Un análisis de la arteria carótida revela la edad biológica humana

La edad biológica, a diferencia de la edad cronológica, es un concepto utilizado para describir el estado de un organismo. Un individuo sano medio biológico generalmente corresponde a su edad cronológica. Pero con la edad, es probable que estos dos indicadores se desajusten debido a factores ambientales, malos hábitos, manifestaciones de enfermedades hereditarias y otras causas. Hasta ahora, no existe un método establecido para predecir la edad biológica. Los investigadores médicos y científicos están buscando un marcador que pueda reflejar con precisión y coherencia la edad biológica.

Un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, basado en una combinación de datos de ecografía carotídea y tonometría, propone una nueva medida de la edad biológica. Utilizando el aprendizaje automático, los investigadores desarrollaron un modelo capaz de determinar la edad biológica de hombres y mujeres sanos con un error absoluto promedio de 6,9 ​​y 5,9 años, respectivamente. El grupo de prueba también incluyó sujetos con hipertensión y diabetes tipo 2, cuya edad biológica resultó ser, en promedio, tres años mayor que su edad real.

"Los investigadores han estado tratando de encontrar un medio para estimar la edad biológica humana durante décadas. La más precisa de las técnicas existentes se basan en el análisis de ADN (el llamado reloj epigenético) y puede predecir la edad humana con un error medio de tres años. Sin embargo, estas pruebas requieren equipo costoso y personal de laboratorio cualificado, por lo que todavía no se usan ampliamente en la práctica médica.Nuestro método se basa en un tipo de datos relacionados con el paciente que cualquier centro de salud moderno puede obtener ", dice Alexey Moskalev , quien encabeza el Laboratorio de Genética del Envejecimiento y Longevidad en el Centro de Sistemas Vivientes del MIPT.

En su estudio, los autores se basaron en información sobre el sistema cardiovascular, específicamente, el espesor mínimo de la capa media del tejido carotídeo, la velocidad de la onda del pulso, el diámetro de la arteria carótida (el grado de estenosis) y el índice de aumento (la diferencia entre el segundo y el primer pico de presión en una onda de pulso). Individualmente, todos estos son marcadores establecidos utilizados para diagnosticar aterosclerosis, hipertensión, calcinosis, diabetes y otras afecciones. Los investigadores eligieron estas estadísticas después de realizar un análisis de correlación, una técnica utilizada para medir la asociación entre variables.

El principal resultado del estudio es que se ha desarrollado un modelo en el que la edad biológica se deriva de estos cuatro parámetros clínicos. Los coeficientes para cada uno de los parámetros se calcularon utilizando el aprendizaje automático, es decir, la regresión robusta. Para este estudio, se seleccionaron un total de 303 sujetos (199 mujeres y 104 hombres), cuya edad varió de 23 a 91. Todos ellos habían visitado el Centro Nacional de Investigación de Medicina Preventiva en Moscú, Rusia, en 2012.

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El método busca seleccionar las variables en una fórmula para asegurarse de que la curva resultante se ajusta a los datos experimentales. Sin embargo, existen ciertas diferencias fundamentales entre las dos alternativas que hacen preferible la regresión robusta. Métodos de aprendizaje de lmáquina se han utilizado durante mucho tiempo para evaluar la edad biológica. En los últimos años se ha observado un aumento en la popularidad de las redes neuronales profundas, que permiten a los investigadores construir modelos de alta precisión. Sin embargo, su aplicación no siempre es justificable, ya que, entre otras cosas, requieren un gran número de pruebas y parámetros, lo que no siempre es factible en la práctica clínica.

Alexander Fedintsev, especialista en bioinformática del Instituto Engelhardt de Biología Molecular de RAS, el primer autor del artículo, dice: "Usamos la regresión robusta no lineal, ya que no se basa en suposiciones a priori de la distribución de la variable dependiente y por lo tanto es robusto a los valores atípicos. Cuando el número de factores es limitado, el modelo puede aprender usando una cantidad relativamente pequeña de datos. Además de ser bastante preciso, también proporciona una interpretación fácil de los resultados, podemos decir con certeza cómo la edad predicha cambiará si se varían los parámetros medidos. Sin embargo, vale la pena señalar que los datos cualitativos estaban en el centro de esta investigación, gracias a una gran base de datos con una variedad de biomarcadores, pudimos seleccionar los factores más importantes, nos ayudó a mantener una baja tasa de error, mientras se predice la edad a pesar de que estábamos usando un modelo bastante simple y compacto".

Para probar la validez del nuevo método, los investigadores compararon sus estimaciones de la edad biológica con los datos obtenidos a través de otras técnicas para evaluar el estado de un organismo. La correlación de la edad biológica predicha con los puntajes de predicción CVD de Framingham -un algoritmo que estima el riesgo de un paciente de desarrollar enfermedad cardiovascular y no se basa en imágenes de ultrasonido carotídeo- superó el de la edad cronológica. Además, el método se comparó con otras técnicas de procesamiento de datos. Los resultados fueron contrastados con los obtenidos utilizando el método estadístico Klemera-Doubal. De nuevo, la correlación con la edad biológica superó la edad cronológica.

Olga Tkacheva, directora del Centro de Investigación Clínica de Gerontología de Rusia, que es coautora del artículo, dice: "Puesto que utilizamos el sistema cardiovascular como nuestra única fuente de información, es necesaria una investigación adicional considerando otros factores para refinar las estimaciones de la edad biológica. Investigaciones recientes han demostrado que la relación entre el estado de los vasos sanguíneos y la edad biológica parece ser aún más fuerte que entre el estado de los vasos sanguíneos y la composición química de la sangre".

Según las estadísticas de la OMS, la enfermedad cardíaca es la principal causa de muerte relacionada con la edad, por lo que parece natural afirmar que la técnica desarrollada por los investigadores es un medio eficaz para determinar la edad biológica.