Старые собаки и новые исследования

Одно из наиболее распространенных заблуждений о собаках состоит в том, что один человеческий год равен семи собачьим. И оно уже неоднократно опровергалось. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Cell Systems, излагаются новые данные для сравнения возраста собак и человека. 

Все млекопитающие переживают одну и ту же общую временную шкалу развития: рождение, младенчество, юность, половое созревание, взросление и смерть. Ученые давно ищут конкретные биологические события, которые определяют, когда происходят эти жизненные стадии. Один из способов изучения такой прогрессии включает эпигенетику — изменения экспрессии генов, вызванные факторами, отличными от самой последовательности ДНК. Сравнивая, когда и какие эпигенетические изменения происходят в определенные периоды развития у людей и собак, ученые надеются получить конкретное представление о старении человека.

Исследователи сосредоточили свое внимание на одном типе эпигенетических изменений, называемом метилированием, — процессе, в котором молекулы, называемые метильными группами, прикрепляются к определенным последовательностям ДНК, обычно частям гена. Присоединение к этим участкам ДНК эффективно переводит ген в «выключенное» положение. На данный момент исследователи установили, что у людей паттерны метилирования со временем предсказуемо меняются. Эти шаблоны позволили создать математические модели, которые могут точно определять возраст человека — так называемые «эпигенетические часы».

Но эти эпигенетические часы были успешными только в предсказании возраста человека. Похоже, они не применимы к другим видам, таким как мыши, собаки и волки. Чтобы понять, почему их эпигенетические часы отличаются от человеческих, исследователи сначала изучили эпигенетические изменения в течение жизни собаки и сравнили с результатами, полученными у людей.

Собаки — полезная модель для таких сравнений, потому что большая часть их окружающей среды, диеты, химического воздействия, а также физиологических моделей и моделей развития схожи с человеческими.

«Собаки имеют те же биологические признаки старения, что и люди, но это происходит в сжатые сроки, в среднем от 10 до 15 лет по сравнению с более чем 70 годами у людей. Это делает собак бесценными моделями для изучения генетики старения у млекопитающих, включая человека”, — сказала Элейн Острандер, доктор философии, заслуженный исследователь Национального института здравоохранения и соавтор статьи.

Доктор Острандер и ее коллеги из лаборатории Трея Идекера в Калифорнийском университете в Сан-Диего взяли образцы крови у 104 собак, в основном лабрадоров-ретриверов, в возрасте от четырех недель до 16 лет. Они также получили ранее опубликованные паттерны метилирования от 320 человек в возрасте от 1 до 103 лет. Затем исследователи изучили и сравнили паттерны метилирования у обоих видов. Основываясь на данных, исследователи определили аналогичные модели метилирования, связанные с возрастом.

Исследование также показало, что группы конкретных генов, участвующих в развитии, могут объяснить большую часть сходства паттернов метилирования во время старения у собак и людей. «Эти результаты предполагают, что старение можно частично объяснить непрерывным потоком изменений, начинающихся в процессе развития», — сказал доктор Идекер. 

Чтобы провести сравнение, исследователи сравнили стареющего лабрадора ретривера со стареющим Томом Хэнксом. Они использовали лабрадоров, потому что изучали именно таких собак. И они использовали Тома Хэнкса, потому что, ну, все знают Тома Хэнкса. 

Исследователи также попытались сопоставить человеческие эпигенетические часы с собачьими, выведя свою формулу для преобразования собачьих лет в человеческие. Для вычисления вы должны умножить натуральный логарифм возраста собаки в годах на 16, а затем прибавить 31. Новая формула более сложна, чем метод «умножения на семь». Когда собаки и люди переживают схожие физиологические этапы, такие как младенчество, юность и старение, новая формула дает разумные оценки эквивалентного возраста. Например, 8 недель у собак примерно соответствуют 9 месяцам у людей, что соответствует младенческой стадии как у щенков, так и у младенцев. Ожидаемая продолжительность жизни лабрадоров-ретриверов, составляющая 12 лет, соответствует 70 годам у людей — средней продолжительности жизни в мире.

Группа признает, что эта формула во многом основана на данных, полученных только от лабрадоров. Следовательно, для проверки и обобщения формулы потребуются дальнейшие исследования с другими породами собак. Поскольку у разных пород собак разная продолжительность жизни, формулы могут отличаться.

Собаки похожи на людей даже поведением

Другие исследования также показывают, что собаки во многом похожи на нас, например, как они ведут себя в подростковом и пожилом возрасте. Люди с возрастом становятся более спокойными, терпеливыми и приятными. Совсем недавно венские исследователи обнаружили, что характер собак со временем меняется. Все собаки в исследовании были бордер-колли, поэтому удивительно, что хоть одна из них вела себя как взрослая, что предполагает определенное спокойствие, задумчивость, которые, кажется, не характерны для этой породы, с ее отчаянным желанием постоянно преследовать овец, детей или фрисби. 

В исследовании участвовали бордер-колли, которые были частью проекта «Умная собака» Венского университета. Они прошли множество тестов. В одном из них незнакомец входит в комнату и гладит собаку. В другом владельцы одевают своих собак в человеческие футболки. Пятая часть владельцев собак призналась, что делала это раньше самостоятельно, а не в исследовательских целях. В другом тесте владельцы в течение минуты или около того махали сосиской на глазах собаки, но вне ее досягаемости. Для этого даже потребовалось одобрение комиссии по этике, и собаки получили сосиски после завершения теста. Исследователи обнаружили, что собаки действительно меняются с возрастом, как и люди. Они становятся менее активными и менее тревожными. Но один из авторов исследования, Борбалу Турчан из Университета Этвёша Лоранда в Будапеште, отметил, что это относится не ко всем собакам.

Другие ученые недавно сообщили, что собаки-подростки имеют некоторые общие черты с людьми-подростками, такие как «пониженная обучаемость, концентрация и способность реагировать на команды». Однако собаки-подростки мучают не своих настоящих матерей. Они жалуются своим людям. Это означает двойной удар для некоторых владельцев домашних животных. Если у вас есть человеческие дети-подростки, а также собаки-подростки, и вы все застряли дома из-за всемирной пандемии коронавируса, то все, что я могу сказать, — это необходимость дополнительных исследований.

Модель для старения

Собаки все чаще рассматриваются как хорошие модели старения человека, потому что они страдают от него во многом так же, как и люди. Проект «Старение собак», собирает генетическую и другую информацию от огромного количества домашних собак и размещает ее на своем веб-сайте, цель исследования — «Более долгая и здоровая жизнь для всех собак… и их людей».

В 2018 году содиректор проекта Дэниел. Э. Л. Промислоу из Вашингтонского университета в Сиэтле изложил причины, по которым собаки становятся хорошими животными для изучения старения и получения результатов, которые помогут людям. По сути, они страдают множеством похожих недугов, таких как «ожирение, артрит, гипотиреоз и диабет». 

Доктор Острандер отметил: «Будет особенно интересно изучить породы-долгожители, непропорционально большое количество которых имеют небольшие размеры, по сравнению с породами с более короткой продолжительностью жизни у крупных собак. Это поможет сопоставить хорошо известную взаимосвязь между размером скелета и продолжительностью жизни у собак».

Изучение собак-долгожителей

Элинор Карлссон из Broad Institute описала свои исследования в области геномики и собак: «Одна из вещей, которые нас действительно интересуют, — это, прежде всего, выяснить, есть ли в ДНК собак такие вещи, которые действительно объясняют почему некоторые из них живут удивительно долго». 

Итак, группа исследователей намеревалась проверить, возможно ли это на самом деле, изучив последовательности генома двух супер-старых собак. «Поскольку известно, что на старение влияют как генетические факторы, так и факторы окружающей среды, мы стремимся изучить генетические предпосылки старения», — сказал Давид Йонас, который руководил исследованием и является исследователем кафедры этологии Университета Этвеша Лоранда в Будапеште (Венгрия). «Стоит отметить, что генетические факторы, способствующие старению, представляют особый интерес по сравнению с факторами окружающей среды (например, питанием, здоровьем или физической активностью), поскольку первые не могут быть изменены так быстро и эффективно, как вторые».

Команда проанализировала последовательности ДНК 22-летней и 27-летней собаки. Исследователи обнаружили у собак мутации, которых не было у собак среднего возраста. Конкретные гены, связанные с экстремальным долголетием, были связаны с регуляцией гибели клеток, регуляцией кровяного давления и развитием нервной системы. Каждый из них, соответственно, связан с замедлением возрастных заболеваний, о которых говорится в статье: «сенсорные изменения (например, потеря слуха), системные (например, высокое кровяное давление) и нейродегенеративные расстройства (например, болезнь Альцгеймера)».

Исследование также предполагает, что эта информация о генах может побудить заводчиков отдавать предпочтение долголетию, а не только внешнем виду собак… но на самом деле это очень сложно. 

«Это означало бы положительное изменение выбранного признака (в отношении продолжительности здоровой жизни), но это неизбежно изменило бы и другие связанные характеристики, а это может отрицательно повлиять на другие связанные с ним черты», — сказал Йонас, объясняя, что выбор одного сложного признака влияет на сотни — потенциально тысячи — генов одновременно.

Помимо генов, две старейшие собаки имели и другие общие черты: обе были метисами, жили в сельских районах Венгрии, ели мясо дичи и на протяжении всей своей жизни общались с людьми.

Сара Шандор, соавтор рукописи исследования, подтвердила, что эти факторы действительно способствовали увеличению продолжительности жизни собак.  «Все эти факторы, как сообщается, влияют на старение у нескольких модельных организмов и людей», — сказала Шандор. «Вероятно, их ежедневный уровень физической нагрузки был выше, а потребление калорий ниже, чем у обычной собаки. Было показано, что оба фактора положительно коррелируют со здоровым старением и более медленным снижением когнитивных функций у людей».

Шандор добавила, что аутофагия, основной клеточный механизм, ответственный за эти эффекты, «во многих случаях играет роль супрессора опухолей и защиты мозга». Другое исследование, в котором лабораторных собак кормили низкокалорийной диетой, показало, что ограничение калорий замедляет процесс старения и защищает нервные клетки от повреждений.

Практики, которые вы применяете как владелец собаки, могут помочь вашему хвостатому другу прожить долгую, здоровую и счастливую жизнь независимо от генов. Энико Кубиньи, глава исследования, представил список рекомендаций: регулярные осмотры у ветеринара, кормление диетой, соответствующей возрасту, проведение больше времени с собакой, контролируемые физические нагрузки и снижение стресса.

Это первое в своем роде исследование, в котором очень пожилых собак изучают на предмет старения и долголетия. Чтобы выполнить статистическую проверку гипотез и определить значимость, исследователям нужно еще 6-8 образцов от собак-долгожителей (как вы понимаете, таких собак трудно найти). Предварительное исследование было впервые опубликовано во Frontiers in Genetics. Эти результаты могут быть полезны и для продления здоровой старости людей.

Конец старения, конечно же, одинаков для человека и собаки. Собаки просто добираются туда быстрее. И то, что приносит пользу науке, вызывает большую печаль у владельцев собак. Собаки умирают слишком рано. Но можем ли мы на это как-то повлиять?

Породные различия

Каждая порода имеет свои преимущества и проблемы, и владельцы должны быть готовы удовлетворить потребности этих собак, чтобы максимизировать продолжительность и качество их жизни, потому что реальность такова, что некоторые собаки генетически предрасположены жить намного дольше, чем другие.

Многочисленные исследования показали, что существует связь между размером собаки и продолжительностью ее жизни: у более крупных собак продолжительность жизни заметно короче, чем у маленьких, поскольку они стареют быстрее. Тем не менее, размер и продолжительность жизни не коррелируют в точности, поскольку определенные типы собак особенно подвержены определенным заболеваниям, таким как рак или проблемы с сердцем.

Согласно исследованию «Methods and mortality results of a health survey of purebred dogs in the UK», опубликованному в Journal of Small Animal Practice, средняя продолжительность жизни собак составила 11 лет и 3 месяца (минимум 2 месяца, максимум 23 года и 5 месяцев) и значительно различалась по породам. Наиболее частые причины смерти были — рак (27%), пожилой возраст (18%) и заболевания сердца (11%). 

Из 14 пород с самым высоким средним возрастом смерти (≥13 лет) 21% были из группы той, 64% — маленькими и 14% — средними. Сообщалось, что долгоживущие породы умирают от болезней, обычно связанных со старением, включая рак и хроническую почечную недостаточность. Неудивительно, что из 11 пород с самым низким средним возрастом смерти (<8 лет) 6 (55%) были гигантскими, а 2 (18%) — крупными. Кроме того, 2 (18%) породы были среднего размера: английский бульдог и шарпей, у обоих средний возраст смерти составлял всего 6–3 года. Короткоживущие породы чаще подвержены сердечным заболеваниям, особенно кардиомиопатии и порокам клапанов, а также желудочно-кишечным заболеваниям, особенно расширению / завороту желудка.

Породы с самой высокой долей смертности от рака в порядке убывания: ирландский водяной спаниель, гладкошерстный ретривер, венгерская жесткошерстная выжла, бернский зенненхунд, ротвейлер, итальянский спиноне, леонбергер, стаффордширский бультерьер, вельш терьер и ризеншнауцер. Породы, чаще других умирающих от «старости», в порядке убывания: лхасский апсо, манчестерский терьер, бордер-терьера, норвич терьер, керн-терьер, папийон, тибетский спаниель, далматин, уиппет и бородатый колли. Породы, чаще других умирающие от заболеваний сердца в порядке убывания включали кавалер-кинг-чарльз-спаниель, норфолк-терьер, дирхаунд, брюcсельский гриффон и английский бульдог.

Средний возраст смерти в настоящем исследовании составлял 11 лет, аналогичен среднему возрасту смерти в 12 лет, определенному в более раннем исследовании в Великобритании (Michell, 1999), и 10 годам, определенному в исследовании датского кеннел-клуба (Proschowsky и др. 2003 г.).

Только ли порода влияет на продолжительность жизни?

Исследование доктора Сильвана Урфера и его коллег из Проекта по изучению старения собак (Вашингтонский университет), опубликованное в журнале Canine Medicine and Genetics, посвящено продолжительности жизни домашних собак в США. В рамках проекта по проблемам старения собак изучаются факторы, способствующие долголетию и здоровью домашних собак — то, о чем мы все хотели бы узнать больше.

В исследовании приняли участие три частных ветеринарных клиники. Данные были получены для каждой собаки, посещавшей одну из клиник хотя бы один раз в течение года, а это почти 21 000 собак. Из этих собак 1535 умерли в течение года (7,3%) и были включены в исследование продолжительности жизни.

Средняя продолжительность жизни составила 15,4 года, а это означает, что средняя домашняя собака живет чуть более 15 лет. Для сук — 15,6, для кобелей — 15,2. Это больше, чем в ранее приведенных исследованиях. Разница, вероятно, связана с различиями в методах исследования. Хотя ученые говорят, что методы, которые они использовали в этом исследовании, вероятно, более точны, они не обязательно репрезентативны для собак в целом.

Чистокровные или беспородные

В этом исследовании чистокровные собаки прожили ненамного дольше, чем беспородные или метисы (в статье они называются гибридами F1). Однако результаты показывают, что породы с низким уровнем инбридинга, как правило, живут дольше, а также породы с более крупными размерами популяций. Вероятно, это связано с большим генетическим разнообразием.

Продолжительность жизни, порода и размер собаки

Около 62% собак в исследовании были чистокровными. Средняя продолжительность жизни была рассчитана для 10 пород, наиболее часто встречающихся в наборе данных. Из этих пород долгожителями были йоркширский терьер со средней продолжительностью жизни 18 лет, ши-тцу — 16,5, такса — 16,3, бигль — 16,1 и чихуахуа, с продолжительностью жизни 16 лет.

Лабрадор ретривер и золотистый ретривер были наиболее многочисленными в исследовании и имели среднюю продолжительность жизни 14,3 и 14 лет соответственно. Средняя продолжительность жизни борзых составляла 14,3 года, немецких овчарок — 13,4 года, боксеров — 13,2 года.

Неудивительно, что результаты показали, что маленькие собаки, как правило, живут дольше, чем большие. Ученые разделили собак на четыре группы в зависимости от их веса в 18 месяцев: маленькие, средние, большие и гигантские. Маленькие собаки жили в среднем 16,2 года, средние собаки — 15,9 лет, крупные собаки — 14,3 года, а гигантские собаки — только 12 лет. Это согласуется с другими исследованиями, которые показывают, что маленькие собаки живут дольше.

Кастрация и продолжительность жизни

Результаты показали, что кастрированные суки и кобели живут дольше интактных. Результаты показывают, что, хотя гонадэктомия связана с увеличением продолжительности жизни как у кобелей, так и у сук, этот эффект более выражен у сук. Следует помнить, что все результаты этой статьи корреляционные и не доказывают причинно-следственную связь. Решение о том, кастрировать ли собаку и в каком возрасте, является сложным, учитывая риски и преимущества для здоровья. 

Основные причины смерти

Ученые рассматривали причину смерти как с точки зрения пораженной системы органов, так и с точки зрения процесса болезни. Заболевания нервной системы были наиболее частой причиной, если смотреть на систему органов. Опухоли были наиболее частой причиной смерти при рассмотрении болезненного процесса.

Однако есть факторы здоровья, на которые мы точно можем повлиять.

Собаки с избыточным весом живут недолго, и ученые подсчитали, насколько меньше

Исследование, проведенное на 12 популярных породах собак, выявило среднюю разницу в продолжительности жизни между собаками с нормальным весом и собаками с избыточным весом или ожирением. Исследование Carina Salt (Центр питания домашних животных WALTHAM) с соавторами опубликовано в Journal of Veterinary Internal Medicine. Ученые изучили некоторые из самых популярных пород всех размеров, от чихуахуа и померанского шпица до золотистых ретриверов и немецких овчарок. В исследовании участвовали только кастрированные собаки.

Соавтор профессор Алекс Герман (Ливерпульский университет): «Владельцы часто не знают, что их собака страдает лишним весом, и многие могут не осознавать, какое влияние это может оказывать на здоровье. Они могут не знать, что, если их любимое животное слишком тяжелое, они с большей вероятностью будут страдать от других проблем, такие как заболевания суставов, проблемы с дыханием и некоторые виды рака, а также более низкого качества жизни. Эти проблемы со здоровьем и благополучием могут существенно повлиять на продолжительность их жизни».

Самые большие различия в продолжительности жизни были обнаружены у маленьких собак. Для йоркширского терьера с нормальным весом средняя продолжительность жизни составляет 16,2. Однако, если собака имеет лишний вес, средняя продолжительность жизни составляет 13,7 года, то есть сокращается на 2,5 года. Это была самая большая обнаруженная разница.

«Большинство владельцев домашних животных считают, что жизнь собак и так коротка. Эти данные показывают, насколько серьезно влияние избыточного веса на собак.»

У крупных собак разница была менее выраженной, но у собак с избыточным весом продолжительность жизни все же была меньше. Кобель немецкой овчарки с нормальным весом живет 12,5 лет, тогда как его собрат с избыточным весом в среднем живет только 12,1 года. Это была наименьшая разница, обнаруженная в исследовании.

Соответствующие показатели для сук немецких овчарок составляют 13,1 и 12,5 лет соответственно, в то время как для самок йоркширских терьеров средняя продолжительность жизни составляет 15,5 при нормальном весе и 13,5 при избыточном весе.

Среди собак среднего размера кобели биглей с нормальным весом живут в среднем 15,2 года, а собратья с избыточным весом — всего 13,2 года. Продолжительность жизни сук биглей с нормальным весом составляет 15,3 по сравнению с 13,3 у тех, кто имеет избыточный вес.

Породы, включенные в исследование: йоркширский терьер, померанский шпиц, чихуахуа, ши-тцу, американский кокер-спаниель, такса, бигль, питбуль, боксер, золотистый ретривер, лабрадор-ретривер и немецкая овчарка. Результаты представлены в таблице ниже.

Исследователи изучили анонимные данные из клиник BANFIELD Pet Hospitals с 1994 по 2015 годы. Вес собак оценивался по 5-балльной шкале физического состояния с 2010 года, а до этого по 3-балльной шкале. В ходе анализа собаки были классифицированы как с недостаточным, избыточным или нормальным весом.

В исследование были включены данные более чем 50 000 собак. Хотя были рассмотрены только 12 популярных пород, вполне вероятно, что результаты будут применимы и к другим породам.

Это исследование не может объяснить, почему собаки с избыточным весом, как правило, живут меньше. Кроме того, мы должны помнить, что не все собаки умирают естественной смертью, их часто усыпляют из-за проблем с качеством жизни, и стоимость лечения может сыграть в этом не последнюю роль, если люди не могут позволить себе лечение.

Тем не менее, результаты показывают, что если у вашей собаки избыточный вес, было бы разумно что-то с этим сделать.

Многие владельцы затрудняются судить о том, нормальный ли у их собаки вес, а также легко могут отрицать проблему. Если вы не уверены, спросите своего ветеринара. Если у вашей собаки избыточный вес, поговорите со своим ветеринаром о лучших способах снизить вес вашей собаки до нормального.

Жизнь собак и так коротка, эти данные показывают, насколько серьезным является влияние избыточного веса на собак и, следовательно, насколько важно поддерживать вес вашей собаки на нормальном уровне.

Ссылки

  • Tina Wang et al. Quantitative Translation of Dog-to-Human Aging by Conserved Remodeling of the DNA Methylome. Cell Systems July 02, 2020 https://doi.org/10.1016/j.cels.2020.06.006
  • Borbála Turcsán et al. Individual and group level personality change across the lifespan in dogs. Scientific Reports 14 October 2020 https://www.nature.com/articles/s41598-020-74310-7
  • Lucy Asher Teenage dogs? Evidence for adolescent-phase conflict behaviour and an association between attachment to humans and pubertal timing in the domestic dog. Biology Letters 13 May 2020 https://doi.org/10.1098/rsbl.2020.0097
  • Jessica M. Hoffman et al. The companion dog as a model for human aging and mortality. Aging Cell 12 January 2018 DOI: 10.1111/acel.12737 
  • Dávid Jónás et al. A Preliminary Study to Investigate the Genetic Background of Longevity Based on Whole-Genome Sequence Data of Two Methuselah Dogs Front. Genet., 16 April 2020  https://doi.org/10.3389/fgene.2020.00315
  • V. J. Adams Methods and mortality results of a health survey of purebred dogs in the UK Journal of Small Animal Practice 01 October 2010 https://doi.org/10.1111/j.1748-5827.2010.00974.x
  • Urfer, S. R., Kaeberlein, M., Promislow, D. E., & Creevy, K. E. (2020). Lifespan of companion dogs seen in three independent primary care veterinary clinics in the United States. Canine Medicine and Genetics, 7(1), 1-14. https://cgejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40575-020-00086-8
  • Salt, C., Morris, P. J., Wilson, D., Lund, E. M., & German, A. J. (2019). Association between life span and body condition in neutered client‐owned dogs. Journal of Veterinary Internal Medicine, 33(1), 89-99. https://doi.org/10.1111/jvim.15367
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •