Od Cocer Peptides 
před 1 měsícem
VŠECHNY ČLÁNKY A INFORMACE O PRODUKTECH POSKYTOVANÉ NA TOMTO WEBU JSOU VÝHRADNĚ PRO ŠÍŘENÍ INFORMACÍ A VZDĚLÁVACÍ ÚČELY.
Produkty uvedené na této webové stránce jsou určeny výhradně pro výzkum in vitro. Výzkum in vitro (latinsky: *ve skle*, což znamená ve skle) se provádí mimo lidské tělo. Tyto produkty nejsou léčiva, nebyly schváleny americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) a nesmějí být používány k prevenci, léčbě nebo léčbě jakéhokoli zdravotního stavu, nemoci nebo onemocnění. Vnášení těchto produktů do lidského nebo zvířecího těla v jakékoli formě je zákonem přísně zakázáno.
Přehled
Buněčné stárnutí je důležitý biologický proces v živých organismech a úzce souvisí s řadou fyziologických a patologických jevů. S přibývajícím věkem dochází k postupnému hromadění buněčného stárnutí, což vede k poklesu funkce tkání a orgánů a spouští různé nemoci související s věkem. Peptidy, jako třída důležitých bioaktivních molekul, si v posledních letech získaly významnou pozornost na poli výzkumu buněčného stárnutí. Výzkum ukazuje, že peptidy hrají klíčovou roli v regulaci procesu stárnutí buněk. Zkoumání vztahu mezi peptidy a buněčným stárnutím má velký význam pro objasnění mechanismů stárnutí a vývoj intervencí proti stárnutí.
Obrázek 1. Mechanismy procesů stárnutí kůže. (a) Volné radikály a teorie oxidačního stresu. Mitochondrie produkují ROS prostřednictvím oxidačního metabolismu. Nadměrné množství ROS může poškodit mitochondriální a DNA struktury, což vede ke snížení hladiny kolagenu a zvýšení hladiny MMP v kožní tkáni. ( b ) Teorie zánětu. Senescentní fibroblasty a keratinocyty vylučují velké množství sekrečních fenotypů spojených se stárnutím, včetně TNF-a, IL-1, IL-6, IFN-y a MMP. Tyto prozánětlivé cytokiny indukují stárnutí kožních buněk podporou produkce ROS a aktivací ATM/p53/p21-signální dráhy. ( c ) Teorie fotostárnutí. Ultrafialové záření vyvolává produkci ROS a sekreci MMP, které degradují složky extracelulární matrix kůže, jako je kolagen. ( d ) Teorie neenzymatické glykosylové chemie. Neenzymatická glykosylace je reakcí mezi volnými redukujícími cukry a volnými aminoskupinami proteinů, DNA a lipidů za vzniku AGE a ROS. Akumulace AGE spolu s ROS může vést ke změnám v buněčné homeostáze a struktuře proteinů.
Buněčné stárnutí
(1) Pojem a charakteristika buněčného stárnutí
Buněčné stárnutí označuje stav nevratné zástavy růstu, do kterého buňky vstupují poté, co projdou určitým počtem dělení nebo jsou vystaveny specifickým stresorům. Vykazuje řadu typických charakteristik, jako jsou změny v morfologii buněk, včetně zvětšeného objemu buněk, zploštění a vakuolizace cytoplazmy; zástava buněčného cyklu, kdy buňky již neproliferují; a zvýšená aktivita β-galaktosidázy asociované se stárnutím (SA-β-gal), která je v současnosti jedním z nejpoužívanějších markerů buněčného stárnutí. Změněný sekreční fenotyp, kdy buňky vylučují různé cytokiny, chemokiny a proteázy, čímž se tvoří sekreční fenotyp spojený se stárnutím (SASP).
(2) Důsledky buněčného stárnutí
Zhoršení funkce tkání a orgánů
Buňky jsou základními stavebními kameny tkání a orgánů a stárnutí buněk vede k narušení funkce tkání a orgánů. V kožní tkáni snižují senescentní fibroblasty syntézu kolagenu a elastických vláken, což způsobuje ztrátu pružnosti pokožky, tvorbu vrásek a zhoršenou schopnost opravy. V kardiovaskulárním systému mohou senescentní endoteliální buňky vést ke ztuhnutí cévních stěn a snížení elasticity, což zvyšuje riziko kardiovaskulárních onemocnění. V imunitním systému stárnutí imunitních buněk oslabuje imunitní obrannou funkci těla, čímž se jedinci stávají náchylnějšími k invazi patogenů a snižuje se jejich imunitní odpověď na vakcíny.
Asociace s nemocemi souvisejícími s věkem
Stárnutí buněk je považováno za důležitý hnací faktor mnoha nemocí souvisejících s věkem. U neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, je stárnutí neuronů úzce spojeno s patologickými procesy, jako je smrt neuronů a neurozánět. U cukrovky může stárnutí pankreatických β buněk vést k nedostatečné sekreci inzulínu, což ovlivňuje normální regulaci krevní glukózy. Stárnutí buněk má také komplexní vztah s tumorigenezí a progresí tumoru. Časné stárnutí buněk může fungovat jako mechanismus potlačení nádoru, který brání neomezené proliferaci poškozených buněk. Avšak v mikroprostředí nádoru mohou složky SASP vylučované senescentními buňkami podporovat růst nádorových buněk, invazi a metastázy.
Peptidy
(1) Definice a struktura peptidů
Peptidy jsou sloučeniny s krátkým řetězcem tvořené aminokyselinami spojenými peptidovými vazbami. Na základě počtu aminokyselinových zbytků, které obsahují, je lze mimo jiné rozdělit na dipeptidy, tripeptidy, tetrapeptidy a polypeptidy. Polypeptidy jsou delší, souvislé a nerozvětvené peptidové řetězce. Obvykle jsou peptidové řetězce obsahující ne více než 50 aminokyselin klasifikovány jako peptidy, aby se odlišily od proteinů. Všechny peptidové řetězce, kromě cyklických peptidů, mají N-terminální (amino-terminální) a C-terminální (karboxy-terminální) zbytek.
(2) Klasifikace peptidů
Klasifikace podle zdroje
Endogenní peptidy: jsou syntetizovány samotným organismem a plní různé fyziologické funkce v těle. Neuropeptidy, které se podílejí na přenosu signálu a regulaci v nervovém systému, včetně endorfinů a enkefalinů, které mají analgetické účinky a účinky na regulaci nálady; hormonální peptidy, jako je inzulín, které jsou klíčové pro regulaci rovnováhy krevního cukru.
Exogenní peptidy: získané z potravy nebo jiných externích zdrojů. Například určité potravinové proteiny mohou být hydrolyzovány trávicími enzymy za vzniku bioaktivních peptidů, jako jsou mléčné peptidy, které mají více fyziologických funkcí, včetně antioxidačních a imunomodulačních účinků. Peptidy připravené chemickou syntézou nebo biotechnologií také spadají pod exogenní peptidy a běžně se používají při vývoji léků a klinické terapii.
Klasifikace podle funkce
Antioxidační peptidy: Schopné vychytávat volné radikály v těle a snižovat poškození buněk způsobené oxidačním stresem. Například bylo prokázáno, že antioxidační peptidy z rýžových otrub zvyšují aktivitu antioxidačních enzymů, jako je kataláza (CAT) a glutathionperoxidáza (GSH-Px) v mitochondriích srdečních a mozkových tkání starých myší indukovaných D-galaktózou, snižují hladinu delečních mutací mitochondriální DNA v mozku a chrání buňky.
Imunomodulační peptidy: Regulují imunitní funkci těla, posilují nebo potlačují imunitní reakce. Některé peptidy odvozené z mořských organismů mohou aktivovat imunitní buňky, posílit imunitní obranné schopnosti těla a pomáhat odolávat patogenním infekcím a rozvoji nádorů.
Peptidy regulující buněčný růst: Tyto ovlivňují buněčné procesy, jako je proliferace, diferenciace a apoptóza. Například epidermální růstový faktor (EGF) podporuje proliferaci a diferenciaci epidermálních buněk a urychluje hojení ran.
Úloha peptidů při stárnutí buněk
(1) Regulace mitochondriální funkce
Mitochondrie hrají klíčovou roli v produkci buněčné energie a přenosu signálu a jejich dysfunkce úzce souvisí s buněčným stárnutím. Peptidy odvozené z mitochondrií (MDP), jako je humanin a MOTS-c, hrají důležitou regulační roli v procesu buněčného stárnutí. Po senescenci vyvolané replikativním vyčerpáním, léčbou doxorubicinem nebo peroxidem vodíku v primárních lidských fibroblastech se zvyšuje počet mitochondrií, stoupá mitochondriální respirační hladina a také se zvyšují hladiny humaninu a MOTS-c. Podávání humaninu a MOTS-c mírně zvyšuje mitochondriální dýchání v doxorubicinem indukovaných senescentních buňkách a částečně reguluje složky SASP prostřednictvím dráhy JAK, což naznačuje, že MDP hrají důležitou roli v mitochondriálním energetickém metabolismu a produkci SASP v senescentních buňkách.
Obrázek 2 Mitochondriální hmota a energie jsou změněny během doxorubicinem indukované stárnutí. (A) Počet kopií mitochondriální DNA (mtDNA) v nesenescentních (klidových) a senescentních buňkách. (B) Reprezentativní snímky imunobarvení Tom20 (zelená; mitochondrie) a Hoechst 33258 (modrá; jádro) v nesenescentních (klidových) a senescentních buňkách. Měřítko, 20 μm. Plocha barvení Tom20 na buňku byla měřena pomocí ImageJ. (C) Buněčné hladiny ATP v nesenescentních (klidových) a senescentních buňkách. (D) Míra buněčné spotřeby kyslíku (OCR) v nesenescentních a senescentních buňkách. Bazální dýchání, rezervní respirační kapacita a produkce ATP jsou vypočteny na základě sekvenční injekce sloučeniny podle pokynů výrobce. (E) Rychlost extracelulární acidifikace (ECAR) v nesenescentních (klidových) a senescentních buňkách.
(2) Účinky na signální dráhy související se stárnutím
dráha p53-p21
Protein p53 je klíčovým regulátorem buněčného stárnutí. Když jsou buňky vystaveny stresorům, jako je poškození DNA, aktivuje se p53, což vyvolá expresi p21, což způsobí zastavení buněčného cyklu ve fázi G1, což vede k buněčnému stárnutí. Některé peptidy mohou modulovat dráhu p53-p21, a tím ovlivnit progresi buněčného stárnutí. Některé peptidy s malou molekulou mohou interagovat s proteinem p53, inhibovat jeho aktivitu a tím zpomalovat stárnutí buněk. Studie ukázaly, že specifické peptidy mohou blokovat interakci mezi p53 a MDM2 (protein, který negativně reguluje p53), stabilizovat protein p53 a udržovat jej na vhodné úrovni, aby se zabránilo nadměrné aktivaci vedoucí k buněčnému stárnutí.
Dráha Rb-E2F
Protein Rb je další důležitý regulační protein buněčného cyklu, který se váže na transkripční faktor E2F, aby inhiboval expresi genů souvisejících s buněčným cyklem. Když je protein Rb fosforylován a inaktivován, uvolňuje se E2F, což podporuje vstup buňky do S fáze pro replikaci DNA. Během buněčné senescence vedou změny v dráze Rb-E2F k zástavě buněčného cyklu. Určité peptidy mohou regulovat stárnutí buněk modulací stavu fosforylace Rb proteinu nebo ovlivněním aktivity E2F. Některé peptidy mohou inhibovat fosforylaci proteinu Rb, udržovat stabilitu komplexu Rb-E2F a tím zpomalovat stárnutí buněk.
(III) Regulace SASP
SASP obsahuje mimo jiné různé cytokiny, chemokiny a proteázy. Jeho sekrece ovlivňuje nejen mikroprostředí samotných senescentních buněk, ale ovlivňuje také okolní tkáně a buňky, podporuje zánětlivé reakce a stárnutí tkání. Některé peptidy mohou regulovat produkci SASP a zmírňovat jeho škodlivé účinky. Bylo také zjištěno, že určité peptidy rostlinného původu regulují SASP inhibicí aktivace specifických signálních drah a snížením exprese faktorů souvisejících se SASP.
Aplikace peptidů při oddálení buněčného stárnutí
(1) Aplikace v produktech péče o pleť
S rostoucím znepokojením veřejnosti ze stárnutí pleti našly peptidy široké uplatnění v průmyslu péče o pleť. Například některé produkty péče o pleť obsahující peptidy tvrdí, že mají účinky proti vráskám a zpevňují pokožku. Výzkumy ukazují, že určité peptidy mohou podporovat syntézu kolagenu a zvyšovat elasticitu pokožky. Peptidy mohou také regulovat metabolismus kožních buněk, posilovat funkci kožní bariéry, snižovat poškození kožních buněk způsobené vnějšími faktory, jako je UV záření, a zpomalovat proces stárnutí kůže.
Obrázek 3 Stárnutí u mladší až starší pleti.
(2) Aplikace ve vývoji léčiv
Léčba neurodegenerativních onemocnění
Vývoj peptidových léků je velkým příslibem pro řešení stárnutí neuronů u neurodegenerativních onemocnění. Peptidy, které regulují intracelulární signální dráhy, podporují přežití neuronů a usnadňují opravu, byly vyvinuty pro léčbu Alzheimerovy choroby a Parkinsonovy choroby. Některé peptidy mohou inhibovat agregaci abnormálních proteinů v neuronech, snižovat zánět nervů a zpomalovat stárnutí a smrt neuronů. Peptid s názvem AC-5216 může inhibovat agregaci p-amyloidních proteinů a zlepšit kognitivní funkce u myší s modelem Alzheimerovy choroby.
Léčba kardiovaskulárních chorob
Při léčbě kardiovaskulárních onemocnění mohou peptidová léčiva cílit na patologické procesy, jako je stárnutí vaskulárních endoteliálních buněk a stárnutí buněk myokardu. Například určité vazoaktivní peptidy mohou regulovat vaskulární tonus a funkci endoteliálních buněk, zlepšit stav stárnutí vaskulárních endoteliálních buněk a snížit riziko kardiovaskulárních onemocnění. Některé peptidy mohou také podporovat opravu a regeneraci buněk myokardu a nabízejí potenciální aplikace při léčbě stavů, jako je infarkt myokardu.
Závěr
Stárnutí buněk jako komplexní biologický proces ovlivňuje zdraví a proces stárnutí organismu. Peptidy, jako důležitá třída bioaktivních molekul, hrají mnohostranné role v regulaci stárnutí buněk. Prostřednictvím regulace mitochondriální funkce, zasahování do signálních drah souvisejících se stárnutím a modulace SASP prokazují peptidy schopnost oddálit stárnutí buněk.
Zdroje
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Peptides[M]//Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Biofyzikální chemie: Techniky a aplikace. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023:129-141.
[2] He X, Wan F, Su W a kol. Pokrok ve výzkumu stárnutí pleti a aktivních složkách[J]. Molekuly, 2023,28(14},ČÍSLO ČLÁNKU = {5556).DOI:10,3390/molekuly28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Aktuální poznatky o formulaci a dodávání terapeutických a kosmetických činidel pro stárnoucí pleť[J]. Kosmetika, 2023,10(2},ČÍSLO ČLÁNKU = {54).DOI:10.3390/kosmetika10020054.
[4] Wong P F. Editorial: Cellular Senescence: Causes, Consequences and Therapeutic Opportunities[J]. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022,10:884910.DOI:10.3389/fcell.2022.884910.
[5] Zonari A, Brace LE, Al-Katib K, et al. Senoterapeutický peptid snižuje biologický věk pokožky a zlepšuje markery zdraví pokožky[J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J a kol. Mitochondriální peptidy modulují mitochondriální funkci během buněčné senescence[J]. Stárnutí (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Hodnocení a důsledky stárnutí buněk při ateroskleróze[J]. Aktuální názor v lipidologii, 2016,27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.0000000000000327.
