Показники БІОІМПЕДАНСОМЕТРІІ ЯК КРИТЕРІЇ БІОЛОГІЧНОГО ВІКУ В нормі І ПРИ РОЗВИТКУ ВІКОВОЇ КАТАРАКТИ
1 Сіндеева Л.В. 1 Кочетова Т.Ф. 1 Ковригіна О.А. 2
1 ФГБОУ ВО «Красноярський державний медичний університет ім. проф. В.Ф. Войно-Ясенецького »
2 КГБУЗ "Ємельянівська районна лікарня"
У статті представлені результати дослідження, що демонструє можливість застосування методів біоімпедансного аналізу для оцінки швидкості старіння людини. В основі розробки способу оцінки біологічного віку лежить кореляційно-регресійний аналіз з аналізом рівнянь лінійної, поліноміальної, логарифмічною регресії, оскільки неодмінною умовою для визнання тієї чи іншої ознаки биомаркером старіння є наявність достовірних кореляцій з календарним віком при модульному значенні коефіцієнта кореляції r не менше 0 , 5. За результатами дослідження найбільш значущим показником біоімпедансометріі, що характеризує швидкість старіння, є фазовий кут. У групі хворих на катаракту швидкість старіння жінок була дещо нижчою, ніж аналогічний показник чоловіків. Однак істотних відмінностей за величиною фазового кута імпедансу між хворими та здоровими людьми виявлено не було, тому для активного впровадження методики для оцінки біологічного віку при розвитку катаракти є потреба у додатковому пошук маркерів швидкості старіння.
біоімпедансометрія
катаракта
біологічний вік
1. видра А.С. Динаміка захворюваності віковою катарактою населення Амурської області / А.С. Видра, Е.Н. Комаровських // Бюлл. фізіології і патології дихання. - 2012. - № 46. - С. 95-97.
2. Девяткова А.С. Динаміка захворюваності віковою катарактою в Пермському краї / А.С. Девяткова, І.М. Суботіна // Пермський мед. журн. - 2011. - № 3. - С. 124-127.
3. Дрейпер Н.Р. Прикладний регресійний аналіз / Н.Р. Дрейпер, Г. Сміт. - М .: Видавничий дім «Вільямс», 2007. - 912 с.
4. Кишкун А. А. Біологічний вік і старіння: можливості визначення і шляхи корекції / А. А. Кишкун. - М.: ГЕОТАР-Медіа, 2008. - 976 с.
5. Корсакова Н.В. Види вікової катаракти: загальний соматичний статус пацієнтів / Н.В. Корсакова, В.Є. Сергєєва // Практичні медицина. - 2012. - № 4-1. - С. 274-276.
6. Корсакова Н.В. Вікова катаракта: прикладне значення фундаментальних досліджень / Н.В. Корсакова, В.Є. Сергєєва // Міжнародний журнал експериментального освіти. - 2012. - № 9. - С. 13-14.
7. Плакуев А.Н. Сучасні концепції старіння і оцінка біологічного віку людини / О.М. Плакуев, М.Ю. Юр'єва, Ю.Ю. Юр'єв // Екологія людини. - 2011. - № 4. - С. 17-25.
8. Реброва О.Ю. Статистичний аналіз медичних даних / О.Ю. Реброва. - М .: Медіа Сфера, 2006. - 312 с.
9. Спосіб визначення біологічного віку людини і швидкості старіння: пат. 2387374 Рос. Федерація: МПК A61B5 / 107 / А.Г. Горелкин, Б.Б. Пинхасов; заявник і власник патенту ГУ НЦКЕМ СО РАМН. - № 2008130456/1; заявл. 22.07.2008; опубл. 27.04.2010, Бюл. № 12.
Вікова катаракта вже не перше десятиліття залишається однією з найактуальніших проблем сучасної офтальмології [1, 5, 6]. Довгий час вважалося, що розвиток катаракти - це доля людей, які переступили 60-річний віковий рубіж. Однак в останні роки офтальмологи все частіше і частіше відзначають розвиток даної патології в більш молодому віці [1, 2]. Оскільки зв'язок катаракти з віком очевидна, а календарний вік пацієнтів знаходиться в широкому діапазоні, можна припустити, що люди, чий біологічний вік перевищує календарний, більш схильні до раннього формування дегенеративних змін в кришталику.
На сьогоднішній день відомі численні способи оцінки біологічного віку людини, що враховують найрізноманітніші критерії: морфологічні, фізіологічні, біохімічні, серологічні, дерматогліфічні і багато інших. На думку О.М. Плакуева з співавт. [7], встановлення біологічного віку має будуватися на комплексній і етапної основі з урахуванням індивідуальних особливостей старіння і включати показники, що характеризують конкретні причини і механізми вікових перетворень органів і систем. Однак проблема визначення оптимального переліку маркерів старіння для встановлення біологічного віку в даний час вважається не вирішеною [4]. Різноманітність методів визначення БВ аж ніяк не свідчить про те, що в якості маркерів старіння можуть виступати практично будь-які показники організму. Комплекс показників для оцінки БВ повинен відповідати ряду вимог: об'єктивно відображати морфофункціональний стан органу або системи, змінюватися в проміжку часу від статевої зрілості до глибокої старості, мати кореляційні зв'язки з календарним віком, бути технічно здійсненними у осіб будь-якого віку, легко піддаватися кількісній оцінці, бути легко відтворюваними при повторних дослідженнях [4].
Нами вперше пропонується апробувати методику оцінки швидкості старіння за допомогою методу біоімпедансного аналізу на здорових представників популяції і при клінічно доведених випадках розвитку вікової катаракти.
Мета дослідження: показати можливість оцінки біологічного віку людини на основі даних біоімпедансометріі в нормі і при розвитку вікової катаракти.
Матеріали і методи дослідження
У дослідженні взяли участь 56 чоловік у віці від 58 до 70 років, які страждають віковою катарактою. Групу порівняння склали умовно здорові люди аналогічного віку (100 осіб).
Методика оцінки швидкості старіння на основі біоелектричних показників організму проведена на основі обстеження 1713 чоловіків і 2270 жінок у віці від 18 до 89 років.
Даний розділ дослідження проводили в три етапи. На першому етапі визначали коефіцієнт швидкості старіння (КСС) і біологічний вік одним з відомих, раніше апробованих методів [9].
Неодмінною умовою для визнання тієї чи іншої ознаки биомаркером старіння є наявність достовірних кореляцій з календарним віком при модульному значенні коефіцієнта кореляції r не менше 0,5. У зв'язку з цим, на другому етапі дослідження, пошук параметрів біоімпедансометріі, які можуть бути використані в якості критеріїв біологічного віку, починали з кореляційного аналізу. Даний аналіз проводили окремо для жінок і чоловіків. Подальша робота полягала в побудові регресійних моделей, що відображають зв'язок отриманих значень КСС з результатами біоімпедансометріі. В ході регресійного аналізу були виявлені найбільш значущі для характеристики швидкості старіння параметри Біа, мають критерій точності апроксимації не менше 0,5.
На третьому етапі отримували рівняння лінійної, експоненціальної, полиномиальной і логарифмічною регресії, що відображають зв'язки між біоелектричними параметрами і швидкістю старіння. Дані моделі склали математичну основу для розробки власної методики оцінки КСС і біологічного віку за параметрами біоімпеданса на основі отриманих рівнянь.
Статистична обробка включала кореляційно-регресійний аналіз по Н.Р. Дрейпер і Г. Сміт [3] і методи варіаційної статистики [8].
Результати та обговорення
У вибірці жінок кореляційні зв'язки, що відповідають вимогам, що пред'являються до критеріїв біологічного віку, мали наступні пари ознак: фазовий кут і календарний вік (r = -0,537), реактивний опір і календарний вік (r = -0,649), активний опір і календарний вік ( r = -0,715). Все кореляції були негативними (зворотними), тобто зі збільшенням календарного віку відбувається зниження параметра, що має з ним зв'язок.
На наступному етапі роботи виявляли кореляційні зв'язки між параметрами, вибраними на попередньому етапі дослідження (фазовий кут, реактивне і активне опору), і величиною КСС, розрахованого по раніше апробованої методики А.Г. Горелкіна і Б.Б. Пінхасова. Незважаючи на сильну зворотну кореляцію між величиною активного опору і календарним віком, активний опір було виключено з подальшої обробки, так як поточний етап дослідження не виявив ніяких взаємин його з КСС. При цьому кореляції між КСС і фазовим кутом, КСС і реактивним опором виявилися прийнятними для побудови регресійних моделей (r = -0,601 і r = -0,575 відповідно).
В ході створення регресійних моделей в жодній з пар досліджуваних ознак не було виявлено лінійної залежності один від одного. Тому закономірно постало питання пошуку підходящої нелінійної регресійної моделі. Спроби використання статечної і експоненційної регресії успіхом не увінчалися, в даних випадках критерій достовірності апроксимації R2 був менше 0,5, а розподіл показників щодо апроксимуючої кривої (лінії тренду) було асиметричним.
Продемонструвати залежність між значеннями фазового кута і коефіцієнтом швидкості старіння дозволили логарифмічна і поліноміальна третього ступеня регресивні моделі.
В обох випадках критерій апроксимації R2 був вище 0,5, що дає можливість заміни емпіричного ознаки розрахунковим. Рівняння регресії мали такий вигляд: y = -0,1051Ln (x) +3,5296 в разі логарифмічною моделі і у = -0,0246x3 + 0,5679x2 - 4,4021x + 12,742 - в разі поліноміальної, де у - шукане значення КСС, x - відоме значення фазового кута, отриманого методом біоімпедансометріі. За даними рівнянням, знаючи фазовий кут, можна визначити КСС жінок у віці від 16 до 89 років.
Для розрахунку швидкості старіння за відомим значенням фазового кута теоретично підходить як логарифмічна модель, так і поліноміальна третього ступеня. Однак варіант полиномиальной регресії представляється нам найбільш значущим з двох причин: наявність більш високого значення критерію точності апроксимації (R2 = 0,6181) і рівномірне двостороннє розташування показників щодо лінії тренда.
З метою підвищення достовірності рівняння нелінійної регресії була зроблена спроба створення формул розрахунку КСС, окремих для кожного вікового періоду. У групі жінок 16-20 років кращий варіант апроксимації було отримано також при використанні поліноміальної моделі третього ступеня (R2 = 0,7105).
Невдалою виявилася спроба встановити регрессионную залежність між КСС і реактивним опором. Незважаючи на досить високий коефіцієнт кореляції між ними, жодна з регресійних моделей не виявилася статистично значущою. «Кращий» варіант регресії був представлений також полиномиальной третього ступеня, але критерій точності апроксимації виявився дуже низьким для використання даного рівняння в оцінці швидкості старіння.
Аналогічні регресивні моделі виявилися статистично значущими для представниць інших вікових періодів. Рівняння для розрахунку КСС жінок першого і другого зрілого віку, літнього і старечого віку представлені в таблиці 1. Для всіх зазначених вікових груп рівняння поліноміальної регресії третього ступеня найкращим чином відображала зв'язок фазового кута зі швидкістю старіння. При цьому критерій точності апроксимації у всіх групах перевищував значення 0,5, що підтверджує можливість розрахунку КСС (в рівнянні - величина y) за значенням фазового кута (в рівнянні - змінна x).
Таблиця 1
Рівняння регресії для розрахунку коефіцієнта швидкості старіння жінок за величиною фазового кута
віковий період
Рівняння полиномиальной регресії третього ступеня
Критерій точності апроксимації R 2
перший зрілий
y = -0,016x3 + 0,4315x2-3,8413x + 12,512
0,718
другий зрілий
y = -0,0084x3 + 0,235x2-2,1512x + 7,5857
0,508
літній
y = -0,0099x3 + 0,2288x2-1,753x + 5,5569
0,546
старечий
y = -0,0013x3 + 0,0303x2-0,252x + 1,5295
0,555
Примітка: При розрахунку КСС у жінок в рівняння замість x підставляється значення фазового кута.
Аналогічна робота була пророблена в вибірці чоловіків. Кореляційні зв'язку календарного віку з параметрами біоімпедансометріі у чоловіків були слабші, ніж у жінок. З календарним віком корелювали тільки два біоелектричних показника: фазовий кут (r = -0,583) і реактивний опір (r = -0,543). Однак при аналізі кореляційних зв'язків між КСС і зазначеними параметрами з'ясувалося, що тільки величина фазового кута має статистично значущі кореляції середньої сили зі швидкістю старіння (r = -0,551).
На етапі побудови регресійних моделей і виведення рівнянь регресії з'ясувалося, що лінійна залежність між КСС і величиною фазового кута відсутня. Крім того, пошук нелінійних моделей, достовірно описують зв'язку швидкості старіння з величиною фазового кута, виявився невдалим. Логарифмічна, поліноміальна другого та третього ступенів, експоненціальна і статечна моделі не давали достатнього рівня апроксимації для визнання даних моделей заможними. У зв'язку з цим проведена аналогічна робота з пошуку оптимальних регресійних рівнянь окремо в кожній віковій групі. Такий підхід дозволив значно підвищити результативність побудови регресійних моделей, що дозволяють оцінювати швидкість старіння за величиною фазового кута.
Для чоловіків юнацького віку рівняння поліноміальної регресії третього ступеня мало критерій точності апроксимації R2 = 0,5814 і симетричне розташування точок в області побудови щодо апроксимуючої кривої. Саме рівняння має вигляд: у = -0,0161x3 + 0,4335x2-4,4021x + 12,742, де у - шукане значення КСС, x - відоме значення фазового кута, отримане методом біоімпедансометріі.
В інших вікових періодах між досліджуваними параметрами також не було лінійної залежності, а статистично значущими виявилися аналогічні юнацького віку поліноміальні моделі третього ступеня. Отримані рівняння і їх критерії точності апроксимації представлені в таблиці 2.
Таблиця 2
Рівняння регресії для розрахунку коефіцієнта швидкості старіння чоловіків за величиною фазового кута
віковий період
Рівняння полиномиальной регресії третього ступеня
Критерій точності апроксимації R 2
перший зрілий
y = -0,0187x3 + 0,5047x2-4,463x + 14,137
0,514
другий зрілий
y = -0,0104x3 + 0,2738x2-2,3386x + 7,526
0,528
літній
y = -0,0195x3 + 0,3601x2-2,0957x-2,951
0,520
старечий
y = -0,8338x3 + 1,636x2-10,612x-22,282
0,524
Примітка: При розрахунку КСС у чоловіків в рівняння замість x підставляється значення фазового кута.
У всіх випадках апроксимація перевищила значення 0,5, що допускає можливість розрахунку коефіцієнта швидкості старіння за відомими значеннями фазового кута.
За розробленою нами методикою була визначена швидкість старіння здорових людей і які страждають віковою катарактою. Результати представлені на малюнку.
Швидкість старіння жінок була дещо нижчою, ніж аналогічний показник чоловіків. Однак, як показало дослідження, суттєвих відмінностей за величиною фазового кута імпедансу, а відповідно і за коефіцієнтом швидкості старіння між хворими та здоровими людьми виявлено не було.
Коефіцієнт швидкості старіння чоловіків і жінок в нормі і при розвитку вікової катаракти
Таким чином, результати кореляційно-регресійного аналізу свідчать, що з усіх параметрів біоімпедансометріі фазовий кут найкращим чином відображає швидкість старіння, як у жінок, так і у чоловіків. В ході даного дослідження виведені рівняння регресії, за допомогою яких можна розрахувати коефіцієнт швидкості старіння за відомим значенням фазового кута, окремо для жінок і чоловіків та кожної вікової групи. Величина критерію точності апроксимації, що перевищує значення 0,5, підтверджує достовірність виведених рівнянь. Однак для активного впровадження методики для оцінки біологічного віку при розвитку катаракти є потреба у додатковому пошук маркерів швидкості старіння.
бібліографічна посилання
Сіндеева Л.В., Кочетова Т.Ф., Ковригіна О.А. Показники БІОІМПЕДАНСОМЕТРІІ ЯК КРИТЕРІЇ БІОЛОГІЧНОГО ВІКУ В нормі І ПРИ РОЗВИТКУ ВІКОВОЇ КАТАРАКТИ // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2016. - № 6 .;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25834 (дата звернення: 14.07.2019).
Пропонуємо вашій увазі журнали, що видаються у видавництві «Академія природознавства»
(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)
Ru/ru/article/view?