Неферментативное гликозилирование (гликирование) является распространенным механизмом повреждения белков в живом организме. Оно происходит в результате химической реакции (реакции Майяра) между глюкозой и аминогруппами в составе белков. Те же самые процессы, только в ускоренном темпе, происходят при образовании золотистой корочки при поджаривании мяса. Очень медленно стенки наших сосудов «поджариваются», разнося по тканям теплую кровь, насыщенную глюкозой и другими сахарами. В процессе старения происходит заметное накопление долгоживущих белков, подвергшихся гликированию, таких как коллагены, эластин (в стенке сосудов) и хрящевые белки (в суставах). Гликированные белки склонны к перекрестным сшивкам с образованием так называемых конечных продуктов гликирования (КПГ). Перекрестные сшивки между белками стенки сосуда снижают его эластичность и изменяют проницаемость сосуда для метаболитов. КПГ к тому же взаимодействуют с особыми рецепторами на поверхности клеток, вызывая воспалительные реакции. КПГ участвуют в возникновении многочисленных возрастных заболеваний, например, нейродегенеративных, сердечно-сосудистых и почечных. Конечные продукты гликирования можно измерить в плазме крови или даже на поверхности кожи с помощью флуоресцентной спектроскопии. Кроме того, применяют иммунологический анализ на карбоксиметиллизин, пентозидин, аргпиримидин, имидазолон. Уровень гликирования белков может быть оценен по количеству гликированного гемоглобина (HbA1c). Существенное превышение нормы по данному показателю может быть следствием развития сахарного диабета. Настольный прибор AGE Reader измеряет накопление в ткани КПГ с помощью флуоресцентных методов – измерения аутофлуоресценции кожи в определенном диапазоне длин волн.

N-гликозилирование – это присоединение молекулы разветвленной цепочки сахаров (гликана) к белку с помощью специализированных ферментов. В результате образуется гликопротеин – молекула, состоящая из углевода и белка. Эта модификация позволяет белкам содействовать работе иммунной системы, участвовать в распознавании «свой – чужой». Гликаны часто производятся иммунной системой в ответ на заболевание. Не нужно путать N-гликозилирование с уже известным нам гликированием – спонтанным взаимодействием сахара и какого-либо белка, в результате которого белок повреждается и его функция теряется. При старении меняется спектр сахарных цепочек, присоединенных к белкам при N-гликозилировании. Это изменение является одной из причин хронических воспалительных процессов. Г. Лаук и коллеги показали, что уровень гликозилированных антител IgG в крови коррелирует с возрастом человека даже в большей степени, чем укорочение теломер, и может эффективно применяться для расчета биологического возраста человека.

Профессор университета Болоньи К. Франчески на основании данных европейского исследования биомаркеров старения MARK-AGE (2008–2013 гг.) разработал тест на биологический возраст GlycoAgeTest, учитывающий логарифм соотношения количеств определенных гликанов – NGA2F, уровень которых с возрастом увеличивается, и NA2F, которых с возрастом становится все меньше. Чем больше значение критерия GlycoAgeTest, тем старше человек с биологической точки зрения.

Еще один гликопротеин, количество которого зависит от возраста, – аполипопротеин J (кластерин). Пространственная укладка полипептидной цепочки любого белка играет определяющую роль в выполнении им своей функции. Кластерин помогает другим белкам сохранить правильную укладку, стабилизирует ее. Поскольку в процессе старения скапливаются денатурированные белки, нарастает и количество кластерина. Таким образом, он оказался ценным биомаркером старения. Его уровень повышен у пациентов с сахарным диабетом типа 2, ишемической болезнью сердца, инфарктом миокарда. Его уровень можно измерять в сыворотке крови.

Давно известно, что при старении постмитотических тканей, таких как скелетная мускулатура, сердечная мышца, головной мозг, в больших количествах накапливаются агрегаты окисленных белков. Окисление белковой молекулы приводит к утрате поверхностного заряда и растворимости белка в воде. Нерастворимые белки начинают образовывать фибриллы и бляшки, так называемый амилоид. Наиболее известными формами старческого амилоидоза является болезнь Альцгеймера, а также амилоидоз сердца и почек. Увеличение доли окисленных белков при старении связано с накоплением дефектных митохондрий, в избытке выделяющих свободные радикалы, с подавлением процессов репарации и деградации поврежденных белков. Поэтому показателями скорости старения являются как снижение активности механизмов деградации – аутофагии (внутриклеточного переваривания поврежденных структур) и протеасомы (расщепления ненужных белков до аминокислот), так и репарации окисленных белков через систему метионин сульфоксидредуктазы. Данные изменения в качестве биомаркеров старения удобно наблюдать в мононуклеарных клетках периферической крови.

Как показали исследования Шиффера и коллег, короткие белки (пептиды) в моче, например, фрагменты коллагена-1 типа I и III, служат отличными маркерами как старения, так и хронической болезни почек и ишемической болезни сердца.

Велик соблазн объединить множество различных измерений, связанных со скоростью старения, в один комплексный биомаркер, который получил название биологического возраста. Согласно профессору Л.Н. Белозеровой, биологический возраст – это соответствие индивидуального морфофункционального уровня некоторой среднестатистической норме данной популяции, отражающее неравномерность развития, зрелости и старения различных физиологических систем и темп возрастных изменений адаптационных возможностей организма. Если оставить за пределами рассмотрения периодизацию взросления человека, то, по В.Н. Крутько, биологический возраст является показателем уровня износа организма, выраженным в единицах времени через сопоставление измеренных значений индивидуальных биомаркеров с эталонными среднепопуляционными значениями этих биомаркеров для данного календарного возраста.

Один из первых подходов к биологическому определению возраста человека был предложен в СССР в конце 20–30-х гг. прошлого века в работах П.Н. Соколова и связан с оценкой возрастных сдвигов морщинистости кожи лица.

Оценка биологического возраста человека по изменению черт лица получила свое развитие в современных методиках. 3D-сканирование лиц по технологии 3dMDface, выполненное китайскими учеными, выявило связанные с возрастом изменения, которые возможно оценить количественно. И у мужчин, и у женщин с возрастом уменьшается среднее расстояние между глазами. Напротив, увеличивается дистанция между носом и ртом, ширина носа и рта. С возрастом становится более выступающим подбородок, появляется двойной подбородок, впалость щек и мешки под глазами, губы истончаются. Кожа лица становится тоньше, темнее, теряет эластичность, возникают морщины и пятна. Можно самостоятельно протестировать, как подобные алгоритмы оценки возраста работают, пройдя онлайн-тест от Microsoft [135] .

В то же время японские ученые разработали метод оценки биологического возраста по походке. Они выявили, что молодые люди (до 30 лет) не так сильно размахивают руками и сутулятся при ходьбе, как люди в возрасте 40–50 лет.

Регулярные занятия физкультурой и самоконтроль помогут «омоложению» походки.

Исследование И. Риппон и А. Степто выявило довольно ожидаемую закономерность, по которой пожилые люди, ощущающие себя моложе своих лет, живут значительно дольше.

Это не означает, что все долгожители – безрассудные оптимисты. Как показали результаты длившегося на протяжении всего XX века проекта «Долголетие», обобщенные в одноименной книге Х.С. Фридманом и Л.Р. Мартин, дольше всего живут реалисты. Они больше других уделяют внимание своему здоровью, проходят регулярные обследования у врачей и принимают профилактические меры.

Как это ни удивительно, но старение можно определить по запаху. Метод газовой хроматографии с масс-спектрометрией позволил различить запахи людей в возрасте до 30 лет и старше 40 лет. В качестве основного биомаркера возраста по запаху выступает летучее соединение 2-ноненаль, которое начинает выделяться в старших возрастах.