj, L.  Hou, A. A Baccarelli, Y. Li, J. D. Stewart, E. A. Whitsel, T. L. Assimes, L. Ferrucci, S. Horvath (2019). „DNA methylation GrimAge strongly predicts lifespan and healthspan.” Aging 11(2): 303-327.

A. T. Lu, e. a. (2022). „DNA methylation GrimAge version 2.” Aging 14(23): 9484-9549.

D. Melzer, L. C. P., L. Ferrucci (2020). „The genetics of human ageing.” Nat Rev Genet 21(2): 88-101.

J. A. Amorim, G. C., A. P. Rolo, C.  M. Palmeira, J. M. Ross, D. A. Sinclair (2022). „Mitochondrial and metabolic dysfunction in ageing and age-related diseases.” Nat Rev Endocrinol 18(4): 243–258.

J. Jylhävä, N. L. P., S. Hägg (2017). „Biological Age Predictors.” EBioMedicine 21: 29-36.

N. Santoro, J. R. B., T. Adel, J. H. Skurnick (1996). „Characterization of reproductive hormonal dynamics in the perimenopause.” J Clin Endocrinol Metab 81(4): 1495-1501.

P. L. Opresko, J. W. S. (2017). „Telomere-associated aging disorders.” Ageing Res Rev 33: 52-66.

R. D. Stanworth, T. H. J. (2008). „Testosterone for the aging male; current evidence and recommended practice.” Clin Interv Aging 3(1): 25–44.

S. E. C. Bafei, C. S. (2023). „Biomarkers selection and mathematical modeling in biological age estimation.” NPJ Aging 9(1).

S. Horvath, K. R. (2018). „DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing.” Nat Rev Genet 19(6): 371-384.

X. Wang, L. W., and W. Xiang (2023). „Mechanisms of ovarian aging in women: a review.” J Ovarian Res 16.