Новое исследование связывает эпигенетическое старение с когнитивным функционированием

Новое исследование выявило значительную связь между старением наших генов и нашими когнитивными способностями. Это открытие открывает двери для более глубокого понимания того, как наши гены могут влиять на здоровье нашего мозга во взрослом возрасте. Результаты были опубликованы в журнале Neurobiology of Stress.

 

Человеческий мозг — удивительно сложный орган, отвечающий за наши мысли, воспоминания и способность решать проблемы. На протяжении многих лет учёных интересовала взаимосвязь между старением и когнитивными функциями. С возрастом когнитивные способности обычно снижаются, но точные механизмы этого процесса остаются неясными.

 

Предыдущие исследования намекали на роль генетики в когнитивном старении, но группа исследователей захотела копнуть глубже. Их особенно интересовало понимание того, как процесс эпигенетического старения может быть связан с нашими когнитивными способностями. Эпигенетическое старение — это изменения, которые происходят в нашей ДНК с течением времени из-за факторов окружающей среды и выбора образа жизни, которые могут влиять на функционирование наших генов.

 

«Это исследование было частью серии исследований, финансируемых за счет грантов, посвященных тому, как эпигенетическое ускорение старения может служить биомаркером долгосрочных последствий невзгод в раннем возрасте и биомаркером когнитивных нарушений в среднем возрасте», — сказал автор исследования Джон М. Фелт из Пенсильванского государственного университета. «Это важно, потому что многие из заболеваний старения, особенно легкие когнитивные нарушения, болезнь Альцгеймера и связанные с ней деменции, могут иметь в основе биологические изменения, которые можно обнаружить за годы (или даже десятилетия) до того, как они проявятся. Если мы сможем обнаружить опережающее старение на более раннем этапе жизни, мы сможем разработать профилактические меры для тех, кто подвергается наибольшему риску преждевременного старения».

 

Чтобы разгадать связь между эпигенетическим старением и когнитивными функциями, исследователи проанализировали данные двух отдельных групп людей: исследования женского роста и развития (FGDS) и когорты биологической классификации психических расстройств (BeCOME).

 

В когорту ФГДС, включавшую 86 человек, первоначально набирались участники в возрасте от 6 до 16 лет, а последующие оценки проводились в возрасте от 29 до 45 лет. Напротив, когорта BeCOME состояла из 313 человек в возрасте от 18 до 65 лет, набранных для оценки психиатрических диагнозов.

 

Обе когорты прошли комплексную нейрокогнитивную батарею, которая оценивала различные когнитивные области. Конкретные тесты, которые проводились в группах FGDS и BeCOME, различались, но охватывали такие области, как языковые способности, память, мышление, рабочая память, скорость обработки информации, внимание и многое другое. Кроме того, геномная ДНК была извлечена из образцов цельной крови, взятых у участников обеих когорт.

 

Исследователи обнаружили, что двухфакторное решение подходит для понимания когнитивных способностей в обеих когортах. Эти два фактора представляют собой общие когнитивные способности и ускоренные когнитивные способности, отражающие различные аспекты когнитивных функций.

 

Общие когнитивные способности представляют собой общие когнитивные способности человека. Эти способности охватывают широкий спектр когнитивных процессов, включая рассуждение, решение проблем, память, обучение и абстрактное мышление. Ускоренные когнитивные способности относятся к способности человека быстро и эффективно выполнять когнитивные задачи. Эти способности подчеркивают скорость, с которой могут выполняться когнитивные процессы, часто в условиях ограничений по времени.

 

При изучении эпигенетических часов первого поколения, известных как часы Хорвата и Ханнума, исследование не обнаружило существенных связей с общими когнитивными способностями ни в одной когорте. Это говорит о том, что старение генов, измеряемое этими часами, не сильно коррелирует с общей когнитивной функцией. Эти часы первого поколения изначально были обучены оценивать хронологический возраст.

 

Удивительно, но часы Хорвата действительно показали значительную связь с ускорением когнитивных способностей в когорте BeCOME, указывая на то, что скорость эпигенетического старения может влиять на то, насколько быстро люди могут выполнять когнитивные задачи. Однако эта ассоциация не была статистически значимой в когорте FGDS.

 

Эпигенетические часы второго поколения, названные GrimAge и PhenoAge, выявили разные ассоциации. Ускорение GrimAge было практически значимо связано с более низкими общими когнитивными способностями в когорте FGDS, но не в когорте BeCOME. Важно отметить, что ускорение GrimAge не было связано с ускорением когнитивных способностей ни в одной когорте. Эти эпигенетические часы второго поколения были разработаны с упором на проблемы здоровья и смертности, связанные со старением. Эти часы фиксируют заболеваемость, связанную со старением, выходящую за рамки простого хронологического возраста.

 

Часы Dunedin Pace of Aging Mmethylation (DunedinPoAm), специализированные часы, предназначенные для оценки темпов биологического старения в различных системах, показали интересные результаты. Ускорение эпигенетического возраста, измеренное с помощью часов DunedinPoAm, было почти значимо связано с более низкими общими когнитивными способностями в когорте FGDS и значительно связано с более низкими общими когнитивными способностями в когорте BeCOME. Хотя это ускорение не было значимо связано с замедлением когнитивных способностей в когорте FGDS, оно было почти значительным в когорте BeCOME.

 

«Я был удивлен, обнаружив дифференциальные связи между часами и когнитивными функциями между группами», — рассказал Фелт. «Часы первого поколения, обученные на хронологическом возрасте (Хорват и Ханнум), были лишь значимыми предикторами в когорте BeCOME, тогда как часы второго поколения, обученные на заболеваемости и смертности, связанных со старением (GrimAge и PhenoAge), были только значимыми предикторы в когорте FGDS».

 

«Вполне возможно, что различия в способах отбора когорт (например, большой возрастной диапазон в BeCOME и волне 7 30-летнего проспективного когортного исследования в FGDS) и культурные различия могли способствовать дифференциальным ассоциациям», — добавил он.

 

В целом, исследование предоставляет доказательства того, что ускорение эпигенетического возраста может быть связано с нейрокогнитивной функцией, но конкретные ассоциации зависят от используемых эпигенетических часов и характеристик исследуемой когорты.

 

«Из этого исследования среднестатистический человек может сделать вывод, что ускоренный эпигенетический возраст связан с более низкими общими когнитивными способностями и более медленными когнитивными способностями, связанными со скоростью», — сказал Фелт. «Они должны отметить, что существует несколько разных оценок эпигенетического возраста и что ассоциации различаются в зависимости от времени и когорты, которую мы изучали».

 

Исследователи учитывали такие факторы, как жестокое обращение в детстве, психологические травмы, психиатрические диагнозы и полигенные оценки уровня образования. Но важно отметить, что в исследовании использовалась периферическая кровь для оценки эпигенетического старения, которое может не отражать напрямую старение мозга. Кроме того, ассоциации, обнаруженные в этом исследовании, были основаны на перекрестных данных, что затрудняет определение направления причинно-следственной связи.

 

Чтобы лучше понять эти интригующие результаты, будущие исследования могут изучить эти связи в продольном направлении, отслеживая изменения в эпигенетическом ускорении старения и когнитивных способностях с течением времени. Этот подход может помочь выяснить, когда эпигенетическое ускорение старения может служить ранним индикатором когнитивных нарушений, связанных с нейрокогнитивной дегенерацией в более позднем возрасте.

 

Более того, исследовательская группа подчеркивает важность проведения более обширных исследований с более крупными и разнообразными выборками для подтверждения и расширения этих результатов. Кроме того, будущие исследования должны рассмотреть возможность оптимизации эпигенетических часов для биомаркеров нейрокогнитивной функции, что потенциально повысит их полезность для диагностики и устранения когнитивных нарушений, особенно в психиатрических группах и популяциях, подвергшихся жестокому обращению.

 

«Я думаю, самое большое предостережение заключается в том, что все это перекрестный анализ, и мы не смогли определить направленность», — сказал Фелт. «Будущая работа должна изучить, как продольные изменения в эпигенетическом ускорении старения связаны с продольными изменениями в когнитивных функциях, чтобы мы могли проверить направленность эффектов и определить чувствительные периоды, в течение которых, возможно, лучше целенаправленно проводить вмешательства».