Intervencije protiv starenja utječu na varijabilnost životnog vijeka u seksu, naprezanje, dijeta i droga ovisna moda

Contact:jerry.he@wecistanche.com

Andrzej Bartke1, Tracy R. Evans2, i C.J.M. Musters3

1Department of Internal Medicine, Geriatrics Research, Southern Illinois University School of Medicine, Springfield, IL 62794, USA

2Illinois State Museum Research and Collections Center, Springfield, Illinois 62703, SAD

3Institute of Environmental Sciences, Leiden University, Leiden 2333 CC, The Netherlands

Prepiska za: Andrzej Bartke; email: abartke@siumed.edu

Ključne reci: dugovječnost, varijanca, hormon rasta, rapamicin, akarboza, 17 alfa estradiol, ograničenje kalorija, miševi

Primljeno: 5. veljače 2019 Prihvaćeno: 12. lipnja 2019. objavljeno: 24. lipnja 2019.

Copyright: Bartke et al. Ovo je članak otvorenog pristupa distribuiran pod uslovima Creative Commons Attribution Licence (CC BY 3.0), koji omogućava neograničeno korištenje, distribuciju i reprodukciju u bilo kojem mediju, pod uvjetom da su originalni autor i izvor zasluge.

Cistanche ima efekt protiv starenja

APSTRAKTNO

Nedavno je prijavljeno da su društveno-ekonomski faktori vezani za razlike u ljudskom životnom vijeku povezani sa razlikama u varijansu starosti u smrti. Da bi se utvrdilo da liprotiv starenjaIntervencije također mijenjaju odstupanje dugovječnosti, analizirali smo podatke od miševa podvrgnutih liječenju lijekovima koji utječu na starenje ili na ograničenje kalorija i od dugovječnih miševa mutanata. Odnos promjena u dugovječnosti i u dugovječnosti varijance je otkrio da zavisi od seksa i liječenja i očito također od naprezanosti. Povećana dugovječnost muških miševa liječe se učinkovitimprotiv starenjalijekovi su bili popraćeni smanjenom varijansom starosti pri smrti i prividnim smanjenjem rane životne smrtnosti. Produžetak života izazvan mutacijama povezanih sa hormonom rasta i ograničenjem kalorija je bio nastoj da poveća varijancu dugovječnosti samo kod ženki. Zaključujemo da je utjecajprotiv starenjaintervencije na varijansu starosti pri smrti i distribuciji pojedinačnog životnog vijeka u laboratorijskim miševima su ovisne o liječenju i seksualno dimorfne.

UVOĐENJE

U studijama starenja, promjene u dužini života se obično analiziraju usporedbom prosjeka (prosječne) ili medijane dugovječnosti. Često se razmatra i neka procjena maksimalne dugovječnosti. Dok se rutinski prijavljuju vrijednosti standardnih odstupanja ili standardnih grešaka u srednjim vrijednostima, distribucija pojedinačne dobi pri smrti rijetko se analizira ili raspravlja. To je u suprotnosti sa nedavnim interesom za analizu distribucije biomarkera starenja koristeći statističku mjeru udaljenosti [1] za procjenu nivoa fiziološke disregulacije i da se ona poistovjećiva sa otpornošću i robusnošću tokom starenja [2].

U nedavnoj publikaciji zasnovanoj na analizi demografskih podataka, Van Raalte i njene kolege su izvijestili da socioekonomski status utiče ne samo na mean longevity nego i na varijabilnost ljudskog životnog vijeka [3]. Koristeći primjer Finskih žena, ovi istražitelji su pokazali da je smanjena velika dugovječnost manje obrazovanih i manje imućnih ljudi povezana sa većom varijabilnošću životnog vijeka. Obrnuti odnos životnog vijeka i varijacije životnog vijeka je viđen i u drugim ljudskim populacijama [3]. Praktična implikacija ovih nalaza je da je i za pojedince i za sisteme zdravstvene zaštite teže predvidjeti dob u smrti manje privilegovanih ljudi nego za povlaštenije strate ili za čitavo stanovništvo.

Zbog potencijalnog značaja ovog odnosa za analizu podataka o smrtnosti i fizioloških biomarkera u studijama starenja kao i za različita razmatranja javnog zdravlja, mislili smo da će to

Sto br. 1. Procjene regresijskih koeficijenta uočljivog reda dugovječnosti protiv varijance, iskewnessa i kurtoze.

U svakoj testnoj grupi, dugovječnost se mjeri kao medijan starosti u smrti, odstupanje kao medijan apsolutnog odstupanja (MAD) starosti u smrti, iskasaljenost kao iskasljenost u smrti, a kurtoza kao kurtoza starosti u smrti. Procjena, standardna greška (SE) i t-vrijednost su od linearnih mješovitih modela sa istraživačkim mjestom kao varijabla slučajnog efekta. ² i p-vrijednost su iz Testa omjera izgleda (LRT) gdje se model sa nezavisnom varijabilom uspoređuje s modelom bez te varijable.

biti od interesa da se utvrdi da li intervencije za koje se zna da proširuju prosječnu (ili prosječnu i maksimalnu) dugovječnost eksperimentalnih životinja imaju bilo kakav utjecaj na varijabilnost životnog vijeka. Hipotetizirali smo da produžetak dugovječnosti genetskim, dijetnim ili farmakološkim sredstvima dovodi do smanjenja promenljivosti životnog vijeka. Međutim, inspekcija podataka iz Nacionalnog instituta za ispitivanje intervencija starenja (ITP) [4] i iz naših studija interakcija gena dugovječnosti murina s ograničenjem kalorija (CR) [5-7] ukazala je da se recipročne promjene dugovječnosti i njegove varijabilnosti ne uočavaju dosljedno. To je sugeriralo da bi naša hipoteza najvjerovatnije trebala biti odbijena i iznijeti novo pitanje, i to koji faktori utječu na varijabilnost životnog vijeka. Ovdje prijavljujemo rezultate studije koja ima za cilj analizu efekata seksa, naprezanje, intervencije koje proširuju život i njihove interakcije na varijaciju životnog trajanja.

REZULTATE

Kada je dugovječnost miševa u ITP skupu podataka bila u korelacijama s varijansom dugovječnosti, opaženo je snažno snižavanje varijance sa povećanjem dugovječnosti. Iskewness se također snizio, dok je kurtoza, dakle, neravnost, povećana (Tabela 1). Međutim, kada je spol uključen u ove odnose, otkrili smo da je snažno uticao na rezultate (fig. 1; Table 2).

Najupadljivije otkriće je bilo da je odstupanje dugovječnosti snažno seksualno dimorfno (fig. 1) (Tabela 2: ² = 20,47; df = 1; p< 0.001).="" in="" females="" the="" variance="" did="" not="" decrease="" with="" the="" increased="" longevity="" (table="" 2:="" ²="0.95;" df="1;" p="0.329)," while="" that="" in="" males="" did="" (²="20.47;" df="1;" p="">< 0.001).="" the="" skewness="" decreased="" (²="33.74;" df="1;" p="">< 0.001),="" equally="" in="" both="" female="" and="" males="" (²="0.35;" df="1;" p="0.556)." kurtosis="" increased="" slightly="" (²="4.51;" df="1;" p="0.034)," but="">

Figura 1. Odnos između dugovječnosti i varijance (a), skewness (b), i kurtoze (c). Ženke: crveni krugovi; mužjaci: plavi krugovi; ispunjeni krugovi: tretirani; i krugove neispune; neliječenog.

Sto 2. Procjene kontrasta modela dugovječnosti protiv varijance, skewnessa i kurtoze, uključujući spol i interakciju između spola i nezavisnih varijabli.

Procjena, standardna greška i t-vrijednost su od linearnih mješovitih modela sa istraživačkim mjestom kao varijabla slučajnog efekta. ² i p-vrijednost su iz Testa omjera izgleda (LRT) gdje se model sa nezavisnom varijabilom uspoređuje s modelom bez te varijable.

znatno niže kod mužjaka od ženki (² = 29,16; df = 1; p<>

Grafički prikaz varijance u dugovječnosti kontrolnih miševa vs miševa tretirani učinkovitimprotiv starenjaspojeva su pokazali da, osim efekta spojeva na medijanu dugovječnosti, uglavnom su se činilo da se u mužjaka snižu rane smrti (sliv 2).

Skup podataka gena/CR ispitivanja nije pokazao ukupnu korelaciju između medijane dugovječnosti po testnoj grupi i varijance u dugovječnosti, mjerene kao MAD po testnoj grupi (² = 0,25; df = 1; p = 0,617). Kada je spol uzet u obzir i ispitivanja su podijeljena prema efektu prehrane, genotipa, ili prehrane plus genotipa, pronađeno je da kada miševi imaju dugovječnost produžava genotipa i liječe se

Na 2. Zapleti denziteta starosti pri smrti kontrolnih miša (a) i miševi tretirani učinkovitimprotiv starenjafarmaceutika (b). Cox- test za razliku između ženki (čvrsta crvena linija) i mužjaka (isprekidana plava linija) u preživljavanju sa istraživačkim mjestom kao varijabla slučajnog efekta: kontrolni miševi: z = 11,02, p< 0.001;="" treated="" mice:="" z="6.95," p=""><>

Sto 3. Procjene kontrasta modela dugovječnosti s varijancom uključujući spol i interakciju između spola i nezavisnih varijabli; CR, život produžava mutacije, ili oboje.

Procjena, standardna greška i t-vrijednost su od linearnih mješovitih modela sa naprezanom kao varijabla slučajnog efekta. ² i p-vrijednost su iz Testa omjera izgleda (LRT) gdje se model sa nezavisnom varijabilom uspoređuje s modelom bez te varijable.

CR, varijancija ženki se povećala blizu statističkog značaja (² = 3,25; df = 1; p = 0,071), dok se kod mužjaka to činilo ne slučajem (na 3. Table 3).

Grafički prikaz varijance u dugovječnosti kontrolnih miševa vs dugovječnosti mutantnih miševa liječenih CR-om pokazao je da je, osim životno produženog efekta liječenja na medijan dugovječnosti, rodna razlika u dugovječnosti bila posljedica pretežno umiranja nekih mužjaka relativno rano (sliv 4).

RASPRAVA

Rezultati sadašnje studije ukazuju da intervencije koje proširuju dugovječnost kod laboratorijskih miševa također mogu promijeniti distribuciju i varijansu starosti pri smrti. Prisustvo, veličina, a očito i smjer ovih promjena zavise od spola životinja i prirode intervencija. U velikom skupu podataka iz ITP studija povećana dugovječnost je bila povezana sa smanjenom varijansom kod mužjaka (p<0.001) but="" not="" in="" females.="" moreover,="" the="" distribution="" of="" the="" data="" suggested="" a="" possible="" trend="" for="" variance="" in="" female="" data="" changing="" in="" the="" opposite="" direction="" (fig="" 1).="" in="" long-lived="" mice="" with="" gh-related="" mutations,="" subjected="" to="" cr,="" the="" variance="" was="" not="" related="" to="" longevity="" in="" males="" but="" seemed="" to="" increase="" with="" longevity="" in="" females="" (p="">

Seksualni dimorfizam u odgovorima na intervencije koje produžavaju dugovječnost nije neočekivan i naši nalazi pokazuju da je odnos raspodjele individualne dobi u podacima o smrti prema prosječnom životnom vijeku populacije također zavisan od spola. Tako, sadašnji rezultati dodaju rastućem tijelu dokaza da razni aspekti starenja, uključujući dugovječnost, kao i odgovori na različiteprotiv starenjaintervencije, ne mogu se predvidjeti iz podataka dobivenih kod pojedinaca različitog spola [8].

Recipročan odnos ljudske dugovječnosti i njegova varijabilnost koju je Van Raalte, et al. [3] pronašao u raznim skupovima podataka bili su od segmenata iste populacije razdvojene na osnovu prihoda, obrazovnog dostizanja, i/ili vrste zaposlenja. Smatra se da biološka osnova dobro dokumentovanog uticaja društveno-ekonomskih faktora na starenje ljudi uključuje razlike u ishrani, ponašanja vezana za zdravlje, te pristup kao i kvalitet zdravstvene zaštite, iako je značaj ovih drugih faktora u Finskoj i drugim zemljama sa odličnim zdravstvenim sistemima vjerojatno mali ili odsutan.

Budući da su životinje u svakoj od četiri ispitivane kohorte bile genetski heterogene i da su tri od četiri kohorte bile relativno male, ova studija ne dozvoljava nikakve čvrste zaključke o mogućim razlikama između sojova. Studije uključujući velike genetski različite populacije, različite inbred sojove, a po mogućnosti i njihovi križovi bi bili potrebni da bi se ovo pitanje rešilo.

Na 3. Efekti CR, mutacije koje produžavaju život ili oboje na odnos prema dugovječnosti i varijanci kod ženskih i muških miševa. Ženke: crveni krugovi; mužjaci: plavi krugovi; ispunjeni krugovi: tretirani; i krugove neispune; neliječenog.

Ono što se može zaključiti iz naše analize je da u studijamaprotiv starenjaintervencije kod laboratorijskih životinja promjene varijabilnosti životnog vijeka ne mogu se predvidjeti od promjena u dugovječnosti. Zanimljivo je nagađati da je to možda povezano sa razlikama u mehanizmima odgovornim za produžetak životnog vijeka raznim intervencijama.

U skupovima podataka koje smo analizirali, bilo je primjera razlika u proporciji ranih smrti kod ženki i mužjaka kao i kod dugovječnih (mutantskih, kalorijski ograničenih ili liječenih drogama) vs kontrola (divlji tip, hranjeni ad libitum, ili neliječena) životinje i obronci oblina preživljavanja također su se razlikovali u nekim slučajevima. Skewness i kurtosis su bili očekivani. Razlike u raspodjeli pojedinačnih životnih vijekova možda su doprinijele uočenim razlikama u varijacijama. Na primjer, pad pojave ranih smrti je, na primjer, doprinijeo dugovječnosti muškaraca liječenih drogom u ITP studijama [9]. Ovaj i drugi primjeri uloge ranih smrti u određivanju dugovječnosti cijele kohorte naliku demografskim nalazima o učincima društveno-ekonomskih faktora u ljudskim populacijama [3].

Analiza raspodjele individualne dobi na vrijednostima smrti sugerira di differentijalni utjecaj ispitanihprotiv starenjaintervencije na različitim segmentima životne istorije. To je, za 2010. godine, povezano sa različitim mehanizmima njihovih postupaka. Značajna korelacija produžene dugovječnosti sa smanjenom varijancijom individualne smrti u različitim ljudskim populacijama [3] i kod muških miševa iz ITP kohorte (fig 1), možda je posljedica, dijelom, do "efekta stropa" jer se dugovječnost približava vrijednosti maksimalnog životnog vijeka za vrstu. Prije će biti da odražava veći um broj ranih smrtnih

Na 4. Zapleti za denzitet starosti smrti kontrolnih miša (a) i miševi tretirani saprotiv starenjaprehrani kao i da imaju genotipe protiv starenja (b). Cox-test za razliku između ženki (čvrste crvene) i mužjaka (isprekidano plavo) u preživljavanju s naprezanom kao varijabla slučajnog efekta: kontrolni miševi: z = 0,57, p = 0,57; tretirani miševi: z = 3,97, p<>

Sto 4. Postotak povećanja medijan životnog vijek zbog farmakološkog agenata koji se primjenjuju u Programu intervencija testiranja.

Fusnota: Za neke od gore nabrojanih lijekova, dodatne studije su sprovedene pomoću različitih doza i ili početak liječenja u različitoj dobi što je rezultiralo nešto drugačijim % produžetka medijan životnog vijeka.

različite etiologije u grupama s kraćim medijan životnim vijekom. Intrigantno, putanje nekoliko fizioloških procesa mehanički vezane za starenje su varijabilnije kod kratkog daha nego kod izuzetno dugovječnih ljudi [10].

Bez obzira na uključene mehanizme, naši podaci govore da analiza promjena varijabilnosti životnih prostorija kao odgovor na razne intervencije može pružiti dodatne informacije o prirodi posmatranih efekata.

MATERIJALI I METODE

Koristili smo podatke o dužini života pojedinačnih miša (dob pri smrti izmjerena u danima) iz ITP-a [4] i iz studija sprovedenih na Univerzitetu Southern Illinois (SIU) [5-7]. U ITP-u, genetički heterogene (UM- HET3) ženke i muški miševi izvedeni iz križova od četiri inbred soja tretirani su raznim spojem počevši od rane odraslosti i nastavljaju se sve dok nisu umrli ili su eutanaizirani kada je suđeno da budu moribund. Ove studije su sprovedene paralelno u tri institucije za saradnju. Oba značajna produžetka dugovječnosti i odsustva efekata su prijavljena u peer- recendiranoj literaturi [9, 11- 15]. Popis spojeva, njihovih postupaka i postotaka povećanja medijan dugovječnosti tretiranih životinja naveden je u Tabeli 4 zajedno sa referencama na publikacije koje izvještavaju o dugovječnosti podataka.

Učinci farmakološkogprotiv starenjaintervencije u ITP studijama analizirane su koristeći podatke iz tretiranih miša sa dokumentiranim produžecima života i odgovarajućim kontrolama. U ove grupe spadaju životinje tretirane akarbosom [9], aspirin [11], 17-α-estradiol [9], dijetalni glicin [15], nordihidroguaiaretička kiselina [9, 11], ProtandimTM (mješavina biljnih ekstrakta) [14], ili rapamicin [16]. Varijanca dugovječnosti je ispitana u odnosu na liječenje i seks uz uzimanje u obzir razlike u laboratorijima za testiranje [4].

Drugi skup podataka je nastao sa pojedinačnim dugovječnostnim podacima miševa iz tri odvojena eksperimenta o interakciji ograničenja kalorija (CR) s jednom od tri mutacije koje produžavaju život [5-7]. Ovi eksperimenti su koristili miševe sa suzbijanjem hormona rasta (GH) signalizirajući mutacijom koja ometa di differentiaciju tri vrste prednjih hipofiznih ćelija što dovodi do hipopituitarisma uključujući nedostatak GH [17, 18], brisanje gena GH koji ispusta hormon (GHRH) koji dovodi do izoliranog nedostatka GH [19], ili brisanje gena GH receptora (GHR) koji dovodi do GH otpornosti [20]. Otprilike polovina životinja u svakoj genotipnoj/seksualnoj grupi je hranjena ad libitumom (AL), dok je ostatak bio podvrgnut ograničenju kalorija (CR) počevši u ranoj odrasloj dobi tako što ih je hranio 60 -70% količine hrane konzumirane tijekom pretpočele sedmice po dobi, spolu i genotipu koji se podudara sa AL mišem. Zaposlene mutacije su se održavale na heterogenoj genetskoj pozadini koja je bila drugačija za svaku mutaciju i različita od genetskog sačinjavanja ITP miša. Svaka od tri mutacije korištene u ovim studijama povećava dugovječnost i ženki i mužjaka dok su efekti CR na dugovječnost bili mutacija- i seks-ovisan [5-7]. Postotno povećanje medijan dugovječnosti u svakoj genotipnoj/seks/dijetnoj grupi navedeno je u Tabeli 5.

Varijanca dugovječnosti je ispitana u odnosu na različite grupe (genotip, dijeta, i spolne kombinacije). Intervencije koje su bile neuspješne (kao što je CR u GHR-u

Sto 5. Interaktivni efekti ograničenja kalorija i genetičko suzbijanje hormona rasta signaliziraju na medijan dugovječnosti u svakoj genotipi/seks/dijeta grupi.

Postoje 24 grupe: tri soja (Ames, GHR, GHRH); dva spola; dvije dijete (CR i AL); i dva genotipa (Normalni i patuljasti ili nokaut). Normalno (N) označava normalnu sećanje na mutantske miševe.

-/- miševi) su bili uključeni da bi se uračunao u mogućnost da CR može promijeniti varijansu bez mijenjanja medijane.

Obavili smo sve statističke analize koristeći R softver 3.4.4 [21]. Za proučavanje odnosa između dugovječnosti i varijance u dugovječnosti izračunali smo medijan dobi pri smrti ženki i mužjaka svih dostupnih testnih grupa. Izabrali smo medijan umjesto zla jer nismo mogli pretpostaviti da je varijanca u dugovječnosti normalno raspoređena. Za varijancu u dugovječnosti, izračunali smo MAD, dakle, Medijan Apsolutno odstupanje, robusnu metriku koja odgovara ne-normalnim distribucijama [22]. Medijan, MAD, iskijenost i kurtoza su svi izračunati sa opisanom funkcijom () psych paketa [23]. Za testiranje odnosa između dugovječnosti i varijance, iskewnessa i kurtoze, primijenjena je funkcija lmer() paketa lme4 [24] za linearne modele mješovitog efekta, u kombinaciji s drop1() funkciju za Test omjera izgleda (LRT). Za testiranje razlike u preživljavanju između ženki i mužjaka korišten je Cox test za miješane efekte, dakle, funkcija foxme() paketa foxme [25]. Kao varijabla slučajnih efekata, istraživačko mjesto je bilo uključeno u sve analize ITP podataka i naprezanja u svim analizama SIU (mutacija/CR) podataka. Grafovi su konstruisani pomoću scatterplot() i parcela za density(), oba paket automobila [26]. Više smo voljeli parcele o densitetu nad Parcelama za preživljavanje Kaplan-Meier, jer one jasnije pokazuju gdje su se dogodile razlike između ženki i mužjaka.

PRIZNANJA

Zahvalni smo dr. Richardu Milleru na veoma korisnim komentarima i prijedlozima i dr. Scottu Pletcheru na komentarima koji se tiču tumačenja naših nalaza. Ovaj rad je podržan od strane NIA-e putem ITP programa i grantira AG031736, AG019899, i AG038850, i od strane American Diabetes Association, grant 1- 19-IBS-

126.

SUKOB INTERESA

Autori proglašavaju da nema konkurentne finansijske interese.