Экстремальная жара может ускорить старение у пожилых людей

Так же как солнце старит кожу , тепло делает то же самое со всем телом. Исследование, в котором использовались образцы крови тысяч пожилых американцев, показало, что у тех, кто живет в районах с эпизодами экстремальных температур, наблюдается более быстрое старение на клеточном уровне. В работе, опубликованной в журнале Science Advances , говорится, что базовый молекулярный процесс экспрессии генов изменяется спустя недели и месяцы после пика активности. Эти результаты повторяют аналогичные результаты, полученные среди населения Германии и Тайваня. Точный механизм, посредством которого неконтролируемые показания термометра ускоряют старение, до сих пор неясен. Однако накопление доказательств, особенно в контексте изменения климата, заставляет нас отнести чрезмерное тепло к числу экологических факторов, сокращающих продолжительность жизни, наряду с табакокурением и загрязнением.

Мало кто умирает от теплового удара; большинство тех, кто умирает от все более частых, продолжительных и интенсивных волн тепла, умирают от явления, которое имеет несколько жуткое название: эффект урожая: люди с предшествующими заболеваниями или, прежде всего, пожилые люди, которые погибают от экстремального температурного явления раньше, чем это можно было бы предположить по их хронологическому возрасту. Но, не убивая, жара уже может нанести большой вред, особенно организмам относительно пожилых людей. Чтобы определить это, исследователи из Школы геронтологии имени Леонарда Дэвиса при Университете Южной Калифорнии (США) проанализировали образцы крови 3686 американцев старше 56 лет.

Выставка является частью национального проекта по мониторингу состояния здоровья участников. Но исследователей из Калифорнийского университета Ынён Чхве и Дженнифер Эйлшир интересовал один очень конкретный процесс: метилирование ДНК. Это базовый биохимический процесс для организма, посредством которого в ДНК добавляются химические метки, которые выполняют функцию переключателей генов. Несколько лет назад было обнаружено, что его функционирование изменчиво и что эта изменчивость зависит от множества факторов, среди которых особое место занимает течение времени. Сегодня степень метилирования ДНК является одним из основных биомаркеров определения биологического возраста, который не всегда совпадает с хронологическим возрастом. На основе этой информации было разработано несколько эпигенетических часов , которые исследователи используют для измерения старения.

«Метилирование ДНК — это процесс, который регулирует экспрессию генов, то есть он активирует или дезактивирует гены, не изменяя сам генетический код», — объясняет Чой, первый автор исследования Science Advances . «Доказано, что такие факторы стресса, как жара, загрязнение воздуха и психологический стресс, влияют на характер метилирования ДНК», — добавляет она. Однако в случае с температурами все, что известно, получено благодаря экспериментам с различными лабораторными организмами: от нематод, таких как C. elegans , до классических мышей. «В случае жары длительное воздействие может вызвать физиологические реакции на стресс, такие как воспаление и окислительный стресс, что, в свою очередь, может привести к изменениям в метилировании ДНК», — добавляет исследователь.

Изучив закономерности метилирования в крови пожилых людей в выборке с использованием трех различных эпигенетических часов, исследователи поместили каждого из участников на карту Соединенных Штатов, снабженную данными о температуре и влажности в разные временные диапазоны: от нескольких недель до каждой серии забора крови до нескольких месяцев.

«Наше исследование показало, что у пожилых людей, проживающих в регионах с экстремально жаркими днями, наблюдается более быстрое биологическое старение по сравнению с теми, кто живет в более прохладных регионах», — сообщил Чой в электронном письме. Глядя на карту ниже, сразу становится ясно, что большинство округов, где наблюдались явления высокой температуры, сосредоточены на юго-востоке США, где расположены Флорида, южный бассейн Миссисипи, большая часть Техаса и граница с Мексикой. Именно в этих районах сосредоточено население пожилого возраста, биологический возраст которого ускоряется. Это эпигенетическое ускорение старения связано с повышенным риском хронических заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, диабет, а также смертности. Однако сама исследовательница отмечает, что «это наблюдательное исследование, а это значит, что мы не можем установить окончательную причинно-следственную связь». Тем не менее, заключает Чой, «наблюдаемая нами связь предполагает, что длительное воздействие экстремально высоких температур может способствовать ускоренному старению на молекулярном уровне».

Доктор Александра Шнайдер, руководитель группы по исследованию экологических рисков в Центре Гельмгольца в Мюнхене (Германия), не принимала участия в работе Чоя и Эйлшира, но руководила собственным исследованием, опубликованным в 2023 году . Впервые они обнаружили связь между среднесрочным воздействием тепла и ускоренным эпигенетическим старением. Они проанализировали метилирование ДНК 3500 жителей города Аугсбурга и его округа, последовательно взяв образцы крови и сопоставив их с температурой за четыре-восемь недель до взятия образца. Как позже заметили американские исследователи, немецкая группа обнаружила, что чем выше температура, тем быстрее происходит старение.

«Все методы, использованные в новом исследовании, кажутся мне обоснованными. «Для сравнения они используют эпигенетические часы первого, второго и третьего поколения», — пишет Шнайдер в электронном письме о работе Чоя и Эйлшира. «Я не удивлен результатами, поскольку в нашем исследовании мы обнаружили сопоставимые эффекты», — добавляет немец, который заключает: «В целом результаты указывают на то, что эпигенетическое ускорение старения — это процесс, который усиливает часто наблюдаемые связи между высокими температурами и смертностью или возрастными заболеваниями».

В апреле 2024 года, после работы немцев и американцев, исследователи из Национального университета Тайваня опубликовали, по их мнению, первую работу о связи между температурой и метилированием ДНК среди этнической группы хань (сами китайцы), составляющей около 20% населения мира. В его случае выборка составила чуть более 2000 человек. И снова, как и в предыдущей и последующей работе, они обнаружили корреляцию между теплом и ускоренным биологическим старением. Однако в данном случае выборка не ограничивалась пожилыми людьми, в нее вошли участники в возрасте от 20 до 70 лет, что свидетельствует о том, что вредное воздействие жары не ограничивается пожилыми людьми.

Доктор Манель Эстеллер, исследователь эпигенетики рака в Фонде Хосепа Каррераса, отмечает, что хронологический возраст, определяемый по дате рождения, не обязательно должен совпадать с биологическим возрастом, «что демонстрирует старение курильщиков». Что касается жары, он вспоминает, что нет никаких данных о том, умрут ли они раньше, «но они постарели». Затем он поясняет, что обнаруженные явления являются следствием воздействия экстремальных температур, пиков жары. Фактически, два исследования, немецкое и тайваньское, проводились с участием населения, привыкшего к умеренным температурам. «Если вы живете в жарком климате, то существуют определенные адаптации», — говорит ученый.

Здесь важно то, насколько организм способен адаптироваться к повышению температуры. Исследования, проведенные среди испанского населения, показали относительную адаптацию к жаре, что объясняет, почему жарким летом умирает меньше людей, чем в прошлые десятилетия. Но старение — это нечто другое. Как объясняет Чой, первый автор исследования с участием пожилых американцев: «Хотя мы не можем исключить возможность того, что некоторая степень адаптации может иметь место у популяций, постоянно подвергающихся воздействию высоких температур, это не обязательно означает, что они невосприимчивы к биологическим последствиям хронического и экстремального воздействия тепла».

Как и Эстеллер, его коллега, доктор Хосе Игнасио Мартин-Суберо, руководитель группы биомедицинской эпигеномики IDIBAPS в госпитале Hospital Clínic в Барселоне, напоминает, что «воздействие экстремальной жары не обязательно означает, что вы проживете меньше, но вы становитесь более уязвимыми». Что примечательно в этой работе, так это то, что она, как и предыдущие, добавляет тепла в «каталог факторов окружающей среды, которые, как и табак, старят нас, и знание этого каталога, а также факторов, которые омолаживают нас, позволяет нам принимать решения о том, как мы хотим жить».