От Cocer Peptides 
преди 1 месец
ВСИЧКИ СТАТИИ И ИНФОРМАЦИЯ ЗА ПРОДУКТИ, ПРЕДОСТАВЕНА НА ТОЗИ УЕБСАЙТ, СА ЕДИНСТВЕНО ЗА РАЗПРОСТРАНЕНИЕ НА ИНФОРМАЦИЯ И ОБРАЗОВАТЕЛНИ ЦЕЛИ.
Продуктите, предоставени на този уебсайт, са предназначени изключително за in vitro изследвания. Изследванията ин витро (на латински: *in glass*, което означава в стъклени изделия) се провеждат извън човешкото тяло. Тези продукти не са фармацевтични продукти, не са одобрени от Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) и не трябва да се използват за предотвратяване, лечение или излекуване на каквото и да е медицинско състояние, заболяване или неразположение. Строго е забранено от закона въвеждането на тези продукти в човешкото или животинско тяло под каквато и да е форма.
Преглед
Клетъчното стареене е важен биологичен процес в живите организми и е тясно свързан с множество физиологични и патологични явления. С напредването на възрастта клетъчното стареене постепенно се натрупва, което води до влошаване на функцията на тъканите и органите и отключва различни заболявания, свързани с възрастта. Пептидите, като клас важни биоактивни молекули, привлякоха значително внимание в областта на изследването на клетъчното стареене през последните години. Изследванията показват, че пептидите играят ключова роля в регулирането на процеса на клетъчно стареене. Изследването на връзката между пептидите и клетъчното стареене е от голямо значение за изясняване на механизмите на стареене и разработване на интервенции против стареене.
Фигура 1. Механизми на процесите на стареене на кожата. (а) Теория за свободните радикали и оксидативния стрес. Митохондриите произвеждат ROS чрез окислителен метаболизъм. Прекомерният ROS може да увреди митохондриалните и ДНК структури, което води до намаляване на нивата на колаген и повишаване на нивата на MMP в кожната тъкан. ( б ) Теория на възпалението. Стареещите фибробласти и кератиноцити секретират голям брой секреторни фенотипове, свързани със стареенето, включително TNF-α, IL-1, IL-6, IFN-y и MMPs. Тези провъзпалителни цитокини индуцират стареене на кожни клетки чрез насърчаване на производството на ROS и активиране на ATM/p53/p21-сигналния път. ( c ) Теория на фотостареенето. Ултравиолетовото облъчване индуцира производството на ROS и секрецията на MMPs, което разгражда компонентите на извънклетъчния матрикс на кожата, като колаген. ( d ) Теория за неензимната гликозилна химия. Неензимното гликозилиране е реакция между свободни редуциращи захари и свободни аминогрупи на протеини, ДНК и липиди за получаване на AGE и ROS. Натрупването на AGEs, заедно с ROS, може да доведе до промени в клетъчната хомеостаза и протеиновата структура.
Клетъчно стареене
(1) Концепция и характеристики на клетъчното стареене
Клетъчното стареене се отнася до необратимо състояние на спиране на растежа, в което клетките навлизат, след като са претърпели определен брой деления или са били изложени на специфични стресови фактори. Той показва серия от типични характеристики, като промени в клетъчната морфология, включително увеличен клетъчен обем, сплескване и вакуолизация на цитоплазмата; спиране на клетъчния цикъл, като клетките вече не пролиферират; и повишена активност на свързаната със стареенето β-галактозидаза (SA-β-gal), която в момента е един от най-широко използваните маркери за клетъчно стареене. Променен секреторен фенотип, при който клетките отделят различни цитокини, хемокини и протеази, образувайки свързания със стареенето секреторен фенотип (SASP).
(2) Последици от клетъчното стареене
Влошаване на функцията на тъканите и органите
Клетките са основните градивни елементи на тъканите и органите и клетъчното стареене води до нарушена функция на тъканите и органите. В кожната тъкан стареещите фибробласти намаляват синтеза на колаген и еластични влакна, причинявайки кожата да губи еластичност, да развива бръчки и да има нарушен капацитет за възстановяване. В сърдечно-съдовата система стареещите ендотелни клетки могат да доведат до втвърдяване на стените на кръвоносните съдове и намалена еластичност, увеличавайки риска от сърдечно-съдови заболявания. В имунната система стареенето на имунните клетки отслабва функцията на имунната защита на организма, което прави индивидите по-податливи на инвазия на патогени и намалява техния имунен отговор към ваксините.
Връзка със заболявания, свързани с възрастта
Стареенето на клетките се счита за важен движещ фактор при много заболявания, свързани с възрастта. При невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер и болестта на Паркинсон невронното стареене е тясно свързано с патологични процеси като невронална смърт и невровъзпаление. При диабет стареенето на β-клетките на панкреаса може да доведе до недостатъчна секреция на инсулин, което засяга нормалната регулация на кръвната захар. Клетъчното стареене също има сложна връзка с туморогенезата и туморната прогресия. Ранното клетъчно стареене може да действа като механизъм за потискане на тумора, предотвратявайки неограничената пролиферация на увредени клетки. Въпреки това, в туморната микросреда, компонентите на SASP, секретирани от стареещи клетки, могат да стимулират растежа на туморните клетки, инвазията и метастазите.
Пептиди
(1) Определение и структура на пептидите
Пептидите са късоверижни съединения, образувани от аминокиселини, свързани чрез пептидни връзки. Въз основа на броя на аминокиселинните остатъци, които съдържат, те могат да бъдат класифицирани в дипептиди, трипептиди, тетрапептиди и полипептиди, между другото. Полипептидите са по-дълги, непрекъснати и неразклонени пептидни вериги. Обикновено пептидните вериги, съдържащи не повече от 50 аминокиселини, се класифицират като пептиди, за да се разграничат от протеините. Всички пептидни вериги, с изключение на цикличните пептиди, имат N-краен (амино-краен) и С-краен (карбокси-краен) остатък.
(2) Класификация на пептидите
Класификация по източник
Ендогенни пептиди: синтезират се от самия организъм и изпълняват различни физиологични функции в тялото. Невропептиди, които участват в предаването на сигнала и регулирането в нервната система, включително ендорфини и енкефалини, които имат аналгетични и регулиращи настроението ефекти; хормонални пептиди, като инсулин, които са от решаващо значение за регулиране на баланса на кръвната захар.
Екзогенни пептиди: получени от храна или други външни източници. Например, някои хранителни протеини могат да бъдат хидролизирани от храносмилателни ензими за получаване на биоактивни пептиди, като млечни пептиди, които имат множество физиологични функции, включително антиоксидантни и имуномодулиращи ефекти. Пептидите, получени чрез химичен синтез или биотехнология, също попадат в екзогенните пептиди и обикновено се използват при разработването на лекарства и клиничната терапия.
Класификация по функция
Антиоксидантни пептиди: способни да пречистват свободните радикали в тялото и да намаляват увреждането на клетките, причинено от оксидативен стрес. Например, доказано е, че антиоксидантните пептиди от оризови трици повишават активността на антиоксидантни ензими като каталаза (CAT) и глутатион пероксидаза (GSH-Px) в митохондриите на сърдечните и мозъчните тъкани на индуцирани от D-галактоза възрастни мишки, намаляват нивото на делеционните мутации на митохондриалната ДНК в мозъка и защитават клетките.
Имуномодулиращи пептиди: Те регулират имунната функция на тялото, засилвайки или потискайки имунните отговори. Някои пептиди, извлечени от морски организми, могат да активират имунните клетки, да подобрят имунните защитни способности на организма и да помогнат в устояването на патогенни инфекции и развитието на тумори.
Пептиди, регулиращи клетъчния растеж: Те влияят върху клетъчните процеси като пролиферация, диференциация и апоптоза. Например, епидермалния растежен фактор (EGF) насърчава пролиферацията и диференциацията на епидермалните клетки, ускорявайки зарастването на рани.
Ролята на пептидите в клетъчното стареене
(1) Регулиране на митохондриалната функция
Митохондриите играят ключова роля в производството на клетъчна енергия и сигналната трансдукция и тяхната дисфункция е тясно свързана с клетъчното стареене. Произведените от митохондриите пептиди (MDPs) като хуманин и MOTS-c играят важна регулаторна роля в процеса на клетъчно стареене. След стареене, предизвикано от репликативно изтощение, лечение с доксорубицин или водороден пероксид в първични човешки фибробласти, броят на митохондриите се увеличава, митохондриалните дихателни нива се повишават и нивата на хуманин и MOTS-c също се повишават. Прилагането на хуманин и MOTS-c умерено увеличава митохондриалното дишане в индуцираните от доксорубицин стареещи клетки и частично регулира SASP компонентите чрез JAK пътя, което показва, че MDPs играят важна роля в митохондриалния енергиен метаболизъм и производството на SASP в стареещите клетки.
Фигура 2 Масата и енергетиката на митохондриите се променят по време на индуцираното от доксорубицин стареене. (A) Брой копия на митохондриална ДНК (mtDNA) в нестареещи (покойни) и стареещи клетки. (B) Представителни изображения на Tom20 (зелено; митохондрии) и Hoechst 33258 (синьо; ядро) имунооцветяване в нестареещи (покойни) и стареещи клетки. Скала, 20 μm. Площта на оцветяване с Tom20 на клетка се измерва с помощта на ImageJ. (C) Клетъчни нива на АТФ в нестареещи (покойни) и стареещи клетки. (D) Скорост на клетъчна консумация на кислород (OCR) в нестареещи и стареещи клетки. Базалното дишане, резервният респираторен капацитет и производството на АТФ се изчисляват на базата на последователното инжектиране на съединение съгласно инструкциите на производителя. (E) Степента на извънклетъчно подкисляване (ECAR) в нестареещи (покойни) и стареещи клетки.
(2) Ефекти върху свързаните със стареенето сигнални пътища
p53-p21 път
Протеинът p53 е ключов регулатор на клетъчното стареене. Когато клетките са изложени на стресови фактори като увреждане на ДНК, р53 се активира, предизвиквайки експресията на р21, което причинява спиране на клетъчния цикъл във фаза G1, което води до клетъчно стареене. Някои пептиди могат да модулират пътя p53-p21, като по този начин влияят на прогресията на клетъчното стареене. Някои пептиди с малка молекула могат да взаимодействат с протеина p53, като инхибират неговата активност и по този начин забавят клетъчното стареене. Проучванията показват, че специфични пептиди могат да блокират взаимодействието между p53 и MDM2 (протеин, който негативно регулира p53), стабилизирайки протеина p53 и поддържайки го на подходящо ниво, за да се избегне прекомерното активиране, водещо до клетъчно стареене.
Rb-E2F път
Rb протеинът е друг важен регулаторен протеин на клетъчния цикъл, който се свързва с транскрипционния фактор E2F, за да инхибира експресията на гени, свързани с клетъчния цикъл. Когато Rb протеинът е фосфорилиран и инактивиран, E2F се освобождава, насърчавайки навлизането на клетката в S фазата за репликация на ДНК. По време на клетъчното стареене, промените в пътя на Rb-E2F водят до спиране на клетъчния цикъл. Някои пептиди могат да регулират клетъчното стареене чрез модулиране на фосфорилиращото състояние на Rb протеин или повлияване на E2F активността. Някои пептиди могат да инхибират фосфорилирането на Rb протеин, като поддържат стабилността на комплекса Rb-E2F и по този начин забавят клетъчното стареене.
(III) Регулиране на ДППД
SASP включва различни цитокини, хемокини и протеази, между другото. Неговата секреция не само засяга микросредата на самите стареещи клетки, но също така влияе върху околните тъкани и клетки, насърчавайки възпалителни реакции и стареене на тъканите. Някои пептиди могат да регулират производството на SASP и да смекчат вредните му ефекти. Установено е също, че определени растителни пептиди регулират SASP чрез инхибиране на активирането на специфични сигнални пътища и намаляване на експресията на фактори, свързани със SASP.
Приложения на пептиди за забавяне на клетъчното стареене
(1) Приложения в продукти за грижа за кожата
С нарастващата обществена загриженост относно стареенето на кожата, пептидите намериха широко приложение в индустрията за грижа за кожата. Например, някои продукти за грижа за кожата, съдържащи пептиди, твърдят, че имат ефект против бръчки и стягане на кожата. Изследванията показват, че някои пептиди могат да стимулират синтеза на колаген и да подобрят еластичността на кожата. Пептидите могат също да регулират метаболизма на кожните клетки, да подобрят функцията на кожната бариера, да намалят увреждането на кожните клетки, причинено от външни фактори като UV радиация, и да забавят процеса на стареене на кожата.
Фигура 3 Стареене при по-млада към по-стара кожа.
(2) Приложения в разработването на лекарства
Лечение на невродегенеративни заболявания
Разработването на пептидни лекарства има голямо обещание за справяне със стареенето на невроните при невродегенеративни заболявания. Пептиди, които регулират вътреклетъчните сигнални пътища, подпомагат оцеляването на невроните и улесняват възстановяването, са разработени за лечение на болестта на Алцхаймер и болестта на Паркинсон. Някои пептиди могат да инхибират агрегацията на анормални протеини в невроните, да намалят невровъзпалението и да забавят стареенето и смъртта на невроните. Пептид, наречен AC-5216, може да инхибира агрегацията на β-амилоидни протеини и да подобри когнитивната функция при моделни мишки с болестта на Алцхаймер.
Лечение на сърдечно-съдови заболявания
При лечението на сърдечно-съдови заболявания пептидните лекарства могат да се насочат към патологични процеси като стареене на съдови ендотелни клетки и стареене на миокардни клетки. Например, някои вазоактивни пептиди могат да регулират съдовия тонус и функцията на ендотелните клетки, да подобрят състоянието на стареене на васкуларните ендотелни клетки и да намалят риска от сърдечно-съдови заболявания. Някои пептиди могат също така да насърчат възстановяването и регенерацията на миокардните клетки, предлагайки потенциални приложения при лечението на състояния като миокарден инфаркт.
Заключение
Стареенето на клетките, като сложен биологичен процес, влияе върху здравето и процеса на стареене на тялото. Пептидите, като важен клас биоактивни молекули, играят многостранна роля в регулирането на стареенето на клетките. Чрез регулиране на митохондриалната функция, намеса в свързаните със стареенето сигнални пътища и модулиране на SASP, пептидите демонстрират способността да забавят стареенето на клетките.
Източници
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Пептиди [M]//Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Биофизична химия: техники и приложения. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023: 129-141.
[2] He X, Wan F, Su W и др. Напредък на изследванията върху стареенето на кожата и активните съставки [J]. Молекули, 2023,28(14},НОМЕР НА СТАТИЯ = {5556).DOI:10.3390/molecules28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Текущи прозрения за формулирането и доставката на терапевтични и козмецевтични агенти за стареене на кожата [J]. Козметика, 2023,10(2},НОМЕР НА АРТИКУЛ = {54).DOI:10.3390/cosmetics10020054.
[4] Wong P F. Редакция: Клетъчно стареене: причини, последствия и терапевтични възможности [J]. Граници в клетъчната и биологията на развитието, 2022, 10:884910.DOI:10.3389/fcell.2022.884910.
[5] Zonari A, Brace LE, Al-Katib K, et al. Сенотерапевтичният пептид намалява биологичната възраст на кожата и подобрява маркерите за здравето на кожата [J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J, et al. Митохондриалните пептиди модулират митохондриалната функция по време на клетъчното стареене [J]. Стареене (Albany Ny), 2018, 10 (6): 1239-1256. DOI: 10.18632 / стареене.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Оценка и последствия от клетъчното стареене при атеросклероза [J]. Current Opinion in Lipidology, 2016, 27 (5): 431-438. DOI: 10.1097/MOL.0000000000000327.
