Von Cocer Peptides 
vor 1 Monat
ALLE AUF DIESER WEBSITE BEREITGESTELLTEN ARTIKEL UND PRODUKTINFORMATIONEN DIENEN AUSSCHLIESSLICH DER INFORMATIONSVERBREITUNG UND BILDUNGSZWECKEN.
Die auf dieser Website bereitgestellten Produkte sind ausschließlich für die In-vitro-Forschung bestimmt. In-vitro-Forschung (lateinisch: *in Glas*, was in Glaswaren bedeutet) wird außerhalb des menschlichen Körpers durchgeführt. Diese Produkte sind keine Arzneimittel, wurden nicht von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassen und dürfen nicht zur Vorbeugung, Behandlung oder Heilung von Krankheiten oder Beschwerden verwendet werden. Es ist gesetzlich strengstens verboten, diese Produkte in irgendeiner Form in den menschlichen oder tierischen Körper einzuführen.
Überblick
Die Zellalterung ist ein wichtiger biologischer Prozess in lebenden Organismen und steht in engem Zusammenhang mit zahlreichen physiologischen und pathologischen Phänomenen. Mit zunehmendem Alter häuft sich die Zellalterung, was zu einer Verschlechterung der Gewebe- und Organfunktion führt und verschiedene altersbedingte Krankheiten auslöst. Peptide haben als Klasse wichtiger bioaktiver Moleküle in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit auf dem Gebiet der Zellalterungsforschung erregt. Untersuchungen zeigen, dass Peptide eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Zellalterungsprozesses spielen. Die Erforschung des Zusammenhangs zwischen Peptiden und Zellalterung ist von großer Bedeutung für die Aufklärung der Mechanismen des Alterns und die Entwicklung von Anti-Aging-Interventionen.
Abbildung 1. Mechanismen von Hautalterungsprozessen. (a) Theorie der freien Radikale und des oxidativen Stresses. Mitochondrien produzieren ROS durch oxidativen Stoffwechsel. Übermäßige ROS können die Mitochondrien- und DNA-Strukturen schädigen, was zu einem Rückgang des Kollagenspiegels und einem Anstieg des MMP-Spiegels im Hautgewebe führt. ( b ) Entzündungstheorie. Seneszierende Fibroblasten und Keratinozyten sezernieren eine große Anzahl seneszenzassoziierter sekretorischer Phänotypen, darunter TNF-α, IL-1, IL-6, IFN-γ und MMPs. Diese proinflammatorischen Zytokine induzieren die Seneszenz der Hautzellen, indem sie die ROS-Produktion fördern und den ATM/p53/p21-Signalweg aktivieren. ( c ) Photoaging-Theorie. Ultraviolette Strahlung induziert die Produktion von ROS und die Sekretion von MMPs, die Bestandteile der extrazellulären Matrix der Haut wie Kollagen abbauen. ( d ) Theorie der nichtenzymatischen Glykosylchemie. Die nicht-enzymatische Glykosylierung ist eine Reaktion zwischen freien reduzierenden Zuckern und freien Aminogruppen von Proteinen, DNA und Lipiden zur Bildung von AGEs und ROS. Die Akkumulation von AGEs kann zusammen mit ROS zu Veränderungen der Zellhomöostase und der Proteinstruktur führen.
Zellalterung
(1) Konzept und Merkmale der Zellalterung
Zellalterung bezieht sich auf den irreversiblen Wachstumsstoppzustand, in den Zellen eintreten, nachdem sie eine bestimmte Anzahl von Teilungen durchlaufen haben oder bestimmten Stressfaktoren ausgesetzt waren. Es weist eine Reihe typischer Merkmale auf, wie z. B. Veränderungen in der Zellmorphologie, einschließlich erhöhtem Zellvolumen, Abflachung und Vakuolisierung des Zytoplasmas; Stillstand des Zellzyklus, wobei sich die Zellen nicht mehr vermehren; und erhöhte Aktivität der seneszenzassoziierten β-Galactosidase (SA-β-gal), die derzeit einer der am häufigsten verwendeten Marker für zelluläre Seneszenz ist. Veränderter sekretorischer Phänotyp, bei dem Zellen verschiedene Zytokine, Chemokine und Proteasen absondern und so den seneszenzassoziierten sekretorischen Phänotyp (SASP) bilden.
(2) Folgen der Zellalterung
Verschlechterung der Gewebe- und Organfunktion
Zellen sind die Grundbausteine von Geweben und Organen, und zelluläre Seneszenz führt zu einer Beeinträchtigung der Gewebe- und Organfunktion. Im Hautgewebe reduzieren alternde Fibroblasten die Synthese von Kollagen und elastischen Fasern, was dazu führt, dass die Haut an Elastizität verliert, Falten entstehen und ihre Reparaturfähigkeit beeinträchtigt wird. Im Herz-Kreislauf-System können alternde Endothelzellen zu einer Versteifung der Blutgefäßwände und einer verminderten Elastizität führen, was das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöht. Im Immunsystem schwächt die Alterung der Immunzellen die Immunabwehrfunktion des Körpers, was den Einzelnen anfälliger für das Eindringen von Krankheitserregern macht und seine Immunantwort auf Impfstoffe verringert.
Zusammenhang mit altersbedingten Erkrankungen
Die Zellalterung gilt als wichtiger treibender Faktor bei vielen altersbedingten Erkrankungen. Bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit und der Parkinson-Krankheit ist die neuronale Alterung eng mit pathologischen Prozessen wie neuronalem Tod und Neuroinflammation verbunden. Bei Diabetes kann die Alterung der β-Zellen der Bauchspeicheldrüse zu einer unzureichenden Insulinsekretion führen, was die normale Blutzuckerregulierung beeinträchtigt. Die Seneszenz von Zellen hat auch einen komplexen Zusammenhang mit der Tumorentstehung und dem Fortschreiten des Tumors. Eine frühe Zellalterung kann als Tumorunterdrückungsmechanismus wirken und die unbegrenzte Proliferation geschädigter Zellen verhindern. In der Mikroumgebung des Tumors können jedoch von seneszenten Zellen sezernierte SASP-Komponenten das Wachstum, die Invasion und die Metastasierung von Tumorzellen fördern.
Peptide
(1) Definition und Struktur von Peptiden
Peptide sind kurzkettige Verbindungen, die aus über Peptidbindungen verknüpften Aminosäuren bestehen. Basierend auf der Anzahl der enthaltenen Aminosäurereste können sie unter anderem in Dipeptide, Tripeptide, Tetrapeptide und Polypeptide eingeteilt werden. Polypeptide sind längere, kontinuierliche und unverzweigte Peptidketten. Typischerweise werden Peptidketten, die nicht mehr als 50 Aminosäuren enthalten, als Peptide klassifiziert, um sie von Proteinen zu unterscheiden. Alle Peptidketten, mit Ausnahme der zyklischen Peptide, haben einen N-terminalen (aminoterminalen) und einen C-terminalen (carboxyterminalen) Rest.
(2) Klassifizierung von Peptiden
Klassifizierung nach Quelle
Endogene Peptide: werden vom Organismus selbst synthetisiert und erfüllen verschiedene physiologische Funktionen im Körper. Neuropeptide, die an der Signalübertragung und -regulation im Nervensystem beteiligt sind, darunter Endorphine und Enkephaline, die analgetische und stimmungsregulierende Wirkungen haben; Hormonpeptide wie Insulin, die für die Regulierung des Blutzuckerhaushalts von entscheidender Bedeutung sind.
Exogene Peptide: aus der Nahrung oder anderen externen Quellen gewonnen. Beispielsweise können bestimmte Nahrungsproteine durch Verdauungsenzyme hydrolysiert werden, um bioaktive Peptide wie Milchpeptide zu produzieren, die mehrere physiologische Funktionen haben, darunter antioxidative und immunmodulierende Wirkungen. Durch chemische Synthese oder Biotechnologie hergestellte Peptide fallen ebenfalls unter exogene Peptide und werden häufig in der Arzneimittelentwicklung und klinischen Therapie verwendet.
Klassifizierung nach Funktion
Antioxidative Peptide: Sind in der Lage, freie Radikale im Körper abzufangen und durch oxidativen Stress verursachte Zellschäden zu reduzieren. Es wurde beispielsweise gezeigt, dass antioxidative Peptide aus Reiskleie die Aktivität von antioxidativen Enzymen wie Katalase (CAT) und Glutathionperoxidase (GSH-Px) in den Mitochondrien von Herz- und Gehirngewebe von D-Galactose-induzierten alten Mäusen steigern, das Ausmaß mitochondrialer DNA-Deletionsmutationen im Gehirn reduzieren und Zellen schützen.
Immunmodulierende Peptide: Diese regulieren die Immunfunktion des Körpers und verstärken oder unterdrücken Immunreaktionen. Einige aus Meeresorganismen gewonnene Peptide können Immunzellen aktivieren, die Immunabwehrfähigkeiten des Körpers verbessern und bei der Abwehr pathogener Infektionen und der Tumorentwicklung helfen.
Zellwachstumsregulierende Peptide: Diese beeinflussen zelluläre Prozesse wie Proliferation, Differenzierung und Apoptose. Beispielsweise fördert der epidermale Wachstumsfaktor (EGF) die Proliferation und Differenzierung epidermaler Zellen und beschleunigt so die Wundheilung.
Die Rolle von Peptiden bei der Zellalterung
(1) Regulierung der Mitochondrienfunktion
Mitochondrien spielen eine Schlüsselrolle bei der zellulären Energieproduktion und Signalübertragung, und ihre Funktionsstörung steht in engem Zusammenhang mit der Zellalterung. Von Mitochondrien abgeleitete Peptide (MDPs) wie Humanin und MOTS-c spielen eine wichtige regulatorische Rolle im Zellalterungsprozess. Nach der durch replikative Erschöpfung, Doxorubicin oder Wasserstoffperoxidbehandlung in primären menschlichen Fibroblasten hervorgerufenen Seneszenz steigt die Mitochondrienzahl, die mitochondrialen Atmungswerte steigen an und auch die Humanin- und MOTS-c-Werte steigen. Die Verabreichung von Humanin und MOTS-c steigert die mitochondriale Atmung in Doxorubicin-induzierten seneszenten Zellen moderat und reguliert teilweise SASP-Komponenten über den JAK-Weg, was darauf hinweist, dass MDPs eine wichtige Rolle im mitochondrialen Energiestoffwechsel und der SASP-Produktion in seneszenten Zellen spielen.
Abbildung 2 Mitochondrienmasse und -energetik verändern sich während der Doxorubicin-induzierten Seneszenz. (A) Kopienzahl der mitochondrialen DNA (mtDNA) in nicht seneszierenden (ruhenden) und seneszenten Zellen. (B) Repräsentative Bilder von Tom20 (grün; Mitochondrien) und Hoechst 33258 (blau; Zellkern) Immunfärbung in nicht seneszenten (ruhenden) und seneszenten Zellen. Maßstabsb
(2) Auswirkungen auf altersbedingte Signalwege
p53-p21-Weg
Das p53-Protein ist ein wichtiger Regulator der zellulären Seneszenz. Wenn Zellen Stressfaktoren wie DNA-Schäden ausgesetzt sind, wird p53 aktiviert, was die Expression von p21 induziert, was dazu führt, dass der Zellzyklus in der G1-Phase anhält und es zur Zellalterung kommt. Bestimmte Peptide können den p53-p21-Weg modulieren und dadurch das Fortschreiten der zellulären Seneszenz beeinflussen. Einige niedermolekulare Peptide können mit dem p53-Protein interagieren, dessen Aktivität hemmen und dadurch die Zellalterung verzögern. Studien haben gezeigt, dass bestimmte Peptide die Interaktion zwischen p53 und MDM2 (einem Protein, das p53 negativ reguliert) blockieren können, wodurch das p53-Protein stabilisiert und auf einem angemessenen Niveau gehalten wird, um eine übermäßige Aktivierung zu vermeiden, die zu zellulärer Seneszenz führt.
Rb-E2F-Weg
Das Rb-Protein ist ein weiteres wichtiges Zellzyklus-regulierendes Protein, das an den E2F-Transkriptionsfaktor bindet, um die Expression zellzyklusbezogener Gene zu hemmen. Wenn das Rb-Protein phosphoryliert und inaktiviert wird, wird E2F freigesetzt, was den Zelleintritt in die S-Phase für die DNA-Replikation fördert. Während der Zellalterung führen Veränderungen im Rb-E2F-Signalweg zum Stillstand des Zellzyklus. Bestimmte Peptide können die Seneszenz von Zellen regulieren, indem sie den Phosphorylierungszustand des Rb-Proteins modulieren oder die E2F-Aktivität beeinflussen. Einige Peptide können die Phosphorylierung des Rb-Proteins hemmen, die Stabilität des Rb-E2F-Komplexes aufrechterhalten und dadurch die Zellalterung verzögern.
(III) Regulierung von SASP
SASP umfasst unter anderem verschiedene Zytokine, Chemokine und Proteasen. Seine Sekretion beeinflusst nicht nur die Mikroumgebung der seneszenten Zellen selbst, sondern beeinflusst auch umliegende Gewebe und Zellen und fördert Entzündungsreaktionen und Gewebealterung. Einige Peptide können die SASP-Produktion regulieren und ihre schädlichen Auswirkungen abschwächen. Es wurde auch festgestellt, dass bestimmte pflanzliche Peptide SASP regulieren, indem sie die Aktivierung spezifischer Signalwege hemmen und die Expression von SASP-bezogenen Faktoren reduzieren.
Anwendungen von Peptiden zur Verzögerung der Zellalterung
(1) Anwendungen in Hautpflegeprodukten
Angesichts der zunehmenden Besorgnis der Öffentlichkeit über die Hautalterung haben Peptide in der Hautpflegeindustrie weit verbreitete Anwendung gefunden. Beispielsweise behaupten einige Hautpflegeprodukte, die Peptide enthalten, eine Anti-Falten- und hautstraffende Wirkung zu haben. Untersuchungen zeigen, dass bestimmte Peptide die Kollagensynthese fördern und die Hautelastizität verbessern können. Peptide können auch den Stoffwechsel der Hautzellen regulieren, die Barrierefunktion der Haut verbessern, Schäden an Hautzellen durch äußere Faktoren wie UV-Strahlung reduzieren und den Hautalterungsprozess verlangsamen.
Abbildung 3 Alterung bei jüngerer bis älterer Haut.
(2) Anwendungen in der Arzneimittelentwicklung
Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen
Die Entwicklung von Peptidmedikamenten ist vielversprechend für die Bekämpfung der neuronalen Alterung bei neurodegenerativen Erkrankungen. Für die Behandlung der Alzheimer- und Parkinson-Krankheit wurden Peptide entwickelt, die intrazelluläre Signalwege regulieren, das neuronale Überleben fördern und die Reparatur erleichtern. Bestimmte Peptide können die Aggregation abnormaler Proteine in Neuronen hemmen, Neuroinflammation reduzieren und die Alterung und den Tod von Neuronen verzögern. Ein Peptid namens AC-5216 kann die Aggregation von β-Amyloid-Proteinen hemmen und die kognitive Funktion in Alzheimer-Modellmäusen verbessern.
Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen
Bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen können Peptidmedikamente pathologische Prozesse wie die Alterung von Gefäßendothelzellen und Myokardzellen angreifen. Beispielsweise können bestimmte vasoaktive Peptide den Gefäßtonus und die Endothelzellfunktion regulieren, den Alterungszustand von Gefäßendothelzellen verbessern und das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verringern. Einige Peptide können auch die Reparatur und Regeneration von Myokardzellen fördern und bieten potenzielle Anwendungen bei der Behandlung von Erkrankungen wie Myokardinfarkt.
Abschluss
Die Zellalterung als komplexer biologischer Prozess beeinflusst die Gesundheit und den Alterungsprozess des Körpers. Peptide spielen als wichtige Klasse bioaktiver Moleküle vielfältige Rollen bei der Regulierung der Zellalterung. Durch die Regulierung der Mitochondrienfunktion, den Eingriff in alterungsbedingte Signalwege und die Modulation von SASP zeigen Peptide die Fähigkeit, die Zellalterung zu verzögern.
Quellen
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Peptide[M]//Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Biophysikalische Chemie: Techniken und Anwendungen. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023:129-141.
[2] He X, Wan F, Su W, et al. Forschungsfortschritte zu Hautalterung und Wirkstoffen[J]. Molecules, 2023,28(14},ARTICLE-NUMBER = {5556).DOI:10.3390/molecules28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Aktuelle Einblicke in die Formulierung und Bereitstellung therapeutischer und kosmezeutischer Wirkstoffe für alternde Haut[J]. Kosmetik, 2023,10(2},ARTICLE-NUMBER = {54).DOI:10.3390/cosmetics10020054.
[4] Wong P F. Editorial: Zelluläre Seneszenz: Ursachen, Folgen und therapeutische Möglichkeiten[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. Senotherapeutisches Peptid reduziert das biologische Alter der Haut und verbessert die Hautgesundheitsmarker[J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticsscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J, et al. Mitochondriale Peptide modulieren die Mitochondrienfunktion während der zellulären Seneszenz[J]. Alterung (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Bewertung und Folgen der Zellalterung bei Atherosklerose[J]. Current Opinion in Lipidology, 2016,27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.0000000000000327.
