Por Cocer Peptides 
hace 1 mes
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Descripción general
El envejecimiento celular es un proceso biológico importante en los organismos vivos y está estrechamente relacionado con numerosos fenómenos fisiológicos y patológicos. A medida que aumenta la edad, el envejecimiento celular se acumula gradualmente, lo que lleva a la disminución de la función de los tejidos y órganos y desencadena diversas enfermedades relacionadas con la edad. Los péptidos, como una clase de moléculas bioactivas importantes, han atraído una atención significativa en el campo de la investigación del envejecimiento celular en los últimos años. Las investigaciones indican que los péptidos desempeñan un papel clave en la regulación del proceso de envejecimiento celular. Explorar la relación entre los péptidos y el envejecimiento celular es de gran importancia para dilucidar los mecanismos del envejecimiento y desarrollar intervenciones antienvejecimiento.
Figura 1. Mecanismos de los procesos de envejecimiento cutáneo. (a) Radicales libres y teoría del estrés oxidativo. Las mitocondrias producen ROS a través del metabolismo oxidativo. El exceso de ROS puede dañar las estructuras mitocondriales y del ADN, lo que provoca una disminución de los niveles de colágeno y un aumento de los niveles de MMP en el tejido de la piel. ( b ) Teoría de la inflamación. Los fibroblastos y queratinocitos senescentes secretan una gran cantidad de fenotipos secretores asociados a la senescencia, incluidos TNF-α, IL-1, IL-6, IFN-γ y MMP. Estas citocinas proinflamatorias inducen la senescencia de las células de la piel al promover la producción de ROS y activar la vía de señalización ATM/p53/p21. ( c ) Teoría del fotoenvejecimiento. La irradiación ultravioleta induce la producción de ROS y la secreción de MMP, que degrada los componentes de la matriz extracelular de la piel, como el colágeno. ( d ) Teoría de la química de los glicosilos no enzimáticos. La glicosilación no enzimática es una reacción entre azúcares reductores libres y grupos amino libres de proteínas, ADN y lípidos para producir AGE y ROS. La acumulación de AGE, junto con ROS, puede provocar cambios en la homeostasis celular y la estructura de las proteínas.
Envejecimiento celular
(1) Concepto y características del envejecimiento celular
El envejecimiento celular se refiere al estado irreversible de detención del crecimiento en el que entran las células después de sufrir un cierto número de divisiones o de estar expuestas a factores estresantes específicos. Presenta una serie de características típicas, como cambios en la morfología celular, que incluyen aumento del volumen celular, aplanamiento y vacuolización del citoplasma; detención del ciclo celular, con células que ya no proliferan; y una mayor actividad de la β-galactosidasa asociada a la senescencia (SA-β-gal), que es actualmente uno de los marcadores de senescencia celular más utilizados. Fenotipo secretor alterado, donde las células secretan diversas citocinas, quimiocinas y proteasas, formando el fenotipo secretor asociado a la senescencia (SASP).
(2) Consecuencias de la senescencia celular
Deterioro de la función de tejidos y órganos.
Las células son los componentes básicos de los tejidos y órganos, y la senescencia celular conduce a un deterioro de la función de los tejidos y órganos. En el tejido de la piel, los fibroblastos senescentes reducen la síntesis de colágeno y fibras elásticas, lo que hace que la piel pierda elasticidad, desarrolle arrugas y tenga una capacidad de reparación deteriorada. En el sistema cardiovascular, las células endoteliales senescentes pueden provocar que las paredes de los vasos sanguíneos se endurezcan y se reduzca la elasticidad, lo que aumenta el riesgo de enfermedad cardiovascular. En el sistema inmunológico, el envejecimiento de las células inmunitarias debilita la función de defensa inmunitaria del cuerpo, lo que hace que los individuos sean más susceptibles a la invasión de patógenos y reduce su respuesta inmunitaria a las vacunas.
Asociación con enfermedades relacionadas con la edad.
El envejecimiento celular se considera un factor importante en muchas enfermedades relacionadas con la edad. En enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, el envejecimiento neuronal está estrechamente asociado con procesos patológicos como la muerte neuronal y la neuroinflamación. En la diabetes, el envejecimiento de las células β pancreáticas puede provocar una secreción insuficiente de insulina, lo que afecta la regulación normal de la glucosa en sangre. La senescencia celular también tiene una relación compleja con la tumorigénesis y la progresión tumoral. La senescencia celular temprana puede actuar como un mecanismo de supresión de tumores, impidiendo la proliferación ilimitada de células dañadas. Sin embargo, en el microambiente tumoral, los componentes SASP secretados por células senescentes pueden promover el crecimiento, la invasión y la metástasis de las células tumorales.
Péptidos
(1) Definición y estructura de péptidos.
Los péptidos son compuestos de cadena corta formados por aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Según la cantidad de residuos de aminoácidos que contienen, se pueden clasificar en dipéptidos, tripéptidos, tetrapéptidos y polipéptidos, entre otros. Los polipéptidos son cadenas peptídicas más largas, continuas y no ramificadas. Normalmente, las cadenas peptídicas que contienen no más de 50 aminoácidos se clasifican como péptidos para distinguirlas de las proteínas. Todas las cadenas peptídicas, excepto los péptidos cíclicos, tienen un residuo N-terminal (amino-terminal) y C-terminal (carboxi-terminal).
(2) Clasificación de péptidos
Clasificación por fuente
Péptidos endógenos: sintetizados por el propio organismo y realizan diversas funciones fisiológicas dentro del organismo. Neuropéptidos, que participan en la transmisión y regulación de señales dentro del sistema nervioso, incluidas endorfinas y encefalinas, que tienen efectos analgésicos y reguladores del estado de ánimo; péptidos hormonales, como la insulina, que son cruciales para regular el equilibrio del azúcar en sangre.
Péptidos exógenos: obtenidos de alimentos u otras fuentes externas. Por ejemplo, ciertas proteínas alimentarias pueden ser hidrolizadas por enzimas digestivas para producir péptidos bioactivos, como los péptidos de la leche, que tienen múltiples funciones fisiológicas, incluidos efectos antioxidantes e inmunomoduladores. Los péptidos preparados mediante síntesis química o biotecnología también se incluyen entre los péptidos exógenos y se utilizan comúnmente en el desarrollo de fármacos y la terapia clínica.
Clasificación por función
Péptidos antioxidantes: capaces de eliminar los radicales libres en el cuerpo y reducir el daño a las células inducido por el estrés oxidativo. Por ejemplo, se ha demostrado que los péptidos antioxidantes del salvado de arroz mejoran la actividad de enzimas antioxidantes como la catalasa (CAT) y la glutatión peroxidasa (GSH-Px) en las mitocondrias del corazón y los tejidos cerebrales de ratones envejecidos inducidos por D-galactosa, reducen el nivel de mutaciones por deleción del ADN mitocondrial en el cerebro y protegen las células.
Péptidos inmunomoduladores: regulan la función inmune del cuerpo, mejorando o suprimiendo las respuestas inmunes. Algunos péptidos derivados de organismos marinos pueden activar las células inmunitarias, mejorar las capacidades de defensa inmunitaria del cuerpo y ayudar a resistir infecciones patógenas y el desarrollo de tumores.
Péptidos reguladores del crecimiento celular: influyen en procesos celulares como la proliferación, diferenciación y apoptosis. Por ejemplo, el factor de crecimiento epidérmico (EGF) promueve la proliferación y diferenciación de las células epidérmicas, acelerando la cicatrización de heridas.
El papel de los péptidos en el envejecimiento celular.
(1) Regulación de la función mitocondrial
Las mitocondrias desempeñan un papel clave en la producción de energía celular y la transducción de señales, y su disfunción está estrechamente relacionada con el envejecimiento celular. Los péptidos derivados de mitocondrias (MDP), como la humanina y MOTS-c, desempeñan funciones reguladoras importantes en el proceso de envejecimiento celular. Después de la senescencia inducida por agotamiento replicativo, tratamiento con doxorrubicina o peróxido de hidrógeno en fibroblastos humanos primarios, el número de mitocondrias aumenta, los niveles respiratorios mitocondriales aumentan y los niveles de humanina y MOTS-c también se elevan. La administración de humanina y MOTS-c aumenta moderadamente la respiración mitocondrial en células senescentes inducidas por doxorrubicina y regula parcialmente los componentes de SASP a través de la vía JAK, lo que indica que los MDP desempeñan un papel importante en el metabolismo energético mitocondrial y la producción de SASP en células senescentes.
Figura 2 La masa y la energía mitocondrial se alteran durante la senescencia inducida por la doxorrubicina. (A) Número de copias del ADN mitocondrial (ADNmt) en células no senescentes (inactivas) y senescentes. (B) Imágenes representativas de inmunotinción de Tom20 (verde; mitocondrias) y Hoechst 33258 (azul; núcleo) en células no senescentes (inactivas) y senescentes. Barra de escala, 20 μm. El área de tinción con Tom20 por célula se midió utilizando ImageJ. (C) Niveles de ATP celular en células no senescentes (inactivas) y senescentes. (D) Tasa de consumo de oxígeno celular (OCR) en células senescentes y no senescentes. La respiración basal, la capacidad respiratoria adicional y la producción de ATP se calculan en función de la inyección secuencial del compuesto de acuerdo con las instrucciones del fabricante. (E) La tasa de acidificación extracelular (ECAR) en células no senescentes (inactivas) y senescentes.
(2) Efectos sobre las vías de señalización relacionadas con el envejecimiento
vía p53-p21
La proteína p53 es un regulador clave de la senescencia celular. Cuando las células se exponen a factores estresantes como el daño del ADN, p53 se activa, lo que induce la expresión de p21, lo que hace que el ciclo celular se detenga en la fase G1, lo que lleva a la senescencia celular. Ciertos péptidos pueden modular la vía p53-p21, influyendo así en la progresión de la senescencia celular. Algunos péptidos de molécula pequeña pueden interactuar con la proteína p53, inhibiendo su actividad y retrasando así la senescencia celular. Los estudios han demostrado que péptidos específicos pueden bloquear la interacción entre p53 y MDM2 (una proteína que regula negativamente p53), estabilizando la proteína p53 y manteniéndola en un nivel adecuado para evitar una activación excesiva que conduzca a la senescencia celular.
Vía Rb-E2F
La proteína Rb es otra proteína reguladora importante del ciclo celular que se une al factor de transcripción E2F para inhibir la expresión de genes relacionados con el ciclo celular. Cuando la proteína Rb se fosforila e inactiva, se libera E2F, lo que promueve la entrada celular a la fase S para la replicación del ADN. Durante la senescencia celular, las alteraciones en la vía Rb-E2F provocan la detención del ciclo celular. Ciertos péptidos pueden regular la senescencia celular modulando el estado de fosforilación de la proteína Rb o influyendo en la actividad de E2F. Algunos péptidos pueden inhibir la fosforilación de la proteína Rb, manteniendo la estabilidad del complejo Rb-E2F y retrasando así la senescencia celular.
(III) Regulación del SASP
SASP comprende varias citocinas, quimiocinas y proteasas, entre otras. Su secreción no sólo afecta el microambiente de las propias células senescentes, sino que también influye en los tejidos y células circundantes, promoviendo respuestas inflamatorias y senescencia tisular. Algunos péptidos pueden regular la producción de SASP y mitigar sus efectos nocivos. También se ha descubierto que ciertos péptidos de origen vegetal regulan SASP al inhibir la activación de vías de señalización específicas y reducir la expresión de factores relacionados con SASP.
Aplicaciones de los péptidos para retrasar el envejecimiento celular
(1) Aplicaciones en productos para el cuidado de la piel
Con la creciente preocupación pública por el envejecimiento de la piel, los péptidos han encontrado una aplicación generalizada en la industria del cuidado de la piel. Por ejemplo, algunos productos para el cuidado de la piel que contienen péptidos afirman tener efectos antiarrugas y reafirmantes de la piel. Las investigaciones indican que ciertos péptidos pueden promover la síntesis de colágeno y mejorar la elasticidad de la piel. Los péptidos también pueden regular el metabolismo de las células de la piel, mejorar la función de barrera cutánea, reducir el daño a las células de la piel causado por factores externos como la radiación ultravioleta y ralentizar el proceso de envejecimiento de la piel.
Figura 3 Envejecimiento en pieles más jóvenes a más viejas.
(2) Aplicaciones en el desarrollo de fármacos
Tratamiento de enfermedades neurodegenerativas
El desarrollo de fármacos peptídicos es muy prometedor para abordar el envejecimiento neuronal en enfermedades neurodegenerativas. Se han desarrollado péptidos que regulan las vías de señalización intracelular, promueven la supervivencia neuronal y facilitan la reparación para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Ciertos péptidos pueden inhibir la agregación de proteínas anormales dentro de las neuronas, reducir la neuroinflamación y retrasar el envejecimiento y la muerte neuronal. Un péptido llamado AC-5216 puede inhibir la agregación de proteínas β-amiloides y mejorar la función cognitiva en ratones modelo de la enfermedad de Alzheimer.
Tratamiento de enfermedades cardiovasculares
En el tratamiento de enfermedades cardiovasculares, los fármacos peptídicos pueden apuntar a procesos patológicos como el envejecimiento de las células endoteliales vasculares y el envejecimiento de las células del miocardio. Por ejemplo, ciertos péptidos vasoactivos pueden regular el tono vascular y la función de las células endoteliales, mejorar el estado de envejecimiento de las células endoteliales vasculares y reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares. Algunos péptidos también pueden promover la reparación y regeneración de las células de miocardio, lo que ofrece aplicaciones potenciales en el tratamiento de afecciones como el infarto de miocardio.
Conclusión
El envejecimiento celular, como proceso biológico complejo, influye en la salud y el proceso de envejecimiento del cuerpo. Los péptidos, como clase importante de moléculas bioactivas, desempeñan funciones multifacéticas en la regulación del envejecimiento celular. Al regular la función mitocondrial, intervenir en las vías de señalización relacionadas con el envejecimiento y modular SASP, los péptidos demuestran la capacidad de retrasar el envejecimiento celular.
Fuentes
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