Количественная оценка показателей смертности, старения, продолжительности жизни и биологического возраста
СтатьиОпубликовано в журнале:
Профилактика старения »» Выпуск 2 1999 А.А. Подколзин, В.Н. Крутько, В.И. Донцов
Институт системного анализа РАН, Москва
Национальный геронтологический центр, Москва
Московский государственный медико-стоматологический университет Минздрава РФ
Рассматриваются вопросы количественной оценки процессов старения. Дается краткий исторический обзор, обсуждается сущность феномена старения и биологического возраста (БВ). Приводятся методы расчетов показателей смертности и продолжительности жизни. Систематизируются получившие наиболее широкое распространение в России и за рубежом показатели БВ. Предлагается оригинальная методика диагностики БВ, позволяющая оценивать БВ организма и профиль старения его отдельных систем.
ВАЖНОСТЬ РАССМОТРЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СТАРЕНИЯ
Одними из основных показателей цивилизованности страны, как считают ООН и ВОЗ, являются уровень здоровья и продолжительность жизни ее населения. На исследования в этой области практически во всех современных развитых государствах, а также во многих развивающихся тратятся государственные и частные средства, превосходящие траты в других областях (например, в США траты на здравоохранение составляют порядка 14% федерального бюджета).
Фактически, суммарные затраты в современном развитом обществе на "увеличение количества и улучшение качества жизни" уступают только затратам на вооружение и данный вопрос является основным конкурентом военному вопросу в менталитете развитых обществ.
Но, пока растет средняя продолжительность жизни в ведущих развитых странах (в Японии, в Канаде, в Швеции и ряде других стран - за пределы 80 лет), в России происходит снижение средней продолжительности жизни почти до 60 лет. Даже в некоторых государствах Африки сейчас продолжительность жизни больше, чем в России. В России сейчас имеет место отрицательный прирост населения - т.е. происходит вымирание нации. Снижение продолжительности жизни касается в значительной мере трудоспособного, возраста, что приводит к парадоксальным изменениям демографической ситуации - постарению населения на фоне снижения длительности жизни.
Серьезнейшей проблемой, обусловленной выше описанными процессами, а также снижением рождаемости, является быстрое постарение человечества, особенно ярко выраженное в развитых странах.
В развитых странах доля лиц старше 65 лет составляет сейчас 10-14% от всей популяции, а к 20-м годам следующего столетия эта величина удвоится. Наиболее быстро будет расти доля очень старых людей, имеющих возраст 80 и более лет. Эта категория существенно больше других нуждается в медицинской помощи и других видах социального обеспечения. Число их в ближайшее десятилетие увеличится на 300%. Данное явление приводит к существенному увеличению коэффициента демографической нагрузки на общество, выражающегося отношением числа неработающих к числу работающих, что ложится огромным грузом на экономику.
Кроме этого, постарение населения приводит к изменению структуры занятости и требует заблаговременной адаптации и серьезных структурных перестроек социальных служб и бюджетных ресурсов. Так, в США федеральное правительство увеличило в два раза ассигнования на нужды престарелых по сравнению с 1960-м годом. Эти траты в настоящее время составляют четверть федерального бюджета. Около 80% от этого количества расходуется на программы обеспечения социальной безопасности (Social Security) и медицинской помощи престарелым (Medicare, Medicaid). Таков экономический масштаб проблемы старения, связанной с огромными социальными, экономическими и политическими эффектами.
Достижения современной геронтологии позволяют ставить на повестку дня вопрос о практической реализации задачи управления процессами старения, задачи радикального увеличения периода активной, полноценной, трудоспособной жизни человека, соответственно сокращая относительную долю лет старческой немощности. Одной из центральных проблем здесь является разработка точных количественных методов диагностики процессов, связанных со старением и процессов старения как такового.
Как справедливо отмечает академик В.В. Фролькис, проблема определения биологического возраста является проблемой не только геронтологической, но и общеонтогенетической. Однако для геронтологии она приобретает особое значение, т.к. определение биологического возраста необходимо для достижения ее конечной цели - разработки средств увеличения продолжительности жизни, об эффективности которых можно судить по изменениям биовозраста.
СУЩНОСТЬ, ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРИЧИНЫ И ТИПЫ СТАРЕНИЯ КАК ЯВЛЕНИЯ ПРИРОДЫ
Ведущий современный философ-методолог А.Ф. Лосев формулирует представление о причине и сущности чего-либо так: Сущность (чего-либо) трактуется как принцип структуры...".
Таким образом, сущность, причина старения может быть выражена только на языке абстракции высокого уровня как объективная закономерность жизни, бытия, как принцип, но вовсе не как процесс, тем более не как конкретный специальный механизм в организме. Сведение принципов к механизмам - распространенная методологическая ошибка, часто встречающаяся и в геронтологии.
Исходя из выше сказанного, достаточно ясно, что при определении термина "старение" необходимым и достаточным оказывается определение принципа старения как явления:
- старение - "снижение жизнеспособности со временем", или
- старение - "повышения вероятности смерти со временем", или в более общем виде:
- старение – "повышение степени хаоса на всех структурных уровнях организма", - что и проявляется самым логичным и понятным образом общим снижением сопротивляемости организма ко всем факторам и регистрируется как повышение вероятности смерти от всех причин с возрастом.
Основные типы старения являются конкретизацией данной общей закономерности и могут проявляться бесконечным числом конкретных механизмов старения как в одном организме, так и для организмов разных видов. Однако, можно выделить некоторые общие типы старения.
Можно утверждать, что практически все разнообразие фундаментальных механизмов старения живых организмов - сложных, самообновляющихся, обменивающихся с внешней средой веществом, энергией и информацией систем, сводимо к 4-м основным типам:
- недостаточность проточности системы ("загрязнение" организма);
- недостаточность действия отбора (генерация разнообразия на уровне всех структур организма);
- недостаточность самокопирования элементов системы (гибель не обновляющихся элементов структур организма);
- изменение регуляторных систем (дисбаланс и дисгармония).
ИСТОРИЯ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ
С представлениями о старении тесным образом связано научное направление, изучающее вопрос о продолжительности жизни и развивающееся достаточно независимо от биологии старения. В рамках этого научного направления, благодаря развитому математическому базису, получены точные ответы на многие вопросы, которые все еще продолжают дебатироваться в геронтологии. Поэтому наука о продолжительности жизни (ПЖ) организмов и человека имеет большое значение для науки о старении.
В качестве первых, носящих уже собственно научный характер, работ из данной области следует упомянуть таблицы ПЖ жителей Лондона, построенные в 1662 г. Д. Граунтом. Основываясь на этих данных, выдающийся голландский физик Х. Гюйгенс в средине 17-го века рассчитал впервые среднюю продолжительность жизни - СПЖ и предложил использовать такие таблицы для расчета вероятности дожития до определенного возраста. Наиболее надежные данные для подобных таблиц впервые получил немецкий математик В. Лейбниц. На основе этих данных английский астроном Э. Галлей построил первые надежные таблицы ПЖ. Метод Галлея был дополнен швейцарским математиком Л. Эйлером ("Общие исследования о смертности и размножении рода человеческого").
Великий французский ученый П. Лаплас развил вероятностную интерпретацию таблиц ПЖ, а его ученик - астроном, математик и статистик А. Кетле в своей "Антропологии" распространил эти методы и на оценку ПЖ животных.
Главным событием для математической геронтологии явилось появление в 1825 г. знаменитой формулы англичанина Б. Гомперца, описывающей изменение силы смертности человека и многих видов животных в зависимости от возраста. Б. Гомперцем впервые было показано экспоненциальное нарастание интенсивности смертности с возрастом - собственно закон старения, - и предложено теоретическое объяснение этого закона. В 1860 г. У. Мейкем дополнил формулу Б. Гомперца аддитивной константой - не зависимой от возраста компонентой фоновой смертности, связанной с влияниями внешней Среды. Таким образом, еще со времен Гомперца для геронтологов было ясно существование биологической, компоненты смертности, зависящей от внутренних особенностей организма, которая и отражает, собственно, его старение. Интересно отметить, что общая идея спонтанной утраты "жизнеспособности" положенная в основу формулы Б. Гомперцом (1825), является и в настоящее время краеугольным камнем современной геронтологии, так как позволяет наиболее просто и точно описывать возрастное изменение смертности человека и, видимо, других организмов.
Гомперц рассматривал смертность как величину, обратную жизнеспособности - способности противостоять всей совокупности разрушительных процессов. Он предположил, что жизнеспособность снижается с возрастом пропорционально ей самой в каждый момент. Такое неспецифическое повышение с возрастом уязвимости организма ко всем воздействиям и носит название старения как такового. Гомперц также отмечал сходство кривых изменения смертности и энтропии, а В. Перкс (1932) прямо писал, что "неспособность противостоять разрушению имеет ту же природу, что и рассеяние энергии" (то есть, старение эквивалентно увеличению энтропии, которая служит мерой неупорядоченности любой системы).
Жизнь противостоит потоку энтропии, организуя встречный поток порядка, однако, реализация этого потока возможна лишь как обновление элементов жизни на всех ее уровнях. По этой причине жизнь в целом не стареет, а развивается, но путем замены ее элементов - организмов. Организм же, являясь по своей природе "законченным" в морфофункциональном отношении объектом, может только стареть сразу же после прекращения роста и развития.
Таким образом, в настоящее время, как впрочем, и в глубокой древности, достаточно ясна общая причина старения как явления, неотъемлемо связанного с самими основами жизни и почти уже 200 лет имеется общее описание старения - количественная формула Гомперца, отражающая сущность процессов старения как накопления энтропии в целостной системе со временем.
Основоположником собственно биологического учения о ПЖ считают К. Пиркса, основавшего в 1901 г. журнал "Биометрика", и Р. Пирла, опубликовавшего пространные рассуждения на эту тему в "Биологии смерти" (1922), целиком посвященной вопросам биологии ПЖ. Именно Р. Пирл, как считают, создал научную школу биологов продолжительности жизни, в числе видных представителей которой можно назвать российского ученого В.В. Алпатова.
ВЫЧИСЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СМЕРТНОСТИ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ
В основе количественного представления процессов изменения ПЖ, старения и смертности в геронтологии, демографии, экологии и других дисциплинах широко используются следующие показатели:
- таблицы и графики дожития,
- вероятность смерти для определенного возраста,
- ожидаемая продолжительность жизни.
Предположим, что в определенный момент времени рождается группа индивидов, если речь идет о человеке, или группа особей, если речь идет о животных. Такая группа называется когортой, и наша задача - проследить судьбу этой когорты на всем периоде ее жизни. Допустим, что мы измеряем число индивидов (особей), оставшихся в живых, через одинаковые промежутки времени "n". Величина интервала "n" может колебаться от дней (например, для дрозофил) до 5-10 лет для человека. Число доживших до возраста "х" обычно обозначают через l(x) или просто "l"; разница между количеством доживших до возраста "х" и доживших до возраста "х+n" равна, очевидно, числу умерших в возрастном интервале (х,х+n) и обычно обозначается через d(x) или "d"; вероятность смерти на интервале "n" для индивидов (или особей), доживших до возраста "х", обозначается через q(x) или "q" и определяется уравнением: q= d/l
Для вычисления важного последнего показателя - ожидаемой продолжительности предстоящей жизни индивида, дожившего до возраста "х", которую обозначают е(х) или "е", используют промежуточные вычисления. Сначала определяют суммарное число лет L(х) (или часов, дней, месяцев, если исследуются короткоживущие животные), проживаемых всей исследуемой когортой в интервале (х, х+n ): L(x) = n/2[l(x)+l(x+n)]
Данное соотношение строго справедливо, если функция l(x) является линейной на изучаемом интервале.
Для реальных популяций функция "l" нелинейна и поэтому, чтобы не допускать существенных ошибок в расчетах, интервал "n" необходимо выбирать не слишком большим, чтобы на нем функция "l" отличалась от прямой линии не более, чем на несколько процентов, если мы хотим, чтобы погрешность в расчетах также измерялась несколькими процентами.
Далее рассчитывают суммарное число лет Т(х), проживаемых когортой в возрасте "х" и старше (пока вся когорта не закончит свое существование): Т(х) = L(x)+...+L(w), где w это значение возраста, соответствующее началу последнего возрастного интервала.
Ожидаемая продолжительность предстоящей жизни для дожившего до возраста "х" определяется далее из соотношения: е(х) = Т(х)/l(x).
ФОРМУЛА ГОМПЕРЦА-МЕЙКЕМА ИЗМЕНЕНИЯ СМЕРТНОСТИ ПРИ СТАРЕНИИ
Центральным моментом научного анализа проблемы ПЖ, безусловно, является разработка в начале 1800-х годов Гомперцом теоретически обоснованной и практически не превзойденной до настоящего времени математической модели ПЖ (формула Гомперца), указавшего на важнейшее значение внутренней - биологической причины развития старения, определяющей снижение с возрастом жизненности организмов и повышение вероятности их смерти по экспоненциальному закону.
Эта формула была впоследствии модифицирована затем У. Мейкемом, добавившим в формулу Гомперца постоянный коэффициент, представляющий независимый от возраста компонент смертности, имеющий, как теперь становится ясно, эколого-социальную природу и выраженно меняющийся в истории человечества.
До настоящего времени формула Гомперца-Мейкема остается наилучшей для описания смертности, связанной со старением, для самых различных видов, включая человека. Теоретической основой формулы являлась предпосылка о том, что жизнеспособность особи "Х" с возрастом снижается в результате чисто вероятностного процесса (аналогично самопроизвольному распаду радиоактивных элементов), что дает основной закон: dX/dt = - a X, где "а" - коэффициент пропорциональности.
Так как понятие жизнеспособности неопределенно, но эмпирически понятно, что жизнеспособность и вероятность смерти находятся в обратно пропорциональном соотношении, Гомперц принял в качестве меры жизнеспособности обратную ей величину m = 1/Х, где m - вероятность смерти, сила смертности или просто смертность. Тогда дифференциальное уравнение, описывающее динамику смертности, имеет следующий вид: d[1/m(t)]/dt = - a[1/m(t)].
Интегрирование этого уравнения дает в результате знаменитую формулу Гомперца: m(t) = Ro exp(a t).
После добавления Мейкемом константы "А" в правую часть этого уравнения оно приняло современный вид зависимости смертности от возраста: m(t) = A + Ro exp(a t)
Здесь - "А" - константа, отражающая интенсивность смертности от внешних условий (может меняться при улучшении условий жизни), "Ro" - начальный уровень смертности и "a" - показатель, отражающий скорость нарастания смертности с возрастом.
Принято представлять график экспоненты в полулогарифмических координатах, где она имеет вид прямой. Однако, аддитивная поправка Мейкема в правой части уравнения обусловливает отклонение от прямой линии зависимости ln(m) от t. Поскольку А является константой, получить в правой части уравнения чистую экспоненту можно, продифференцировав уравнение Гомперца-Мейкема. Тогда график в полулогарифмических координатах будет иметь вид прямой линии с тангенсом угла наклона к оси времени равным "а", которая пересекает ось ординат в точке Ro a. Поэтому значения Ro и а, соответственно характеризующие значение смертности в начальный момент времени t= 0 и темп старения, могут быть легко найдены из такого графика. Затем можно рассчитать значение поправки Мейкема как разность между наблюдаемым значением смертности и ее возрастной компонентой, описываемой экспонентой.
Таким образом, для целей количественной геронтологии необходимо иметь возможность вычисления параметров уравнения Гомперца-Мейкема, что можно сделать методами нелинейной регрессии. Для вычисления "вручную" Л.А. Гаврилов и Н.С. Гаврилова (1991) предлагают нижеследующий алгоритм, дающий вполне удовлетворительную точность. Пусть мы имеем значения чисел доживших "l" для четырех равноотстоящих друг от друга моментов времени: t, t+n, t+2n...
В начале вычисляют вспомогательные величины:
y1 = ln[ l(t)/l(t n)]; y2 = ln[l(t+n)/(l(t+2n)];
y3 = ln[l(t+2n)/(l(t+3n)]; z = y1+y3-2y2;
w= (y3-y2)/(y2-y1).
Тогда параметры формулы Гомперца-Мейкема могут быть найдены из следующих соотношений:
A = (y1 y3 - y22)/(z n),
Ro = [(y2 - y1)2 ln(w)]/[z n (w-1) w (t/n)],
a = ln(w)/n
Наибольшая точность оценки параметров уравнения Гомперца-Мейкема с помощью данного четырехточечного алгоритма достигается в случае, если t = n = 20 лет, поскольку в возрастном диапазоне от 20 до 80 лет уравнение Гомперца-Мейкема описывает смертность гораздо лучше, чем вне этого диапазона.
В Национальном Геронтологическом Центре разработана компьютерная программа для расчета показателей смертности по Гомперцу, вычисления интенсивности смерти в любой возрастной период и определения ожидаемой продолжительности жизни.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВОЗРАСТ И РОДСТВЕННЫЕ ПОНЯТИЯ
Понятие биологического возраста (БВ) появилось в результате осознания геронтологами неравномерности старения. Один из общих законов геронтологии гласит: "Стареют все и всё внутри всех с разной скоростью". Поэтому при одном и том же астрономическом или календарном возрасте (КВ) различных индивидов, степень постарения их организмов в целом, а также отдельных органов, элементов и систем их организмов, будет различна.
Следовательно, появляется потребность оценки степени старения или уровня жизнеспособности организма и его элементов, что является одной из ключевых задач профилактической геронтологии, поскольку такая оценка позволяет объективно зарегистрировать темп старения и его изменения при лечебно-профилактических воздействиях. Существуют различные подходы к получению вышеупомянутой оценки, например можно измерять степень отклонения различных структурно-функциональных характеристик организма от нормы (биомаркеров) и таким образом оценивать степень их постарения или износа. Однако, все большую популярность и распространение получает в настоящее время оценка старения с помощью показателя БВ. Можно дать следующее определение понятию биологического возраста.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВОЗРАСТ (БВ) - это показатель уровня износа структуры и функции определенного структурного элемента организма, группы элементов и организма в целом, выраженный в единицах времени путем соотнесения значений замеренных индивидуальных биомаркеров с эталонными среднепопуляционными кривыми зависимостей изменений этих биомаркеров от календарного возраста.
Данное соотнесение может быть выполнено как с помощью непосредственного наложения на стандартную кривую графика-эталона, так и с помощью некоторой вычислительной процедуры, например, с помощью регрессионной модели оценки данных.
Таким образом, БВ - это характеристика любого меняющегося с возрастом процесса или биомаркера, но есть классы или группы этих процессов и элементов, отличающиеся спецификой и поэтому имеющие свои специальные названия. Данные классы имеют пересечения, их определения у различных авторов могут отличаться, поэтому приведем ниже систему определений, представляющуюся авторам наиболее приемлемой с точки зрения полноты представления процессов старения, с одной стороны, и специфичности классов различных процессов, с другой.
Календарный возраст (КВ) - отражает старение организма и его систем в среднем для популяции, дает стандартные средние вероятности смерти и ожидаемой продолжительности жизни (ОПЖ), объективный показатель, связанный чисто с физическим течением времени и выражаемый в абсолютных физических единицах времени.
Функциональный возраст (ФВ) (или физиологический возраст) отражает возрастную динамику физиологических функций и функциональных резервов, способность человека функционировать. Некоторые из этих процессов могут существенно не влиять на ОПЖ, но определять качество жизни, а некоторые могут влиять на ОПЖ. ФВ может существенно уменьшаться в результате тренировки. При оценке ФВ желательно учитывать показатели мышечной работоспособности, познавательной деятельности и эмоциональный профиль индивида.
Патологический возраст (ПВ) - это отражение временной динамики количества и интенсивности болезней и предболезненных состояний индивида, влияющих на ОПЖ. Характеристика ПВ определяет специфику лечения, профилактики и геропрофилактики.
Психологический возраст (ПсВ) - группа показателей, характеризующих возрастные изменения психики.
В дополнение к показателям биовозраста для прогноза витальной траектории (определения ОПЖ и качества жизни) необходимо определять также факторы риска (ФР) - наследственные и приобретенные факторы, сокращающие продолжительность жизни, которые можно учитывать и профилактически "обезвредить" их влияние, и факторы долголетия (ФД) - генетические и средовые факторы, увеличивающие продолжительность жизни, например - наличие в роду долгожителей, сбалансированная низкокалорийная диета, доброжелательный, устойчивый тип личности и др.
ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ У ЧЕЛОВЕКА
При оценке процесса старения у человека обычно учитывают несколько групп показателей, предполагающих различные типы профилактических воздействий на них с целью коррекции.
Старение характеризуется для человека и многих иных живых существ типичными изменениями ряда физиологических показателей организма. Наиболее выраженными и типичными являются следующие (снижение в течение жизни):
- снижение уровня основного обмена - на 20%;
- снижение скорости проведения нервных импульсов - на 15% от уровня, наблюдаемого в 25-30 лет;
- снижение содержания внутриклеточной воды в среднем на 25%;
- снижение сердечного индекса - на 30-35%;
- снижение скорости клубочковой фильтрации - на 40-45%;
- снижение почечного кровотока (по диодрасту) - на 50 - 55%;
- снижение максимальной емкости легких - на 55-60%;
- снижение скорости кровотока - на 65-70%;
- снижение числа клеток (в разных органах - на 5-15%);
- выраженное снижение скорости самообновления органов в результате снижения потенциала клеточного роста (например, в печени движение изотопной метки in vivo замедляется в десятки раз).
Достаточно однородные значения изменений отмечены для некоторых функций, например:
- повышение скорости пульсовой волны как отражение возрастного артериосклероза;
- увеличение частотного порога восприятия звука;
- увеличение расстояния ближнего зрения как отражение снижения аккомодации (ввиду уплотнения хрусталика).
Многие болезни не только увеличивают физиологический возраст - ограничивают функциональные возможности организма, но некоторые из них прямо влияют на механизмы старения, имитируя более старший БВ и сокращая жизнь.
При выборе показателей для оценки биологического возраста из огромного множества возможных биомаркеров следует учитывать ряд требований, выполнение которых существенно повышает информативность и качество оценки:
1. Показатель БВ обязательно должен значительно изменяться (желательно в несколько раз) в промежутке времени от полово-зрелости до глубокой старости.
2. Показатель БВ должен быть высоко коррелированным с КВ.
3. Межиндивидуальная дисперсия показателя не должна превышать величины изменения его среднего значения с возрастом за 5-ти летний временной интервал.
4. Должна иметь место низкая чувствительность выбранного показателя к болезням (болезни не должны имитировать изменение показателя БВ).
5. Обязательно должно наблюдаться изменение показателя БВ для всех членов популяции с возрастом.
6. Желательно, чтобы тестирование показателя БВ было простым для экспериментатора и легким для обследуемого.
7. Предпочтительны аппаратные методы тестирования с дистанционным и пассивноконтактным типом съема сигнала.
8. Показатель БВ должен быть индикатором достаточно значимого процесса возрастной физиологии и должен иметь смысловую, морфологическую и функциональную интерпретацию, отражать степень возрастной дезинтеграции организма или системы.
Кроме этого, при определении БВ желательно:
- учитывать показатели патологического возраста;
- предусмотреть оценку профиля старения по системам и органам;
- учитывать апробированные в мировой практике тесты и формулы;
- использовать современные средства информатики.
Старение у человека протекает индивидуально и характеризуется: с качественной точки зрения - типом старения; с количественной - темпом старения; с точки зрения структуры старения - соотношениями темпов старения различных систем организма, т.е. профилем старения.
Выделяют несколько типов старения, соответственно ведущему патологическому процессу. Наиболее типичны следующие:
- сердечно-сосудистый,
- эндокринный,
- нервно-психический,
- обменный,
- смешанный и др.
Для популяции скорость старения определяют, вычисляя показатели формулы Гомперца. Об индивидуальной скорости старения можно судить по соотношению БВ/КВ. Изменения в скорости старения индивида под действием средств профилактики старения (геропротекторов) определяют путем последовательного расчета БВ в течение нескольких лет.
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ТЕСТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОВОЗРАСТА
Для определения биологического возраста человека различными группами отечественных и зарубежных исследователей предложены различные наборы тестов. К настоящему времени не имеется сравнительного анализа этих наборов по каким-либо критериям качества.
Детальные описания методик тестирования можно найти в соответствующих справочниках по физиологии, клинической диагностике, лабораторной диагностике и т.д. В настоящих рекомендациях мы ограничимся только их общим обзором и систематизацией по классам.
Итак, для определения БВ используются показатели различных классов:
1. Показатели патологии
- поседение волос (баллы)
- облысение (баллы)
- растяжимость сухожилий (градусы)
- кариесный зубной индекс
- вес
- рост
- рост сидя
- ширина носа
- длина уха
- ширина плеч
- глубина живота
- складка кожи (плечо)
- аудиометрия - верхняя частотная граница слышимости (кГц)
- аудиометрия - порог слышимости по громкости (в дБ) на частоте обычно 4 кГц
- острота зрения
- расстояние ближней точки зрения
- сила кисти доминирующей руки
- ЧСС в покое
- систолическое артериальное давление
- диастолическое артериальное давление
- пульсовое давление
- давление кислорода артериальное
- ЖЕЛ антефлексия позвоночника (градусы)
- ретрофлексия позвоночника (градусы)
- изгиб вбок (градусы)
- вибрационная чувствительность
- эластичность кожи (сек)
- статическая балансировка на левой ноге (сек)
- тест распознавания картинок
- категориальный картиночный тест (время и число ошибок)
- символьный тест Векслера
- тест на концентрацию внимания по Bourdon
- тест на скорость движения пальцев (скорость закрашивания 10 кружков)
- время реакции выбора (из 4 рисунков)
- точность рук (№ кружка из суживающегося ряда с точным попаданием)
- тест постукивания
- световая экстинкция (сек)
- координационная проба рука-глаз
- цветовой тест
- тест на концентрацию внимания Ландольта
- тест концентрации внимания в лабиринтном тесте
- время звуковой реакции (мСек)
- время световой реакции (мСек)
- максимальная эргометрия (ватт)
- время выполнения физических упражнений
- частота дыхания при физической нагрузке
- максимальная эргометрия (ватт)
- время выполнения физических упражнений
- ЧД при физической нагрузке
- ЧСС (через 30 сек, 1, 2, 3, 4 мин после физических упражнений)
- отношение ЧСС при стандартных нагрузка/покой
- максимальное систолическое давление (при физических упражнениях)
- максимальное поглощение кислорода (при велоэргометрии)
- форсированный экспираторный объем форсированная ЖЕЛ
- экскреция фенолсульфонфталеина за 15 мин. - клиренс креатинина
- темновая адаптация (сек)
- сахарная нагрузка
- скорость кислородного обмена
- число эритроцитов
- СОЭ
- гемоглобин
- общий белок
- азот мочевины крови
- щелочная фосфатаза крови
- холестерол крови
- кальций крови
- альбумин крови
- глуПВК-трансаминаза
- соотношение альбумин/глобулин крови
- глутОксалацетат трансферраза
- фибриноген крови
- триглицериды крови
- фосфолипиды крови
- креатинин крови
- мочевая кислота крови
Ниже приведенная таблица дает представление о наборах различных тестов для определении БВ, используемых различными школами.
Пока что не удается однозначно ответить на вопрос, какое же число показателей оптимально для определения БВ. Ясно, однако, что увеличение числа показателей более 10-15 мало что дает в отношении точности определения БВ. Небольшое число показателей БВ (3-4) не позволяет дифференцировать типы и профиль старения.
Оптимальным, видимо, является набор из наиболее отличающихся тестов, охватывающих различные системы и органы и отражающий:
- возрастную физиологию,
- возрастную хроническую патологию,
- нагрузочные тесты, отражающие пределы адаптации и функциональные резервы,
- нагрузочные тесты, отражающие физическую и нервно-психическую работоспособность,
- характеристики наиболее важных систем,
- самооценку состояния.
1) Аудиометрия (слуховой порог в Гц и в Дб при 4000 Гц) - 12 раз / 10%
2) Расстояние ближней точки зрения - более чем 10 раз/10%
3) Дегидроэпиандростерон сыворотки крови (DHEA-S) - 5 раз / 10%
4) Эстрадиол М.-3 раза (равномерно)/10%; Ж.- 10 раз (не равномерно в течение жизни)/10%
5) Реакция бласт-трансформации лимфоцитов (РБТЛ) 3 раза/10%
6) Максимальное потребление кислорода - международный стандартный тест определения физического состояния у здоровых лиц - 80% / 10%
7) Эластичность кожи - 100 раз / 10 раз.
8) Статическая балансировка на левой ноге - 3.5 раза / 40%.
ГЕТЕРОХРОННОСТЬ СТАРЕНИЯ – ПРОФИЛЬ И ТИП СТАРЕНИЯ
Старение развивается в значительной мере индивидуально как в отношении старения целостного организма (индивидуальный темп старения), так и в отношении структуры старения - того, какие органы и системы стареют раньше и в какой мере.
Рисунок 1
Общий вид показателя старения целостного организма в координатах - Биологический возраст - Календарный возраст
1 - теоретическая идеальная кривая
2 - равномерно ускоренное старение
3 - равномерно замедленное старение
4 - равномерно ускоренный темп старения
5 - равномерно замедленный темп старения
6 - обычно получаемая кривая измерения БВ с типичной ошибкой (завышение данных в раннем возрасте и занижение данных в поздних возрастах)
Нормальный темп старении целостного организма можно представить в координатах БВ - КВ как прямую, делящую угол координат пополам и равно отстоящую, таким образом, в каждой точке от осей БВ и КВ (рисунок 1). Тогда равноускоренное старение характеризуется сдвигом кривой старения вверх, а равномерно замедленное - вниз, причем кривая идет параллельно идеальной кривой. Ускоренный и замедленный темп старения, соответственно, характеризуется изменением угла наклона реальной кривой.
Здесь же представлена типичная ошибка, характерная для разных методик определения БВ - обычно имеет место хорошее соответствие методик определения БВ только в середине возрастной кривой, на концах же зачастую происходит систематическое искажение данных: типично представление более старыми молодых и более молодыми старых лиц.
Наличие систематической ошибки связано с принципиально нелинейным характером изменения физиологических показателей организма с возрастом, что видно, впрочем, и из выше разобранной теории.
Между тем, вместо полинома, который позволил бы более реально отобразить процесс, используется практически для всех школ линейная модель.
Ряд физиологических показателей (даже если не учитывать период детства, полового созревания и периода роста) изменяется с наличием одного или даже нескольких максимумов.
Типичны такие изменения для регуляторных процессов - для уровня гормонов, например, половых гормонов сыворотки крови; это видно, например, и для показателей артериального давления - в старческих возрастах показатели снижаются; сходная картина наблюдается и для других показателей БВ.
Типичный рост близкий к экспоненциальному, характерен для показателей ближней точки зрения, слухового порога и эластичности кожи.
На показателях остроты зрения хорошо иллюстрируется еще одна проблема, связанная уже с методом обработки и представления данных: при выражении данных в миллиметрах имеет место увеличение степени разброса данных с возрастом, тогда как при выражении тех же величин в диоптриях имеем дело со снижением абсолютного значения разбросов данных.
Таким образом, чисто математические преобразования могут существенно влиять на оценку полученных результатов, особенно когда мы пытаемся более детально охарактеризовать старение, определяя его профиль и типа.
Все выше сказанное характеризует большой удельный вес теории, описывающей саму суть старения, и методологии обработки результатов измерения показателей старения в вопросе о БВ.
Следует разносторонне подходить к оценке показателей старения, учитывая ряд показателей: БВ, ПВ, ФВ, ПсВ, ФР и ФД, профиль и тип старения и пр.
Для определения профиля старения важно сравнить степень старения различных систем, отобразив результат на одном графике, например, в виде процентов отклонения от статистической нормы (рисунок 2).
Рисунок 2
Профиль старения - пример
По горизонтали - показатели - биомаркеры старения
По вертикали - изменения в процентах к возрастной норме
ОРИГИНАЛЬНЫЙ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ТЕСТ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОВОЗРАСТА И ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТАРЕНИЯ И СМЕРТНОСТИ
Для более детальной характеристики индивидуального старения у человека нами предлагается использовать более детальное представление БВ, отражающее старение различных систем организма, что позволяет сделать заключение о преимущественном типе и профиле старения. Мы выделили также ряд показателей, касающихся физиологического состояния - ФВ, психологического возраста - ПсВ, доли патологии в биовозрасте - патологический возраст (ПВ), а также считаем необходимым ориентировочно указывать объем сохраненных адаптационных резервов в физическом и нервно-психическом плане.
Значительный интерес представляет также выделение факторов риска (ФР) и факторов долголетия (ФД), для чего следует учитывать семейный анамнез (наследственные факторы) и собственный анамнез (приобретенные факторы).
Конкретные коэффициенты, лежащие в основе таких расчетов, значительно варьируют у различных авторов, поэтому были взяты некоторые средние по литературным данным и разумные значения, соответствующие нашим исследованиям БВ в целом.
Наконец, исходя из самой сущности процесса старения и принимая во внимание экспоненциально нарастающий характер смертности при старении, мы считаем необходимым также вычислять вероятные статистические параметры - показатели вероятности смерти и средней вероятной продолжительности предстоящей жизни.
Таким образом, для определения комплекса показателей, характеризующих биологический возраст человека, мы предложили компьютерную программу, вычисляющую следующие показатели:
- биологического возраста,
- темпа, типа и профиля старения,
- патологического возраста,
- физиологического возраста,
- психологического возраста,
- наследственных и приобретенных факторов риска,
- физических и нервно-психических адаптационных резервов,
- статистических показателей:
- вероятности смерти,
- вероятной продолжительности предстоящей жизни.
- вопросы, отражающие семейный и собственный анамнез, профессиональные вредности, стиль жизни и вредные привычки, хронические заболевания,
- показатели времени задержки вдоха (сек),
- верхняя граница восприятия звука (Гц),
- тест на внимание Шульте (сек),
- динамометрия (кг),
- тест постукивания (количество ударов пальцем за 30 сек).
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Анисимов В.Н. Крутько В.Н. Фундаментальные проблемы изучения продолжительности жизни. Вестник Российской академии наук.-1996.-Т. 66.-N 6.-С 507-511.
2. Бабаева А.Г. Регенерация и система иммуногенеза. М.: Медицина. 1985.
3. Биологический возраст, наследственность и старение. Ежегодник "Геронтология и гериатрия" (Под. ред. Чеботарев Д.Ф.). Киев. 1984.
4. Биология старения. Серия "Руководство по физиологии". Академия наук СССР. Л.: Наука. 1982.
5. Виленчик М.М. Биологические основы старения и долголетия. М.: Знание. 1987.
6. Войтенко В.П., Полюхов А.М. Системные механизмы развития и старения. Л.: Наука, 1986. 183 с.
7. Богданов А.А. Борьба за жизнеспособность. М.:1927.
8. Богомолец А.А. Продление жизни. Киев.1940.
9. Богомолец А.А. Старость. Киев: АН УССР. 1938.
10. Гаврилов Л.А., Гаврилова Н.С. Биология продолжительности жизни. М.: Наука. 1986.
11. Давыдовский И.В. Геронтология. М.:1966.
12. Дильман В.М. Старение, климакс и рак. М.:1986.
13. Дильман В.М. Большие биологические часы. М.: Знание.1981.
14. Донцов В.И. Иммунобиология постнатального развития. М.:РАН, МОИП. Наука.1990.
15. Донцов В.И. Регуляция лимфоцитами клеточной пролиферации - альтернатива теории противоопухолевого надзора // Иммунология.-1989.- N5.-с.94-96.
16. Донцов В.И., Крутько В.Н., Подколзин А.А. Старение: механизмы и пути преодоления. М.: Биоинформсервис. 1997. -220 с.
17. Dontsov. "Lymphocyte regulation of cellular growth of somatic tissues and a new immune theory of ageing". Human Physiology.-1998-Vol.24.-N.1.-P.73-78.
18. Канунго М. Биохимия старения. М.:Мир.1982.
19. Комфорт А. Биология старения. М.:Мир,1967.
20. Крутько В.Н., Мамай А.В., Славин М.Б. Классификация, анализ и применение индикаторов биологического возраста для прогнозирования ожидаемой продолжительности жизни // Физиология человека.-1995.-N6.- с.42.
21. Макинодан Т., Юнис Э. п/ред. Иммунология и старение. М.:Мир.1978.
22. Мамай А. В., Крутько В.Н. Энтеросорбция как средство продления жизни. // Физиология человека. -1996. -Т.22. -N 3. -с. 131-135.
23. Метелица В.И., Мазур Н.А. Эпидемиология и профилактика ишемической болезни сердца. М.: Медицина.1976. 167 с.
24. Мечников И.И. Этюды оптимизма. М.,1931.
25. Нагорный А.В., Никитин В.Н., Буланкин И.Н. Проблема старения и долголетия. М.: Медгиз. 1963.
26. Наджарян Т.Л., Мамаев В.Б. Проблема определения биологического возраста. Итоги науки и техники. М.: ВИНИТИ. 1984.-Т.4.-с. 81-134.
27. Подколзин А.А., Донцов В.И. Старение, долголетие и биоактивация. М.1996.
28. Подколзин А.А., Донцов В.И. Факторы малой интенсивности в биоактивации и иммунокоррекции. М.,1995.
29. Потемкина Н.С., Крутько В.Н. К методике увеличения продолжительности здоровой жизни с помощью рационального питания. // Физиология человека. -1996. -Т. 22. -№5. -с. 123-127.
30. Профилактика старения. Ежегодник Национального Геронтологического Центра. М.: НГЦ. 1998.-Вып. 1. (Под. ред. А.А. Подколзина, В.И. Донцова, В.Н. Крутько).
31. Стрелер Б. Время, клетки и старение. М.:Мир,1964.
32. Тез. Всерос. конф. "Медико-биологические вопросы нормального и патологического старения. М.:1994.
33. Тез. конф. МОИП "Биологические проблемы старения и увеличения продолжительности жизни". М.:Наука.1988.
34. Титов С.А., Крутько В.Н. Современные представления о механизмах старения (Обзор). //Физиология человека. -1996. -T.22. -N2. -с.118-123.
35. Фролькис В.В. Старение и биологические возможности организма. М.:Наука.1975.
36. Фролькис В.В., Мурадян Х.К. Экспериментальные пути продления жизни. Л.: Наука. 1988.
37. Фролькис В.В., Мурадян Х.К. Старение, эволюция и продление жизни. Киев: Наукова думка, 1992.
38. Электронные конференции сети "Internet" (Usenet)"Sci.Life-extension"и"Bionet.m.age-ing".
39. Электронные списки рассылки "Internet" (Bitnet) -"Aging-DD" и "Gerontology-UOFA".
40. Anstey KJ et.al. Measuring human functional age: a review of empirical findings. Exp. Aging Res. 1966. 22(3):245-66.
41. Balazs A., Blazsek I. Control of cell proliferation by endogenous inhibitors. Budapest: Acad. Kiodo. 1979.
42. Bulpitt CJ.Assessing biological age: practicality? (Review) // Gerontology.-1995.-V.41.-P.315-316.
43. Dean W. (Ed.) Biological aging measurement. Los Angeles. 1988.
44. Harman D. Free-Radical Theory of Aging: Increasing the Functional Life Span // Ann. N.Y. Acad. Sci.-1994.-V.717.-P.1-15.
45. Martin G.R., Baker G.T. "Aging and the Aged: Theories of Aging and Life Extension"// Encyclopedia of Bioethics, New York: MacMillan. 1993.
46. McClean GE. Biomarkers of age and aging (Review)//Exp. Gerontol.- 1997.-V.32 (1-2).P.87-94.
47. Mooradian AD. Biomarkers of aging: do we know what to look for?// J.Gerontol.-1990.-V.45(6).-B.183-186.
48. Pearl R. The biology of death. Philadelphia. 1922.
49. Practical Handbook of Human Biological Age Determination (Balin AK ed.). Boca Raton. FL: CRC Press.1996. 521 p.
50. (Prigogine I). Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. М.: Иностр.лит. 1960. 360 с.
51. The aging process: therapeutic implications. N.Y.1985.
52. Turturro A. et al. Biomarkers of aging: an overview. Biomed.Envir.Sci. 1991. 4(1-2): 130-3.
53. Weinbruck R., Walford R.L. 1988. The Retardation of Aging and Disease by Dietary Restriction. Springfield III.
54. Zs.-Nagy I., Harman D., Kitani K. (eds.). 1994.Pharmacology of Aging Processes: Methods of Assessment and Potential Interventions. / Ann NY Acad Sci. 717.
