Ученые сравнили геномы долгожителей старше 104 лет и остальных людей. Оказалось, что основные отличия между ними касаются гена, связанного с репарацией ДНК. Его полиморфизмы помогают дольше избегать накопления генетических поломок, свойственных процессу старения. Исследование опубликовано в eLife.
Ожидаемая продолжительность жизни в мире продолжает расти: в 2019 году она составила 73,4 года. Особый вклад в это вносит улучшающийся уровень медицины и жизни в целом. При этом существуют люди, которые живут еще дольше: в этом году ООН ожидает увеличение количества столетних людей до 573000 по всему миру. Япония и Италия лидируют по количеству долгожителей в составе популяции.
Фенотип долгожителя формируется под влиянием как генетических, так и средовых факторов (диета, физические нагрузки, экология). Изучение долгожительства обычно проводят на генетически и хронологически гетерогенных группах, объединяя несколько когорт, чтобы повысить статистическую значимость. Такой подход позволяет выявить только гены, сходные у всех людей. Однако, ученые считают, что большую роль в долголетие вносят гены, специфичные для определенной географической популяции. Гены также способны изменяться со временем, поэтому важно исследовать людей из одного временного промежутка.
Ученые из Италии и Швейцарии под руководством Клаудио Франчески (Claudio Franceschi) из Болонского университета проанализировали геномы итальянских долгожителей старше 104 лет. Исследование включало 81 долгожителя и 36 здоровых людей из группы контроля, средний возраст в которой составлял 68 лет. У участников провели полногеномное секвенирование. Результаты исследования были дополнительно перепроверены на второй когорте, включавшей 333 долгожителя и 358 человек из группы контроля. Для статистического анализа использовали критерий Манна-Уитни, значимыми считали результаты при p < 0,05.
У долгожителей обнаружили изменения на седьмой хромосоме, локализованные рядом с генами STK17A и COA1. Варианты генов STK17A и COA1 оказались связаны с долгожительством в обеих когортах. STK17A кодирует протеин, индуцирующий процессы апоптоза, а COA1 связан с функционированием цитохромоксидазы. Также у долгожителей нашли очень мало соматических мутаций в сравнении с группой контроля (p = 0,00125).
Исследователи отметили, что долгожители имеют эффективные механизмы репарации ДНК, что позволяет им избегать накопления мутаций, которые свойственны обычно процессам старения. Их выводы поддерживают и последние публикации: репарация ДНК в настоящий момент считается ключевым фактором в клеточном гомеостазе и защите от сердечно-сосудистых заболеваний.
На вероятность прожить до 90 лет и дольше влияет не только генетика, но и образ жизни. Голландские ученые связали долгожительство с физическими нагрузками как у мужчин, так и у женщин.
Анастасия Кузнецова
Также на когнитивное снижение повлияли варианты Гена APOE: аллель APOE4 его ускорила, а аллель APOE2 — замедлила
Исследователи из Колумбии и США изучили, как генотип аполипопротеина и годы образования влияют на когнитивные функции при наследственной болезни Альцгеймера. Выяснилось, что у носителей мутации PSEN1 E280A, связанной с семейной болезнью Альцгеймера, когнитивное снижение наступает раньше и развивается быстрее, если у них в то же время есть аллель APOE4, а у таких же носителей, но с аллелью APOE2, это снижение происходит медленнее. Также более медленное снижение когнитивных способностей было характерно для пациентов, которые больше лет жизни потратили на учебу, — и это к тому же ослабляло влияние особенно опасных вариантов APOE. Результаты опубликованы в Nature Communications. При семейной или наследственной болезни Альцгеймера (БА) когнитивный спад наступает рано и за несколько лет прогрессирует до слабоумия. Семейную болезнь Альцгеймера вызывают некоторые мутации, например, мутация E280A в гене мембранного белка пресенелина PSEN1. Еще один ген, влияющий на развитие и течение БА — ген белка аполипопротеина Е (APOE). Разные варианты этого гена связаны с большим или меньшим риском спорадической (ненаследственной) болезни Альцгеймера: аллель APOE4 повышает риск, а аллель APOE2 снижает его. О том, как варианты APOE влияют на развитие семейной БА известно мало. Одно небольшое исследование показало, что деменция у носителей мутации PSEN1 E280A наступает раньше, если у них есть аллель APOE4. Другое исследование не обнаружило влияния APOE4, но выявило, что аллель APOE2 задерживает клиническое начало заболевания примерно на 8 лет. Кроме того, на развитие БА влияют другие факторы: образ жизни, социально-экономические условия и другие показатели здоровья. Стефани Лангелла (Stephanie Langella) из Гарвардской медицинской школы вместе с коллегами из Колумбии и США решила выяснить, как варианты APOE и количество лет учебы влияют на когнитивные показатели пациентов с наследственной БА (исследователи не выделяли отдельно высшее образование или ученую степень, а смотрели именно на число лет, уделенных образованию). Для этого они проанализировали данные 675 носителей мутации E280A и 594 пациентов, у которых этой мутации не было. Носители и неносители мутации были членами одних и тех же семей. Ученые сравнивали баллы пациентов в краткой шкале оценки психического статуса (MMSE), которую используют для диагностики клинических проявлений деменции. Баллы MMSE у носителей и неносителей мутации PSEN1 E280A начинали различаться уже в возрасте 31,5 года — с этого момента когнитивные показатели носителей снижаются намного быстрее. У пациентов с мутацией E280A, у которых также была аллель APOE4 (141 человек), клиническое начало БА было более ранним, а у пациентов с мутацией E280A, но без аллели APOE4 (534 человека) — наоборот, наступало позже. Расхождения начинались в возрасте 44,3 лет — как раз во столько появляются первые признаки болезни Альцгеймера у пациентов с наследственной формой. Другая аллель, APOE2, напротив, была связана с более медленным когнитивным снижением в группе носителей PSEN1 E280A. А вот когнитивные траектории пациентов без мутации E280A были примерно одинаковыми и не зависели в от варианта APOE. Также исследователи обнаружили, что возраст начала клинических проявлений БА у пациентов с мутацией PSEN1 E280A зависел от количества лет, которые они потратили на учебу. Их когнитивные показатели снижались тем медленнее, чем больше они учились, — и это проявлялось особенно сильно у носителей аллели APOE4 и неносителей APOE2. То есть отрицательный эффект аллели APOE4 ослаблялся. Почти то же было и с неносителями мутаций, связанных с БА: более долгая учеба была связана с более высокими баллами MMSE, но здесь варианты APOE роли не играли. Пока не ясно, как именно аллель APOE4, связанная с большим риском, ухудшает течение семейной болезни Альцгеймера, и как другая аллель — APOE2 — от нее защищает. Но, как видно, большая продолжительность учебы снижает дополнительный риск. А иногда от вредного действия мутаций защищают другие мутации. Недавно исследователи обнаружили мутацию, которая отсрочила развитие семейной болезни Альцгеймера у мужчины. Это был редкий вариант гена RELN — H3447R или RELN-COLBOS. Клинические проявления начались у пациента почти на 20 лет позже обычного. Мужчина был не первым счастливчиком: до этого подобный случай был с женщиной, у нее мутация была как раз в гене APOE.