Методика определения биологического возраста. Интегральная жизнеспособность

Наталья 06 Апреля в 0:00 275 0


Методика определения биологического возраста. Интегральная жизнеспособность

Интегральная жизнеспособность

Предположив, что между интегральной жизнеспособностью и отдельными физиологическими параметрами имеет место прямолинейная зависимость (прямолинейность или криволинейность их связи не имеет принципиального значения), можем записать уравнение множественной регрессии:

V = а + к1*I1 + к2*I2 + ... кn *In

где V — жизнеспособность, а — константа, I1, I2 ... In — величины физиологических параметров, k1, k2 ... кn — коэффициенты, характеризующие независимый вклад каждого из них в общую жизнеспособность.

При таком подходе главная трудность заключается в определении этих коэффициентов: они могут быть исчислены по корреляции между величинами физиологических параметров и интегральной жизнеспособностью, которая в свою очередь остается неизвестной величиной. Возникает порочный круг.

Выход из него заключается в том, что для исчисления искомых коэффициентов можно использовать не величину жизнеспособности, а календарный возраст, который (как уже подчеркивалось выше) является одним из наиболее важных показателей возраста биологического. При таком подходе можно записать:

В = b + s1*I1 + s2*I2 + ... sn*In

где В — показатель биологического возраста, b — константа, I1, I2 ... In — величины физиологических параметров, s1, s2 ... sn — коэффициенты, характеризующие взаимосвязь этих параметров как с календарным возрастом, так и между собой.

В табл. 14 представлены коэффициенты уравнения множественной регрессии, полученные на материалах обследования 111 практически здоровых людей в возрасте 21—83 лет (Furukawa et al., 1975).

Таблица 14. Коэффициенты уравнения множественной регрессии для определения биологического возраста (Furukawa et al., 1975)

I

Единицы измерения

S

Масса тела

кг

— 0.180

Рост

см

— 0.138

Кровяное давление



систолическое

мм рт. ст.

+ 0.142

диастолическое

мм рт. ст.

— 0.072

Жизненная емкость легких

мл

— 0.003

Фенолсульфонфталеиновый тест

%

— 0.252

Аккомодация



правый глаз

см

— 1.433

левый глаз

см

— 0.816

Вибрационная чувствительность

правая рукадБ+ 0.262
левая рукадБ+ 0.315

Определив 10 показателей у индивидуума, относящегося к указанному возрастному интервалу, и проведя на основании приведенных данных несложные расчеты, получим искомый показатель биологического возраста, измеряемый в годах.

Следует подчеркнуть определенную логическую несообразность, лежащую в основе обсуждаемого метода. Календарный возраст признается показателем, недостаточным для характеристики степени постарения индивидуума, что и вынуждает говорить о возрасте биологическом; в то же время оценка информативности отдельных показателей последнего проводится по их корреляции именно с хронологическим возрастом, который, следовательно, признается достаточно хорошим отражением биологических особенностей организма.

Опираясь на внутренне противоречивый метод, можно ли получить теоретически или практически значимую информацию? Ответ на этот вопрос дает анализ логической схемы обсуждаемого метода, представленной на рис. 8.

Корреляционно-статистическая схема соотношений между жизнеспособностью (V), календарным возрастом (К) и физиологическими параметрами (I1, I2)
Рис. 8. Корреляционно-статистическая схема соотношений между жизнеспособностью (V), календарным возрастом (К) и физиологическими параметрами (I1, I2).
F, F1, F2 — наследственные и средовые факторы, влияющие на тесноту связи (корреляцию) между элементами схемы.


Центральным ее звеном является календарный возраст, коррелирующий как с интегральной жизнеспособностью организма (т. е. биологическим возрастом), так и с отдельными физиологическими параметрами (в большей или меньшей степени биологический возраст отражающими).

Все элементы схемы связаны не односторонними причинно-следственными связями, иллюстрирующими влияние одного фактора на другой, а двусторонними коррелятивными взаимосвязями, указывающими на их статистическую взаимозависимость. Только опираясь на статистическую модель, можно расположить календарный возраст между жизнеспособностью и физиологическими параметрами, в то время как в обсуждавшейся выше биологической модели их расположение иное.

Предположив, что между V и К, а также между К и I1, I2. . . In имеет место строгая прямолинейная зависимость, можем записать:

K = c + d + V, (1)

K = b + s1*I1 + s2*I2 + ... sn*In, (2)

Поскольку левые части этих уравнений между собой равны (К=К), равны и их правые части. Записав это равенство и проведя необходимые преобразования, получим:

V = ((b + s1*I1 + s2*I2 + ... sn*In) - c)/d, (3)

Таким образом, зная величины I1, I2 ... In а также коэффициенты, рассчитанные по корреляции этих величин с календарным возрастом и между собой, можно оценить жизнеспособность индивидуума (его биологический возраст) с точностью до двух неизвестных констант c и d. Неизвестные c и d приводят к неопределенности в оценке биологического возраста, имеющей, однако, систематический характер.

Это вполне удовлетворительный результат, хотя и не дающий абсолютного показателя жизнеспособности, но позволяющий ранжировать обследуемых по ее величине. Однако этот вывод правомерен лишь для случая, когда коэффициенты корреляции между V и К, К и набором физиологических параметров I1, I2 ... In равны 1. При таком условии в каждом отдельном случае фактическая и рассчитанные по формулам (1, 2) величины К равны, что и позволяет получить формулу (3). Если это условие не соблюдается, то равенство (3) следует преобразовать следующим образом:

V = (((b + s1*I1 + s2*I2 + ... sn*In) - c)/d) + x, (4)

где х — неизвестная переменная, имеющая тем большую величину, чем больше отклонение данного индивидуума от усредненных общевидовых зависимостей, записанных в формулах (1, 2).

Как свидетельствуют данные литературы (Furukawa et al., 1975), корреляция между фактическим календарным возрастом обследуемых и возрастом, исчисленным по формуле (2), никогда не достигает 1 и в лучшем случае равна 0.8—0.9; нет сомнений, что не большую точность имели бы расчёты, сделанные по формуле (1); если бы мы имели возможность ее экспериментальной проверки. Все это указывает на то, что в выражении (4) х не равно 0.

Следовательно, определение биологического возраста по совокупности физиологических параметров, коррелирующих с возрастом календарным, не может быть точным. В соответствии со схемой, приведенной на рис. 8, корреляция между К и V, К и I1, I2 ... In снижается за счет однотипных факторов Fx, Fy, Fz, отражающих влияние межиндивидуальных наследственных и средовых различий на исходную величину жизнеспособности и темп ее возрастного снижения.

Точность обсуждаемого метода будет, следовательно, тем большей, чем меньший вклад в дисперсию V, I1, I2 ... In вносят эти межиндивидуальные различия.

Достигнуть этого можно несколькими способами:

1. За счет выбора объектов исследования. Так, различия темпа старения между животными двух видов (например, белых мышей и крыс) намного превышают внутривидовые (межиндивидуальные) различия. Выбор животных генетически чистых линий и стандартизированные условия их содержания — еще один способ повышения точности оценок биологического возраста при изучении кинетики старения.

2. За счет выбора условий эксперимента. Известно, например, что качественно полноценная, но количественно недостаточная диета резко увеличивает продолжительность жизни экспериментальных животных. Если различия между экспериментальными и контрольными группами много больше, чем внутри каждой из них, то показатель биологического возраста можно считать надежным отражением зависимости темпа старения от диеты.

3. За счет выбора показателей биологического возраста. Наиболее информативными следует признать физиологические параметры, дающие наибольшую корреляцию с календарным возрастом: эти параметры наименее чувствительны к межиндивидуальным (внутригрупповым) различиям.

Согласно данным литературы, к числу наиболее информативных параметров для человека относятся: систолическое кровяное давление (корреляция с хронологическим возрастом в отдельных сериях исследований 0.7—0.2), данные аудиометрии (0.7—0.4), жизненная емкость легких (0.8—0.4), время двигательной реакции (0.5—0.3), мышечная сила кисти (0.5—0.2), аккомодация глаза (0.9—0.6), вибрационная чувствительность (0.8—0.5) и некоторые другие (Шок, 1978). Такая оценка информативности отдельных показателей свидетельствует о наименьшей пригодности обсуждаемого метода для изучения межиндивидуальных различий темпа старения и наибольшей — для различий межгрупповых.



Сравниваемые группы могут составить, например, люди разного возраста (относительная ошибка в оценке биологического возраста будет тем меньше, чем больше различается средний возраст сравниваемых групп) или пола (относительная ошибка тем меньше, чем больше влияние пола на темп старения). Исследования, проведенные в последние годы в Японии и ГДР, показали различия календарного и биологического возраста у больных с ожирением (+2 года), сахарным диабетом (+6 лет), артериальной гипертензией (+7 лет).

Основой для выделения сравниваемых групп могут стать географические, экономические, профессиональные и социальные факторы. Так, в северо-западных районах Финляндии смертность от хронических заболеваний выше, а продолжительность жизни ниже, чем в юго-восточных районах страны (Heikinen, Kiskinen, 1974).

Определение показателей биологического возраста позволило установить, что эти различия не связаны с различиями темпа старения. В то же время исследования, проведенные в восточных и западных районах штата Северная Каролина (США), позволили связать повышенную смертность в одном из них (восточном) с ускоренным темпом старения его обитателей (Watthana, Spiers, 1973).

Получены интересные данные о различиях биологического возраста в группах людей, различающихся по отношению к спорту, курению, а также занятых в различных сферах промышленного производства (L51-lgen, Pleiners, 1979). В последней работе получены экспериментальные доказательства большей пригодности обсуждаемого метода для оценки межгрупповых различий старения и меньшей — для оценки межиндивидуальных различий.

Корреляция между физиологическими параметрами и календарным возрастом может быть определена как по результатам длительных (лонгитудинальных) наблюдений, так и по результатам однократного обследования лиц разного возраста.

Последнее является большим преимуществом обсуждаемого метода, так как не требует длительных и дорогостоящих исследований. Однако информативность такого подхода снижается тем, что величины физиологических параметров в старших возрастных группах несут неполную информацию об изучаемой популяции.

Поскольку часть людей умирает между младшим и старшим возрастами, величины физиологических параметров, полученные при обследовании старших возрастных групп, характеризуют только тех, кто остался живым (т. е. старился более медленно). Следовательно, метод однократного обследования применим для определения информативности показателей биологического возраста тем меньше, чем меньше доживаемость до данной возрастной группы, т. е. чем старше возраст.

Немаловажно и то, что, опираясь на однократное обследование, нельзя использовать для оценки биологического возраста ту информацию об индивидууме, которая заключена в его качественных характеристиках (наследственность, вредные привычки и пр.).

И, наконец, информативность метода снижается тем, что различия между младшей и старшей возрастными группами частично могут зависеть не от процессов старения, а от различий между поколениями. Так, старшие, поколения могли иметь большую или меньшую величину физиологического параметра и в молодом возрасте в силу ранее имевшихся условий жизни. Важный методический вопрос — отбор лиц для оценки информативности отдельных показателей.

Обследование только практически здоровых людей позволит оценить процесс старения только в тех случаях, когда он идет медленно. Обследование лиц с выраженной патологией может сместить оценки корреляции в силу неблагоприятного влияния болезни на физиологические параметры. Приемлемый компромисс — изучение случайной выборки, в которой люди с различным состоянием здоровья представлены в естественной, характерной для данной популяции пропорции. Это не исключает возможности раздельного анализа данных, относящихся к лицам с разным состоянием здоровья.

Перечень затруднений, с которыми связано определение биологического возраста, много больше перечня данных, полученных с помощью этого метода. Возникает вопрос о его перспективности. В этой связи можно отметить несколько новых подходов к решению проблемы.

По данным Робинсона (Robinson, 1979), перспективными могут оказаться отказ от традиционных клинико-физиологических показателей для оценки биологического возраста и изучение индивидуального «молекулярного профиля». Из 185 изученных автором продуктов метаболизма, содержащихся в моче человека, не менее 60 коррелируют с возрастом.

Аналогичные результаты получены при изучении метаболитов у белых мышей, а также у дрозофилы (в последнем случае изучались гомогенаты всего тела). На основании полученных материалов хронологический возраст мух удалось исчислить с погрешностью, не превышающей 5 дней (при общей продолжительности жизни 31 день); белых мышей удалось четко разделить на 2 группы (молодых и старых), что не всегда можно сделать с помощью традиционных показателей.

По мнению автора, использование новейших методов (хроматографии, масс-спектрофотометрии, изоэлектрического фокусирования и др.) позволит определять 1—2 тысячи метаболитов, содержащихся в моче, выдыхаемом воздухе, сыворотке крови. Это позволит оценивать риск развития возрастных заболеваний и, главное, применять узко направленные, адекватные именно для данного индивидуума меры медикаментозной и диетической профилактики.

Сущность предлагаемого метода заключается в предельном расчленении, «молекуляризации» показателей старения.

Прямо противоположный подход лежит в основе некоторых других методик. Отсутствие надежной основы для оценки информативности отдельных показателей биологического возраста и сведения их в единый (интегральный) критерий вынуждает применять сложные тесты, результат которых зависит от состояния многих функциональных систем и взаимодействия между ними.

Таковы, в частности, «американский» и «японский» тесты: в первом определяется способность белых мышей удерживаться на горизонтально натянутой струне, во втором — способность человека стоять на одной ноге с закрытыми глазами.

При простоте этих испытаний их конечный результат зависит от состояния опорно-двигательного аппарата, координации движений, а для человека — и от активности психологической установки на достижение наилучшего результата.

Однако вклад каждого фактора интегрируется не с помощью приближенних математических формул, а наиболее естественным — физиологическим — способом. Такой подход, будучи доведенным до логического конца, приводит к понятию — «функциональный возраст».

Если понимать биологический возраст не как прогноз, а как по возможности полное отражение состояния индивидуума в данный момент, можно оценивать это состояние по способности функционировать, т. е. выполнять широкий круг реальных жизненных задач. Функциональный возраст является, следовательно, отражением биологического возраста в психосоциальном статусе индивидуума. В этой связи для его определения должны быть использованы показатели мышечной работоспособности, познавательная деятельность и эмоциональный профиль индивидуума.

Комплексная оценка состояния людей старших возрастов невозможна без учета патологии. Это нашло свое отражение в понятии «патологический возраст» (Everitt, Webster, 1975). В качестве показателей патологического возраста можно использовать число диагностированных заболеваний или отдельных симптомов. При этом, как правило, проводится ранжировка заболеваний или симптомов по их тяжести на основе экспертных оценок.

Несмотря на зависимость функциональных возможностей и патологии от числа прожитых лет, правомерность понятий «функциональный возраст» и «патологический возраст» остается дискуссионной. Возможно, следует говорить о функциональном состоянии и состоянии здоровья.

Главное, однако, заключается не в выборе терминов, а в использовании наиболее адекватных подходов для изучения тех или иных теоретических и практических проблем. Именно в такой — практической — плоскости ведутся современные исследования по проблеме биологического возраста.

Однако это не снимает необходимости критической оценки самого понятия биологический возраст. Является ли оправданным поиск единого показателя, суммарно характеризующего различные проявления старости? Заложена ли такая возможность в самой природе старения?

Наши знания о механизмах старения не позволяют однозначно ответить на эти вопросы, поэтому не лишены оснований попытки дифференциальной оценки различных проявлений старости на основе методов многомерной статистики.

Применение таких методов (в частности факторного анализа) внесло решающий вклад в развитие некоторых медико-биологических дисциплин. Один из наиболее ярких примеров — развитие психологии. Психическая деятельность человека многомерна по своей природе, и именно факторный анализ позволил вычленить отдельные ее компоненты, оценить их вклад в индивидуальную вариабельность психометрических характеристик.

Как показали лонгитудинальные исследования Белицкого (Bielicki, 1975), половое созревание человека можно характеризовать двумя главными факторами, один из которых отражает его скорость (темп), а другой — гармоничность.

При этом вклад первого фактора в межиндивидуальную вариабельность полового развития почти в 10 раз превышает вклад второго фактора (соответственно 68 и 8%). Из этого следует, что стремление характеризовать биологический возраст индивидуума в процессе его полового созревания с помощью одного количественного критерия является достаточно оправданным.

К сожалению, нам неизвестны такие исследования в геронтологии, однако сходная по методической постановке работа Ялависто и Макконена (Jalavisto, Makkonen, 1963) представляет исключительный интерес в этом плане. Проведенный авторами факторный анализ 26 физиологических и морфологических показателей у 82 женщин 20—83 лет показал, что такой фактор как «возраст» вообще отсутствует в структуре межиндивидуальных вариаций.

В то же время существует 6 отдельных факторов (важнейшие из них — «гипертензия», «ЦНС+анализаторы», «ожирение»), каждый из которых, хотя и коррелирует с хронологическим возрастом, не является однозначно зависимым от последнего.

Согласно этим данным, многофакторное описание физиологического состояния индивидуума в процессе его старения имеет больше перспектив, чем стремление найти единый показатель. Решение этой дилеммы является принципиально важным для геронтологии: речь идет не только о выборе удобного для практики показателя старения, но и об общем методологическом подходе к изучению возрастных нарушений жизнедеятельности.

Биологический возраст — одно из фундаментальных понятий современной геронтологии. Его определение позволит изучать количественные закономерности процесса старения, а значение количественных методов в развитии любой научной дисциплины нельзя переоценить.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль
Похожие статьи
показать еще
Prev Next