Nykyaikaiset menetelmät ikääntymisen tutkimuksessa: laboratoriohiiristä seurakoiriin

Hyppää osioon

• Malliorganismit ikääntymisen tutkimuksessa
• Laboratoriohiiret kultastandardina
• Seurakoirat vahvana mallina
• Koiran ikääntymisprojektin infrastruktuuri
• Ruokavalio ja ravitsemus ikääntyvissä koirissa
• Ruokinnan tiheys ja terveystulokset
• Koko transkriptio

Malliorganismit ikääntymisen tutkimuksessa

Lääketieteen tohtori Matt Kaeberlein (MD, PhD) antaa yleiskatsauksen nykyaikaisen ikääntymistutkimuksen menetelmistä. Alaa tukevat vahvasti tietynlaiset malliorganismit, joita usein kutsutaan "biologian turvallisuusneuvostoksi". Kaeberleinin mukaan noin 90 % esikliinisestä työstä tehdään hiivassa, sukkulamatoissa (C. elegans), hedelmäkärpäsissä ja laboratoriohiirissä. Nämä mallit tarjoavat erilaisia etuja, kuten C. elegansin kolmen viikon lyhyen eliniän, joka mahdollistaa tuhansien kokeiden suorittamisen.

Laboratoriohiiret kultastandardina

Lääketieteen tohtori Matt Kaeberlein (MD, PhD) pitää laboratoriohiirtä nykyisenä kultastandardina esikliinisissä ikääntymistutkimuksissa. Tämä johtuu pitkälti niiden laajasta käytöstä vuosikymmenten ajan. Merkittävä edistysaskel on ollut ikääntyneiden jyrsijöiden kaupallinen saatavuus. Tutkijat voivat nyt ostaa ikääntyneitä hiiriä sen sijaan, että pitäisivät kolonioita yllä vuosia. Tämä on laajentanut huomattavasti hiirissä tehtävien eliniän ja terveellisen eliniän tutkimusten kapasiteettia. Kaeberlein toteaa kuitenkin, että tämä saattaa tapahtua muiden arvokkaiden mallijärjestelmien tutkimisen kustannuksella.

Seurakoirat vahvana mallina

Lääketieteen tohtori Matt Kaeberlein (MD, PhD) ilmaisee erityisen innostuksensa seurakoirien ikääntymistutkimusta kohtaan. Lemmikkikoirat vanhenevat noin seitsemän kertaa nopeammin kuin ihmiset, mikä mahdollistaa tutkimusten suorittamisen kohtuullisessa ajassa. Ratkaisevasti koirat jakavat ihmisen ympäristön ja kokevat samanlaisia ympäristöllisiä vaihteluita. Tämä on merkittävä etu verrattuna laboratoriohiiriin, joita kasvatetaan kontrolloiduissa, taudittomissa olosuhteissa. Kaeberlein uskoo, että tämä tekee koirista vahvan mallin ympäristön vaikutusten ymmärtämisessä biologiseen ikääntymiseen.

Koiran ikääntymisprojektin infrastruktuuri

Keskeinen Kaeberleinin esittelemä aloite on Koiran ikääntymisprojekti. Tämä pitkittäistutkimus pyrkii rakentamaan infrastruktuurin seurakoirien hyödyntämiseksi ikääntymistutkimuksessa. Projekti on rekrytoinut noin 34 000 koiraa peruskomponenttiinsa. Omistajat täyttävät laajan terveyteen ja elämänkokemuksiin liittyvän kyselyn lemmikeistään. Tämä kattava tiedonkeruu tallentaa terveyshistorian, kotiolosuhteet ja ruokavaliot tavoitteenaan ymmärtää terveen ikääntymisen geneettiset ja ympäristölliset tekijät koirilla.

Ruokavalio ja ravitsemus ikääntyvissä koirissa

Keskustellessaan lääketieteen tohtori Anton Titovin (MD) kanssa Kaeberlein käsittelee ruokavalion roolia koirien ikääntymisessä. Hän selventää, että vaikka koirien ruokavaliot länsimaissa eivät ole identtisiä ihmisten ruokavalioiden kanssa, vaihtelu on merkittävää. Koiria ruokitaan erilaisilla valmisteilla, kuten kuivaruualla, märkäruualla, reseptiruokavaliolla ja raakaruualla. Tämä monimuotoisuus, vaikka ei yhtä laaja kuin ihmisruokien kirjo, tarjoaa mahdollisuuden tutkia ruokavalion vaikutusta. Se edustaa askelta eteenpäin verrattuna laboratoriojyrsijöille annettuihin erittäin puhdistettuihin ja kontrolloituihin ruokavalioihin.

Ruokinnan tiheys ja terveystulokset

Lääketieteen tohtori Matt Kaeberlein (MD, PhD) jakaa vakuuttavia tietoja Koiran ikääntymisprojektista ruokinnan tiheydestä. Suuren kohortin analyysi paljasti huomionarvoisen korrelaation. Kerran päivässä ruokitut koirat näyttivät alhaisemman esiintyvyyden kymmenessä ikääntymiseen liittyvän sairauden luokassa. Kuudessa luokassa vaikutukset olivat suuria ja tilastollisesti merkitseviä. Kaeberlein varoittaa, että tämä osoittaa korrelaation, ei välttämättä syy-yhteyttä. Se kuitenkin havainnollistaa voimakkaasti, miten seurakoirien tutkimus voi synnyttää tärkeitä hypoteeseja ravitsemuksesta ja ikääntymisestä.

Koko transkriptio

Lääketieteen tohtori Anton Titov (MD): Jos astumme hieman taaksepäin ja käsittelemme nykyaikaisen ikääntymistutkimuksen menetelmiä, koska on useita malliorganismeja, kuten sanotaan, biologian turvallisuusneuvosto. Miten nykyaikaista ikääntymistutkimusta tehdään? Voitko antaa yleiskatsauksen.

Lääketieteen tohtori Matt Kaeberlein (MD, PhD): Sanoisin, että laboratoriohiiret ovat edelleen todennäköisesti kultastandardi esikliinisissä tutkimuksissa. Tämä johtuu osittain siitä, että tätä malliorganismia on käytetty laajimmin viimeisten vuosikymmenten aikana.

Yksi todella tärkeistä muutoksista viimeisten viiden tai kymmenen vuoden aikana on ollut ikääntyneiden jyrsijöiden kaupallinen saatavuus kokeellisiin tutkimuksiin. Ennen oli vaikea tehdä ikääntymistutkimuksia, eliniän ja terveellisen eliniän tutkimusta hiirissä, koska piti aloittaa kolme vuotta etukäteen saadakseen hiiret tarpeeksi vanhoiksi kokeisiin. Nyt voi vain ostaa ikääntyneitä hiiriä Jackson Laboratorylta, mikä on helpottanut huomattavasti esikliinisten ikääntymistutkimusten laajentamista.

Toinen seuraus tästä on kuitenkin, että vielä useammat ihmiset käyttävät hiiriä, ehkä muiden mallijärjestelmien tutkimisen kustannuksella.

Klassiset eläinmallit ikääntymistutkimukselle ovat hiiva, sukkulamato C. elegans, hedelmäkärpäset ja hiiret. Sanoisin edelleen, että 90 % alan esikliinisestä työstä tehdään näissä malleissa. Turpakaala on nousemassa erittäin mielenkiintoiseksi uudeksi selkärankaismalliksi, mutta se on edelleen suhteellisen pieni määrä turpakaaloja käyttäviä eläimiä.

On joitain muita, esoteerisempia eläinmalleja, kuten paljasmyyrärotat, joita muutama ihminen on tutkinut monia vuosia. Mutta jälleen kerran, se on todellinen vähemmistö alalla, ikääntymisen tutkiminen näissä hyvin pitkäikäisissä eläinmalleissa, koska on vaikea tehdä kokeita eläinmallissa, joka elää 30 vuotta.

Se on jonkin sellaisen nerokkuus kuin C. elegans, joka vanhenee ja kuolee kolmessa viikossa. Voit tehdä tuhansia kokeita kohtuullisessa ajassa. Et voi edes tehdä sitä hiirissä, ja vielä vähemmän paljasmyyrärotassa, joka elää 30 tai 40 vuotta. Joten se on tasapainottelua.

Toinen eläinmalli, joka saattaa olla mainitsemisen arvoinen, on marmosetti, joka on ihmisapinalaji. Muutama laboratorio tutkii ikääntymistä marmoseteissa. Yksi marmosetin eduista suurempiin ihmisapinalajeihin verrattuna on, että niiden elinikä on 10–20 vuoden alueella.

Yksi marmosetin haitoista on, että emme tiedä sen elinikää vankeudessa. Luulen, että se on ollut haasteena joillekin marmosetteja työskenteleville ihmisille, että he luulivat marmosettien elävän vain kymmenen vuotta, mutta kävi ilmi, että ne todennäköisesti elävät pidempään vankeudessa. Joten näemme, tuleeko marmosetista hyödyllinen ihmisapinamalli.

Ja sitten tietysti eläin, josta olen erityisen kiinnostunut ja innostunut ymmärtämään ikääntymisen biologiaa, on seurakoira tai lemmikkikoira. Lemmikkikoirat ovat erittäin mielenkiintoisia eläimiä biologisen ikääntymisen tutkimiseen useista syistä.

Kaksi suurinta syytä ovat, että ne vanhenevat nopeasti. Kaikki tuntevat idean, että yksi ihmisvuosi on noin seitsemän koiravuotta. Se tarkoittaa vain, että koirat vanhenevat noin seitsemän kertaa nopeammin kuin ihmiset. Tämä ei tietenkään ole todellista biologista vastaavuutta, mutta se on melko lähellä.

Joten se tarkoittaa, että voit tehdä tutkimuksia yrittääksesi ymmärtää, mitkä ovat tärkeimmät geneettiset ja ympäristölliset tekijät terveelliselle ikääntymiselle lemmikkikoirissa kohtuullisessa ajassa.

Toinen koirien piirre, joka mielestäni on erittäin tärkeä ymmärtää, on, että ne jakavat ihmisen ympäristön. Olemme jo puhuneet hieman siitä, miten suurin osa hiirissä tehdystä tutkimuksesta tehdään hyvin kontrolloiduissa, taudittomissa olosuhteissa, eikä ympäristön vaihtelu ole paljon.

Koirat kokevat lähes kaiken ihmisten kokeman ympäristöllisen vaihtelun. Joten ympäristöllisen vaihtelun roolin ymmärtämisen näkökulmasta biologisessa ikääntymisessä mielestäni seurakoirat ovat erityisen vahva eläin, jota tutkia siinä.

Sitten ehkä tärkeimpänä, ihmiset rakastavat koiriaan. Olen koiraihminen. Rakastan koiraani. Ja luulen, että jos pystymme sekä ymmärtämään ikääntymisprosessin koirissa että mahdollisesti muuttamaan sitä prosessia antamaan lemmikkikoirille lisävuosia terveellistä elinikää, sillä on merkittävää sisäistä arvoa sinänsä, sekä koiran että ihmisen elämänlaadun kannalta.

Näistä syistä tunnen jotenkin, että seurakoirat tarjoavat paljon arvoa alalle ikääntymisen biologian ymmärtämisessä. Pyrimme aktiivisesti rakentamaan infrastruktuuria, joka antaa alan mahdollisuuden käyttää seurakoiraa ikääntymisen biologian tutkimiseen.

Lääketieteen tohtori Anton Titov (MD): Joten tämä on, kyllä, koirat ovat erittäin mielenkiintoisia. Mutta ottaen huomioon ruokavalion merkitys sairauksissa ihmisissä jokaisessa vuorovaikutuksessa, näyttää siltä, että seurakoirien ruokavalio, ainakin länsimaissa, on melko hyvin kontrolloitu, standardoitu ja optimoitu. Ja ihmisten ruokaa ei suositella koirille. Ilmeisesti muilla maailman osilla se on merkittävästi erilaista. Miten näet tuon vertailun? Että ruokavaliotekijä poistetaan käytännössä ympäristöstä?

Lääketieteen tohtori Matt Kaeberlein (MD, PhD): Joo, se on hyvä kysymys. Joten pari asiaa, sanoisin, luulen että olet oikeassa, ainakin länsimaissa useimmat seurakoirat eivät syö ruokavaliota, joka on vertailukelpoinen ihmisten ruokavalioon, ainakaan nautittujen ruokien erityisen koostumuksen suhteen. On tietysti monia, ehkä useimpia seurakoiria, jotka saavat ajoittain ihmisten ruokaa.

Mutta toinen pointti, jonka tekisin, on, että sanoit ruokavalion olevan hyvin kontrolloitu ja optimoitu seurakoirilla, ja sanoisin, että näin ei ole. On erilaisia ruokavalioita, joita ihmiset antavat lemmikeilleen. Vain suurimmista koiranruokamerkkejä on kymmeniä eri valmisteita, lampaanliha ja riisi, kana, naudanliha kuivaruoka, märkäruoka, reseptiruokavaliot, kalatalous.

Joten on paljon vaihtelua itse asiassa seurakoirille annetussa ruokavaliossa, mukaan lukien monet ihmiset, jotka nyt ruokkivat koiriaan raakaruualla. Joten ne eivät syö samaa monimuotoisuutta ruokia kuin ihmiset, mutta on ehkä vertailukelpoinen monimuotoisuus ruokia, joita seurakoirat syövät.

Luulen, että voimme varmasti, jos saat tarpeeksi suuren populaation seurakoiria ja ymmärrät, mitä ruokavaliota nuo koirat saavat, on mahdollisuus itse asiassa tehdä joitain korrelatiivisia analyysejä yrittääksesi ymmärtää, onko ruokavalion koostumuksella vaikutusta terveystuloksiin ikääntymisen aikana?

Siinä mielessä en usko, että kukaan väittäisi koirien olevan täydellinen malli ihmisen ikääntymiselle. Ainoa täydellinen malli ihmisen ikääntymiselle tulee olemaan ihmiset. Mutta siinä mielessä luulen, että se on silti askel eteenpäin laboratoriojyrsijöistä, joita lähes yksinomaan ruokitaan hyvin puhdistetulla ruokavaliolla, jossa on hyvin kontrolloitu määrä ruokavaliota tutkimukseen sopivaksi.

Joten luulen, että seurakoirat voivat tallentaa ruokavalion monimuotoisuutta melko hyvin, mikä voi antaa meille joitain oivalluksia ruokavalion roolista terveessä ikääntymisessä.

Ja luulen, että toinen asia, jota voit katsoa seurakoirille, on kuinka paljon ne syövät? Joten kalorisaanti? Ja kuinka usein ne syövät? Kuinka usein koiria ruokitaan?

Analysoimme äskettäin ruokintataajuuden yhteyttä terveyslopputulemiin ikääntymisen aikana osana Koiran Ikääntymisprojektia. Yksi Koiran Ikääntymisprojektin osa on ikääntymisen pitkittäistutkimus, johon olemme nyt rekrytoineet noin 34 000 koiraa Koiran Ikääntymisprojektin Laumaan, joka on ikään kuin pitkittäistutkimuksen peruskomponentti.

Jotta koirat voidaan sisällyttää Laumaan, omistajat täyttävät melko kattavan kyselyn, joka kartoittaa heidän terveyshistoriaansa, kotiolojaan, ruokailutottumuksiaan ja vastaavia. Siis kattavan terveys- ja elämänkokemuskyselyn.

Yksi kysymys kyselyssä on, kuinka usein ruokit koiraasi? Ei yllättäen, jotkut ihmiset ruokkivat koiriaan ad libitum, eli koiralla on aina ruokaa saatavilla. Jotkut ruokkivat koiriaan kolme kertaa päivässä, jotkut kaksi kertaa päivässä, jotkut kerran päivässä.

Yleisin ruokintataajuus lemmikkikoirilla, ainakin Yhdysvalloissa, näyttää olevan kaksi kertaa päivässä. Luulen, että yli puolet kohorttimme omistajista ruokki koiransa kahdesti päivässä, mutta merkittävä osa ruokki kerran päivässä.

Esitimme hyvin yksinkertaisen kysymyksen: jos tarkastelet kerran päivässä ruokittuja koiria ja koiria, joita ruokitaan useammin kuin kerran päivässä, ja jaat ne näihin kahteen ryhmään. Sitten kysyt, mikä on tietyn ikään liittyvän sairauden diagnosoinnin esiintyvyys näissä kahdessa ryhmässä.

Mikä oli varsin silmiinpistävää, oli että kerran päivässä ruokitut koirat näyttivät alhaisemmat diagnoositaajuudet luultavasti kymmenelle eri ikään liittyvän toiminnallisen tai sairauslopputuloksen luokalle. Ja kuudessa näistä luokista vaikutukset olivat suuria ja tilastollisesti merkitseviä.

Joten se on vahva signaali, joka mielestäni on suuntaa antava. Voidaan varmasti sanoa, että monien ikään liittyvien terveyslopputulosten ja ruokintataajuuden välillä on yhteys koirilla. Se ei todista kausaalisuutta, ja voidaan ajatella joitakin mahdollisia selityksiä kuten että kerran päivässä ruokitut koirat saattavat olla vähemmän alttiita lihavuudelle, mikä voisi olla taustalla.

Mutta mielestäni se osoittaa sen voiman, kun on suuri määrä seurakoiria, joista on dataa hyvin yksinkertaisista asioista kuten ruokintataajuudesta ja sairausdiagnooseista. Voidaan alkaa esittää näitä laajempia kysymyksiä, jotka sitten synnyttävät hypoteeseja ja mahdollisesti antavat myöhemmin mahdollisuuden esittää mekanistisempia kysymyksiä.

Joten jälleen kerran, se oli ikään kuin pitkä vastaus kysymykseesi, mutta mielestäni koirat voivat kertoa meille jotain ravitsemuksen vaikutuksesta ikääntymiseen.