Caloric restriction improves health and survival of rhesus monkeys

Intrinsic differences in study design

Większość wczesnych badań nad CR u gryzoni dotyczyła CR o bardzo młodym początku, rozpoczynającego się po odsadzeniu, zwykle w hodowlach genetycznych. W latach 80. stało się jasne, że CR o początku dorosłym (12-miesięczne myszy) również skutecznie opóźnia starzenie się i wydłuża życie gryzoni, choć w mniejszym stopniu niż model o początku młodym22. Wiele badań nad CR u gryzoni decyduje się na podawanie zwierzętom kontrolnym ilości pokarmu ad libitum, podczas gdy inne podają ilości mniejsze niż ad libitum, argumentując, że strategia ta pozwala uniknąć mylących skutków otyłości i zmniejsza zmienność spożycia pokarmu u poszczególnych osobników. Wraz z rozpoczęciem badania NIA na małpach rhesus w 1987 roku, wdrożenie CR było takie, że małpy kontrolne nie były karmione swobodnie. Przydziały żywności określono zgodnie z danymi opublikowanymi przez National Research Council w celu zapewnienia przybliżonego spożycia ad libitum w oparciu o wiek i masę ciała dojrzewających małp kontrolnych bez przekarmiania23. Dawki pokarmowe były zwiększane w celu utrzymania wzrostu i rozwoju do momentu osiągnięcia pełnej dojrzałości. Małpy CR otrzymywały o 30% mniej pożywienia niż małpy kontrolne dopasowane pod względem wzrostu, wieku i płci. Interwencję rozpoczęto w grupach samców z młodzieńczą i starczą postacią choroby oraz w grupach samic z młodą, dorosłą i starą postacią choroby24 (Tabela 1). Rozpoczęte w 1989 roku badanie UW zapoczątkowało stosowanie diety CR tylko u dorosłych zwierząt, po osiągnięciu pełnego wzrostu (∼8 lat w przypadku małp rhesus)25. Zwierzętom kontrolnym podawano pokarm na poziomie zbliżonym do ad libitum. Aby uwzględnić heterogeniczność zachowań żywieniowych w obrębie kohorty, wartość referencyjną ad libitum dla każdego osobnika ustalono na podstawie wyjściowego spożycia pokarmu mierzonego w okresie 3-6 miesięcy, a CR wprowadzono w odniesieniu do poszczególnych osobników. Uzasadnieniem dla tych cech projektu na UW było wdrożenie badania w taki sposób, w jaki mogłoby ono być przeprowadzone u ludzi.

Tabela 1 Projekt badania.

Źródło małp w każdej kohorcie i typ reprezentowanej populacji jest również punktem różnicy dla tych dwóch badań. Małpy z UW urodziły się i wychowały w Wisconsin National Primate Research Center i wszystkie były pochodzenia indyjskiego. Małpy z NIA pochodziły z kilku miejsc i obejmowały małpy zarówno pochodzenia indyjskiego, jak i chińskiego. Chińskie samce małp rhesus są na ogół cięższe i dłuższe niż ich indyjskie odpowiedniki, przy czym odwrotna sytuacja ma miejsce w przypadku samic, uważa się również, że chińskie małpy rhesus wykazują większy dymorfizm płciowy26. Małpy różnego pochodzenia różnią się genetycznie na tyle, że można je rozróżnić za pomocą panelu polimorfizmów pojedynczych nukleotydów27. Pomijając różnice populacyjne, małpy rhesus mają podobny stopień międzyosobniczej zmienności genetycznej jak ludzie28. W ten sposób wkład typu populacji do różnic w wynikach obu badań, w przeciwieństwie do wkładu indywidualnej heterogenności genetycznej, jest trudny do ustalenia.

Kompozycje diety były kolejną ważną różnicą między dwoma badaniami. Po pierwsze, źródło składników diety było różne. Naturalnie pozyskiwane dieta została zatrudniona w obiekcie NIA, aby zapewnić, że mikroelementy, takie jak fitochemikalia i minerały śladowe zostały dostarczone, uznając, że istniał potencjał dla zmienności sezonowej. W przeciwieństwie do tego, na UW zastosowano pół-oczyszczoną dietę, aby zapewnić, że spożycie może być w pełni zdefiniowane i spójne przez cały czas trwania badania. Po drugie, chociaż diety w obu lokalizacjach miały podobną gęstość kaloryczną, względny skład makroskładników diety nie był równoważny (Tabela 2). W porównaniu z dietą UW, dieta NIA zawierała mniej tłuszczu, więcej białka i więcej błonnika. Wreszcie, zawartość składników odżywczych w dietach była również różna. W obu lokalizacjach diety zawierały 60% węglowodanów w masie, ale sacharoza stanowiła mniej niż 7% całkowitych węglowodanów w NIA i 45% całkowitych węglowodanów w UW. Diety w obu lokalizacjach były kompletne dla witamin, które były dostarczane na poziomie lub powyżej zalecanego dziennego spożycia.

Tabela 2 Skład diety w każdej lokalizacji.

Praktyki karmienia również różniły się między badaniami. W NIA małpy były karmione dwoma posiłkami o godzinie 6:30 i 13:00 każdego dnia. Wszelki pokarm pozostały po porannym posiłku był usuwany po około 3 godzinach i podawany był niskokaloryczny smakołyk, zazwyczaj w postaci małego kawałka owocu. Popołudniowy posiłek nie był usuwany, aby małpy miały dostęp do jedzenia w nocy. Na UW wszystkie małpy karmiono rano o godzinie 8:00, a resztki jedzenia usuwano o godzinie 16:00, kiedy to podawano im smakołyk w postaci świeżego owocu lub warzywa, który był szybko i w całości zjadany. Przydziały żywności dla zwierząt kontrolnych dostosowano tak, aby zawsze pozostawało trochę niezjedzonego pokarmu do usunięcia na koniec dnia. W ten sposób zwierzęta UW były karmione ad libitum w ciągu dnia, ale pozbawione pokarmu w ciągu nocy. Chociaż istniały znaczne różnice w projekcie badań, jak opisano powyżej, należy zauważyć, że pomieszczenia dla zwierząt i rutynowa opieka nad zwierzętami były równoważne w ośrodkach dla naczelnych NIA i UW. Obejmowało to identyczne warunki trzymania zwierząt, zakres temperatur i wilgotności, cykle oświetlenia oraz stosowanie wody z kranu, która była stale dostępna. Oba badania obejmowały monitorowanie zwierząt kilka razy dziennie oraz wyznaczony personel weterynaryjny, który rutynowo kontrolował zwierzęta i zapewniał wyjątkową opiekę w razie potrzeby.

Wpływ CR na przeżywalność

Wstępnym celem obu badań NIA i UW było określenie wpływu CR na zdrowie małp człekokształtnych, ponieważ nie było przesądzone, że CR będzie odpowiednią interwencją u gatunków długowiecznych. Badanie wpływu CR na długowieczność nie było uważane za główny wynik w żadnym z miejsc badań. Mimo że do badania NIA włączono 121 małp, różnice w wieku wystąpienia choroby (od 1 do 23 lat) uniemożliwiły pogrupowanie zwierząt do analizy danych. Chociaż przedział wiekowy dla czasu wystąpienia choroby jest mniejszy w przypadku badania UW (wiek 7-15 lat), a w każdej grupie było tylko 38 odrębnych genetycznie małp outbredowych (w tym obie płcie), wydawało się mało prawdopodobne, że badanie to będzie miało wystarczającą moc statystyczną, aby sprawdzić wpływ CR na długowieczność. Chociaż żadne z badań nie podaje danych dotyczących długowieczności, oba badania dostarczyły danych dotyczących przeżywalności. W przypadku małp rhesus w niewoli, podana wcześniej mediana przeżycia wynosiła ∼ 26 lat, przeżycie 10% wynosiło ∼ 35 lat, a przeżycie maksymalne ∼ 40 lat29. Krzywe śmiertelności zostały wygenerowane oddzielnie dla UW i NIA (ryc. 1). Szacunki przeżywalności dla małp w obu miejscach obliczono na podstawie danych uchwyconych do lipca 2015 r. przy użyciu trzech najbardziej powszechnych metod statystycznych: Metoda limitu produktu Kaplana-Meiera; regresja proporcjonalnego zagrożenia Coxa i parametryczna analiza przeżycia zakładająca rozkład Weibulla (Tabela 3). Ponieważ rozkład Weibulla jest specjalnym przypadkiem uogólnionego rozkładu wartości ekstremalnych, może on uwzględniać szacowanie górnych kwantyli rozkładu przeżycia i maksymalnej długości życia, zwłaszcza gdy istnieją dane cenzurowane ze względu na zwierzęta, które pozostają przy życiu30.

Rysunek 1: Krzywe śmiertelności dla małp na UW i w NIA.

Krzywe te przedstawiają dane dla samców i samic małp w badaniu na UW i w badaniu w NIA. Zwierzęta są pogrupowane według wieku, gdzie samce J/A obejmują osobniki młode i młodociane, samice J/A obejmują osobniki młode i dorosłe, a osobniki stare obejmują osobniki w zaawansowanym wieku. Ramki w środku wskazują zwierzęta wciąż żyjące, linia przerywana oznacza 50% śmiertelność. Statystyki związane z tą ryciną przedstawiono w Informacjach uzupełniających, Tabela uzupełniająca 1.

Tabela 3 Oszacowanie przeżywalności.

W badaniu UW adult-onset, oszacowana przeżywalność zwierząt kontrolnych UW była zbliżona do średniej odnotowanej dla małp w niewoli (∼26 lat). Biorąc pod uwagę zarówno samce, jak i samice łącznie, zaobserwowano istotny statystycznie wpływ CR na zwiększenie przeżywalności (regresja Coxa P=0,017; Supplementary Table 1). Współczynnik zagrożenia (HR) wynoszący 1,865 (95% przedział ufności (CI): 1,119-3,108) wskazuje, że w każdym punkcie czasowym małpy kontrolne miały prawie dwukrotnie wyższy wskaźnik śmierci w porównaniu ze zwierzętami z CR. Wpływ płci na odpowiedź na CR nie był statystycznie istotny. Analiza Kaplana-Meiera wykazała, że mediany oszacowań przeżycia były większe dla zwierząt CR zarówno w przypadku samców jak i samic (Tabela 3). W badaniu NIA duże różnice w wieku małp w czasie rekrutacji do badania (Tabela 1) spowodowały oddzielenie danych z grup o wczesnym i późnym początku choroby. W tym miejscu i w całym niniejszym raporcie, młode i młodociane osobniki płci męskiej w badaniu NIA (J/A) zostały pogrupowane, a młode i dorosłe osobniki płci żeńskiej zostały pogrupowane (J/A). Mediana Kaplana-Meiera szacowanego przeżycia nie różniła się pomiędzy zwierzętami kontrolnymi NIA i zwierzętami CR dla grup samców i samic o początku J/A (ryc. 1). Chociaż regresja proporcjonalnego zagrożenia Coxa wskazała, że różnice w przeżyciu między kontrolą J/A a CR nie były statystycznie istotne (tabela uzupełniająca 1), małpy CR osiągnęły 80% śmiertelności przed kontrolą dla obu płci. Ponieważ 38% kohorty NIA J/A nadal żyje, krzywe przeżycia są niekompletne, a wpływ na przeżycie pozostaje do ustalenia; jednak wczesna śmiertelność sugeruje, że dla niektórych osobników wdrożenie CR u bardzo młodych może wiązać się z ryzykiem przeżycia. W przypadku CR o starym początku, przeżycie oszacowane metodą Kaplana-Meiera nie różniło się między grupami kontrolnymi i CR ani dla samców, ani dla samic (Tabela 3), ale szacunki przeżycia były wyższe niż w przypadku małp J/A i kontroli UW. Zarówno dla samców, jak i samic, szacunki przeżycia dla kohorty NIA o starym początku były porównywalne lub przekroczyły te dla UW CR.

Ale były niewielkie rozbieżności w szacowanej medianie przeżycia między nieparametrycznymi metodami szacowania Kaplana-Meiera i parametrycznymi Weibulla, porównania przeżycia między miejscami badań przy użyciu jednej z analiz były zgodne. Zaobserwowano pewien stopień dymorfizmu płciowego w wynikach przeżycia, gdzie częstość występowania wczesnej śmierci okazała się być większa u kobiet. Obserwacja ta może być częściowo wyjaśniona przez endometriozę, która jest proliferacją tkanki endometrialnej poza macicą. Endometrioza może występować ze stosunkowo wysoką częstością u małp w niewoli (∼25%), a ryzyko jest znacznie większe u samic nulliparnych31,32. Częstość występowania endometriozy była taka sama w grupach kontrolnych i CR. W przypadku kohorty J/A w badaniu NIA, 12 z 44 kobiet zmarło z powodu powikłań związanych z endometriozą, a wśród nich kobiety o początku młodzieńczym były uznane za nulliparne. Z kolei kobiety zrekrutowane do badania UW miały co najmniej jedno, ale nie więcej niż trzy zdrowe niemowlęta33, a tylko 2 z 30 kobiet zmarły z powodu powikłań spowodowanych endometriozą. Kolejny czynnik przyczyniający się do tego zjawiska wiąże się z polityką leczenia stanów klinicznych. Na UW polityka leczenia stanów klinicznych była realizowana od samego początku. W NIA, chociaż ostry ból i cierpienie były zawsze leczone, przewlekłe stany chorobowe, w tym endometrioza, były monitorowane, ale nie leczone. Zmiana polityki została wprowadzona w 2010 roku ze względu na wysoką częstość występowania endometriozy. Moc oceny wpływu CR na przeżywalność dla samic NIA J/A została nieco ograniczona przez ten jeden warunek.

Pomiary biometryczne i spożycia pokarmu z obu badań

Przez ponad ćwierć wieku podczas tych badań masa ciała, skład ciała i spożycie pokarmu były mierzone dla wszystkich 197 małp. Masę ciała określano u poszczonych i znieczulonych małp 2-4 razy w roku podczas rutynowych procedur. Dane podłużne dla wszystkich małp zostały uśrednione według wieku zwierzęcia (Ryc. 2a). Podobnie jak w przypadku ludzi, małpy często doświadczają wyniszczenia lub gwałtownej utraty masy ciała pod koniec życia. Aby uniknąć wpływu zmian masy ciała, które nie są związane z przyjmowaniem pokarmu lub dietą, dane z ostatniego roku życia każdej małpy zostały wykluczone. Aby ułatwić porównania między kohortami, dane zostały pogrupowane w trzy kategorie wiekowe reprezentujące młodych dorosłych (11-13 lat życia), późny wiek średni (18-20 lat życia) i zaawansowany wiek (25-27 lat życia) (Tabele uzupełniające 2 i 3).

Rysunek 2: Dane dotyczące masy ciała dla małp w NIA i UW.

(a) Masa ciała (kg) dla samców i samic małp na UW i w NIA pogrupowanych według wieku, gdzie samce J/A obejmują osobniki młode i młodzieńcze, samice J/A obejmują osobniki młode i dorosłe, a stare obejmują osobniki w zaawansowanym wieku. Cyfry zaznaczone na biało w polach oznaczają liczbę pojedynczych zwierząt, które przyczyniły się do powstania każdego punktu danych, dane są przedstawione jako średnie±s.e. średniej. (b) Porównanie średnich mas ciała dla małp z badań UW i NIA z danymi z Internet Primate Aging Database (iPAD). Średnia masa ciała dla małp kontrolnych i CR w obu miejscach badań została określona według kategorii wiekowych, w tym dorosłych (11-13 lat), w późnym średnim wieku (18-20 lat) i w zaawansowanym wieku (25-27 lat). Dane wyrażone są jako procentowe odchylenie od średniej iPAD dla samic i samców z każdej kategorii wiekowej. Statystyki związane z tą figurą przedstawiono w Informacjach uzupełniających, Tabelach uzupełniających 2 i 3.

Rozważając najpierw małpy płci żeńskiej, masa ciała dla NIA J/A nie różniła się istotnie między małpami kontrolnymi i CR dla żadnej kategorii wiekowej. Samice UW CR ważyły istotnie mniej (17-26%) niż kontrole przez cały okres badania, a samice kontrolne UW ważyły istotnie więcej niż samice kontrolne NIA J/A przez cały okres badania (tabela uzupełniająca 2). W przypadku samic z NIA o starym początku masa ciała nie różniła się istotnie między kontrolami a CR i była istotnie niższa niż masa ciała samic z UW. Podsumowując, dla kohorty NIA J/A i samic o starszym wieku, masa ciała dla małp kontrolnych i CR nie różniła się od siebie i wszystkie były istotnie niższe od kontroli UW. Biorąc pod uwagę kolejne samce małp, samce NIA J/A CR ważyły istotnie mniej (19-22%) niż ich kontrolne odpowiedniki przez cały czas trwania badania. Różnica między samcami kontrolnymi UW i CR była nieco większa (24-35%), przy czym samce CR ważyły istotnie mniej niż samce kontrolne. Średnia szczytowa masa ciała samców kontrolnych NIA J/A była o ∼15% niższa niż samców kontrolnych UW, ale różnice w masie ciała były istotne tylko dla młodej kategorii wiekowej (tabela 3). Masa ciała samców kontrolnych i samców CR o starym początku NIA nie różniła się istotnie ani w średnim, ani w zaawansowanym wieku, a samce kontrolne o starym początku NIA ważyły istotnie mniej niż samce kontrolne UW. Podsumowując, kohorty samców NIA J/A i UW wykazały wyraźną odpowiedź masy ciała na CR, ale samce kontrolne i CR o starym początku NIA nie różniły się od siebie i były znacząco niższe niż samce kontrolne UW.

Internet Primate Aging Database (iPAD; http://ipad.primate.wisc.edu) to repozytorium danych klinicznych i biometrycznych od zdrowych, nieeksperymentalnych, trzymanych w niewoli naczelnych w ośrodkach badawczych w całych Stanach Zjednoczonych. Wykorzystując dane od ponad 1200 osobników małp rhesus pochodzenia indyjskiego, obliczono średnie masy ciała dla powyższych kategorii wiekowych dla samców (odpowiednio 11.6, 12.1, 11.5 kg) i samic (odpowiednio 7.4, 8.4, 7.8 kg). Małpy UW kontrolne i CR plasowały się po obu stronach tych średnich; małpy kontrolne były cięższe niż średnia dla iPAD (∼18% dla samców; ∼19% dla samic), a małpy CR miały niższą masę ciała niż średnia dla iPAD (∼12% dla samców; ∼11% dla samic) (ryc. 2b). W przypadku NIA J/A samce kontrolne były takie same lub nieco cięższe (5-10%) od średniej iPAD, a CR ważyły mniej niż średnia iPAD (∼20%), podczas gdy samice małp kontrolnych i CR ważyły mniej niż średnia iPAD przez cały czas trwania badania (odpowiednio ∼10% i ∼20%). Wszystkie małpy o starszym początku NIA ważyły mniej niż średnia iPAD zarówno w przypadku małp kontrolnych (∼15% w przypadku samic; ∼10% w przypadku samców), jak i CR (∼22% w przypadku samic; ∼21% w przypadku samców). Podsumowując, masy ciała małp kontrolnych UW i NIA nie były równoważne względem siebie, a poza samcami J/A, były odpowiednio wyższe i niższe od średniej iPAD.

Aby uzyskać wgląd w różnice we wpływie wieku i diety na skład ciała, podwójne pomiary absorpcjometrii rentgenowskiej przeprowadzono w odstępach czasu w trakcie trwania obu badań (ryc. 3). Ponieważ każde zwierzę miało wielokrotne pomiary podjęte w czasie, szacunki średniego procentu adiposity (tłuszcz / masa ciała wyrażona w procentach) zostały dostosowane do wieku (ryc. 1 uzupełniająca). W obrębie grup wykryto główny efekt wieku na otyłość dla kohort NIA J/A i UW. Główny efekt diety został wykryty dla mężczyzn NIA J/A i zarówno dla mężczyzn, jak i kobiet z badania UW, gdzie CR był związany z istotnie niższą adiposity. Samice NIA J/A z grupy kontrolnej i CR nie różniły się od siebie pod względem otyłości, a w żadnej z grup małp NIA o starym typie nie stwierdzono głównego wpływu CR na otyłość. Łącząc dane z NIA J/A i UW, wykryto różnicę w adiposity pomiędzy kontrolami w tych dwóch badaniach zarówno dla samców jak i samic, gdzie małpy NIA miały znacząco niższy procent tkanki tłuszczowej. Małpy kontrolne z NIA J/A nie różniły się statystycznie od UW CR w procentowej zawartości tłuszczu w ciele dla obu płci. Dane te pokazują wpływ wieku na otyłość we wszystkich trzech grupach i ujawniają, że wpływ CR na otyłość był obserwowany dla obu grup małp UW i w NIA tylko dla samców J/A.

Rysunek 3: Dane o otyłości dla samic i samców małp w NIA i UW.

Procentowy wskaźnik otłuszczenia (tłuszcz (g)/całkowita masa ciała (g)) obliczony na podstawie pomiarów DXA (absorpcjometria promieniowania rentgenowskiego o podwójnej energii) przeprowadzonych w trakcie badań dla samców i samic małp na UW i w NIA, pogrupowanych według wieku, gdzie samce J/A obejmują osobniki w wieku młodzieńczym i młodocianym, samice J/A obejmują osobniki w wieku młodzieńczym i dorosłym, a osobniki stare obejmują osobniki w wieku zaawansowanym. Cyfry zaznaczone na biało w polach oznaczają liczbę pojedynczych zwierząt tworzących każdy punkt danych, dane przedstawiono jako średnie±s.e. średniej.

Przyjmowanie pokarmu było monitorowane codziennie w obu ośrodkach. Na UW dzienne pomiary spożycia żywności zostały wykorzystane do obliczenia średnich. W NIA średnie spożycia żywności zostały obliczone na podstawie pomiarów przeprowadzonych w ciągu jednego tygodnia w roku jako reprezentatywne dla typowego spożycia. Dane podłużne dla wszystkich małp zostały uśrednione według wieku zwierzęcia (ryc. 4). Dane z ostatniego roku życia każdej małpy zostały wykluczone w celu uniknięcia wpływu zachowań żywieniowych u schyłku życia, które zwykle obejmują utratę apetytu. Biorąc pod uwagę najpierw samice i stosując kategorie wiekowe zdefiniowane powyżej zarówno dla UW jak i NIA J/A, kontrole spożywały istotnie więcej kalorii niż CR zarówno w młodym jak i średnim wieku, ale różnica utrzymywała się tylko dla samic UW w zaawansowanym wieku. W przypadku NIA o starym początku, spożycie kalorii nie różniło się pomiędzy kontrolą a CR. Wśród małp kontrolnych, samice UW spożywały istotnie więcej kalorii niż samice NIA J/A w średnim i zaawansowanym wieku oraz więcej niż małpy o starszym wieku w wieku zaawansowanym. Z kolei wśród samców kontrola NIA J/A spożywała istotnie więcej kalorii niż CR w młodym i średnim wieku, a różnica między kontrolą a CR była istotna tylko dla UW w średnim wieku. Mężczyźni o starszym wieku w NIA różnili się istotnie pod względem spożycia kalorii między kontrolą a CR tylko w wieku zaawansowanym. W grupie kontrolnej spożycie kalorii nie różniło się dla samców NIA J/A i UW w żadnym punkcie badania, ale samce o starszym wieku spożywały istotnie mniej niż samce UW i NIA J/A w połowie wieku. Podsumowując, istotne różnice w spożyciu kalorii zostały zidentyfikowane pomiędzy małpami kontrolnymi i CR dla samców i samic kohort NIA J/A i UW, ale nie dla kohort old-onset aż do zaawansowanego wieku, a następnie tylko dla samców. Porównując między miejscami, spożycie kalorii dla żeńskich kontroli NIA zarówno J/A i old-onset było niższe niż dla kontroli UW, a dla samców, spożycie kalorii dla kontroli NIA J/A i UW nie różniło się od siebie, ale kontrole old-onset NIA były niższe niż oba.

Figura 4: Dane dotyczące spożycia żywności dla małp w NIA i UW.

Zużycie żywności (wartości dzienne w kaloriach) dla samców i samic małp na UW i w NIA pogrupowane według wieku, gdzie samce J/A obejmują młode i dorastające zwierzęta, samice J/A obejmują młode i dorosłe zwierzęta, a stare obejmują zaawansowane wiekowo zwierzęta. Cyfry zaznaczone kolorem białym w ramkach oznaczają liczbę pojedynczych zwierząt, które przyczyniły się do powstania każdego punktu danych, dane przedstawiono jako średnie±s.e. średniej.

Wpływ CR na występowanie chorób

Koncepcja healthspan jest dość nowym osiągnięciem w badaniach nad starzeniem się, w którym rozróżnia się wiek chronologiczny i stan zdrowia34. Tradycyjnie wydłużenie zarówno mediany, jak i maksymalnej długości życia uznawano za cechę charakterystyczną opóźnionego starzenia się, a poprawę stanu zdrowia uważano za niezbędny i oczywisty składnik długowieczności. Perspektywa zmieniła się nieco w kierunku większego nacisku na zdrowie i zachorowalność, więc interwencja, która przyczynia się do poprawy zdrowia nawet przy braku zwiększonej długowieczności, jest postrzegana jako bardzo korzystny i uzasadniony przykład interwencji w starzenie się. Wraz z postępującym wiekiem małpy rhesus są podatne na wiele z tych samych schorzeń, które obserwuje się u ludzi. Wśród najbardziej rozpowszechnionych są nowotwory, choroby serca i warunki związane z dysfunkcją układu odpornościowego i zapaleniem, a przykłady każdego z nich zostały zidentyfikowane u małp w badaniach starzenia się i CR zarówno w NIA, jak i UW (Tabela uzupełniająca 4).

Pomiary glukozy na czczo były wspólne dla obu badań, a dane podłużne są pokazane (ryc. 5). U zdrowych dorosłych małp rhesus poziom glukozy na czczo wynosi 64-68 mg dl-1 (ref. 18, 35). W przypadku NIA J/A, poziomy glukozy na czczo były takie same dla samców kontrolnych i CR do ∼23 roku życia, po czym samce kontrolne i CR, ale nie samice, zaczęły się od siebie różnić. Zarówno samice kontrolne, jak i samice CR wykazywały związany z wiekiem wzrost poziomu glukozy na czczo po ∼21 roku życia. W przypadku małp UW, samce kontrolne miały wyższe poziomy glukozy na czczo niż CR od 15 roku życia, z dalszym rozejściem się krzywych po ∼23 roku życia, podczas gdy zauważalna różnica między samicami kontrolnymi i CR pojawiła się dopiero po ∼21 roku. W przypadku kohorty osób starszych z NIA stężenie glukozy na czczo było niezmiennie niskie przez cały okres badania. Dane te wskazują na związany z wiekiem wzrost stężenia glukozy na czczo u małp rhesus i wyróżniają samce z grupy kontrolnej UW jako predysponowane do podwyższonego stężenia glukozy na czczo. Używając modelowania wielopoziomowego do zbadania związku między otyłością a poziomem glukozy na czczo, znaczący związek został zidentyfikowany tylko dla samców UW (P=0,005). Wykryto również znaczącą interakcję wieku i diety (P=0,014), co sugeruje, że wpływ wieku na związek między otyłością a parametrami glukoregulacyjnymi jest odmienny dla małp kontrolnych i CR.

Rycina 5: Wartości glukozy na czczo dla małp w NIA i UW.

Circulating levels of glucose (mg dl-1) are shown for male and female monkeys at UW and at NIA grouped by age where male J/A include juvenile and adolescent onset animals, female J/A include juvenile and adult onset animals, and old include the advanced age onset animals. Cyfry zaznaczone na biało w polach oznaczają liczbę obserwacji składających się na każdy punkt danych, dane są przedstawione jako średnie±s.e. średniej.

Weterynarze dokumentowali stan ciała i ogólny stan zdrowia małp dwa razy w roku w obu miejscach badań i wskaźniki chorób lub zaburzeń zidentyfikowanych. Wiek, w którym u małpy po raz pierwszy zdiagnozowano schorzenie związane z wiekiem, został wykorzystany do wygenerowania krzywych zachorowalności (ryc. 6). Choroby związane z wiekiem obejmowały sarkopenię, osteoporozę, zapalenie stawów, uchyłkowatość jelit, zaćmę i uporczywe szmery w sercu, a także choroby związane z wiekiem, w tym nowotwory, cukrzycę i choroby układu krążenia. Modelowanie regresji proporcjonalnego zagrożenia Coxa wykazało, że schorzenia związane z wiekiem występowały z ∼ 2,7-krotnie większą częstością u zwierząt kontrolnych w porównaniu z CR dla małp UW (HR: 2,665; CI: 1,527-4,653; P=0,0006). W kohorcie NIA J/A schorzenia związane z wiekiem występowały dwukrotnie częściej u małp z grupy kontrolnej w porównaniu z CR (HR: 2,091; CI: 1,169-3,641; P=0,0125) (tabela uzupełniająca 5; ryc. uzupełniająca 2). Zaawansowany wiek małp o starym początku NIA wykluczał wykrycie pierwszego wystąpienia stanu związanego z wiekiem.

Rys. 6: Krzywe zachorowalności dla małp w NIA i UW pokazane.

(a) Wykresy przedstawiają pierwsze wystąpienie jakiejkolwiek choroby, zaburzenia lub stanu związanego z wiekiem dla połączonych samców i samic z UW (góra) i NIA J/A (dół). Statystyki związane z tą figurą są podane w Informacjach uzupełniających, Tabela uzupełniająca 4. (b) Częstość występowania dominujących schorzeń związanych z wiekiem u ssaków naczelnych dla zwierząt kontrolnych i CR z UW i NIA (J/A i starość łącznie). W celu porównania badań, rak i zaburzenia sercowo-naczyniowe są zgłaszane jako częstość występowania podczas sekcji zwłok i są wyrażone jako odsetek zwierząt, które zmarły.

Zachorowalność na choroby związane z wiekiem powszechne w populacjach ludzkich, takie jak rak, choroba sercowo-naczyniowa i dysfunkcja glukoregulacyjna/diabetes, została określona dla małp na UW i NIA, z J/A i starszym wiekiem łącznie. Diagnozy zostały postawione klinicznie przez personel weterynaryjny po przedstawieniu, a patologia związana z chorobą została następnie potwierdzona podczas nekropsji przez patologa z uprawnieniami. Klinicznie nieme patologie zostały zidentyfikowane podczas sekcji zwłok. W celu porównania badań, nowotwory i zaburzenia sercowo-naczyniowe podano jako częstość występowania przy sekcji zwłok. Gruczolakorak był główną przyczyną śmierci w obu ośrodkach badawczych, co jest zgodne z wcześniejszymi doniesieniami na temat częstości występowania nowotworów u małp rezusów36,37. Częstość występowania gruczolakoraka lub innych mniej powszechnych nowotworów była niższa u małp CR w obu lokalizacjach (ryc. 6). Najczęstszym rozpoznaniem choroby układu sercowo-naczyniowego u żywych zwierząt była dysfunkcja zastawki mitralnej, podczas gdy endokardioza zastawek, kardiomiopatia i zwłóknienie mięśnia sercowego były wykrywane podczas nekropsji. Częstość występowania zaburzeń sercowo-naczyniowych była niższa u małp CR niż u małp z grupy kontrolnej UW. Nie było widocznego wpływu diety na częstość występowania chorób układu krążenia u małp w NIA; jednak częstość występowania zarówno u małp kontrolnych, jak i CR była niższa niż u małp kontrolnych w UW. Ocena funkcji glukoregulacyjnych była częścią rutynowej opieki klinicznej w obu ośrodkach, chociaż definicje kliniczne reprezentujące różne stadia choroby były stosowane w obu ośrodkach. Podobnie jak u ludzi38,39, insulinooporność pojawia się przed upośledzeniem stężenia glukozy na czczo u małp rhesus35,40, co występuje przed przejściem do pełnej cukrzycy. W UW utrata wrażliwości na insulinę została wykorzystana do rozpoznania upośledzenia glukoregulacji i została zdefiniowana jako poziom insuliny na czczo (>70 μU ml-1) i wskaźnik wrażliwości na insulinę (Si)<2(E-04), jak określono w często pobieranym dożylnym teście tolerancji glukozy. W NIA, glukoza na czczo (>100 mg dl-1), glukozuria i HbA1c (>6,5%) zostały użyte do zdefiniowania cukrzycy. Zwierzęta z CR miały niższą częstość występowania zaburzeń glukoregulacji niż zwierzęta z grupy kontrolnej zarówno w UW jak i w NIA. W celu zbadania możliwych zależności pomiędzy otyłością a zachorowalnością zastosowano modelowanie wielopoziomowe, ale nie wykryto istotnych efektów dla żadnej z grup w obu badaniach. Podobnie, dla wszystkich grup NIA i dla mężczyzn z UW nie wykryto związku między otyłością a śmiertelnością. Dla kobiet z UW adiposity była związana z umiarkowanym zmniejszeniem ryzyka zgonu (HR: 0,927; P=0,01), ale tylko po korekcie dla wieku i diety. Dane te sugerują, że wpływ otyłości na ryzyko przeżycia jest dymorficzny płciowo i zmienia się wraz z wiekiem.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.