Cocer Peptides 
1 kuukausi sitten
KAIKKI TÄMÄN VERKKOSIVUSTON ARTIKKELI JA TUOTETIEDOT ON AINOASTAAN TIEDON LEVITTÄMISEKSI JA KOULUTUSTARKOITUKSESSA.
Tällä sivustolla olevat tuotteet on tarkoitettu yksinomaan in vitro -tutkimukseen. In vitro -tutkimusta (latinaksi: *lasissa*, tarkoittaa lasitavaroita) tehdään ihmiskehon ulkopuolella. Nämä tuotteet eivät ole lääkkeitä, niitä ei ole hyväksynyt Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA), eikä niitä saa käyttää minkään sairauden, sairauden tai vaivan ehkäisyyn, hoitoon tai parantamiseen. Näiden tuotteiden vieminen ihmisen tai eläimen kehoon missään muodossa on lailla ehdottomasti kiellettyä.
Yleiskatsaus
Solujen ikääntyminen on tärkeä biologinen prosessi elävissä organismeissa, ja se liittyy läheisesti lukuisiin fysiologisiin ja patologisiin ilmiöihin. Iän kasvaessa solujen ikääntyminen kertyy vähitellen, mikä johtaa kudosten ja elinten toiminnan heikkenemiseen ja laukaisee erilaisia ikääntymiseen liittyviä sairauksia. Peptidit tärkeiden bioaktiivisten molekyylien luokkana ovat viime vuosina saaneet merkittävää huomiota solujen ikääntymisen tutkimuksessa. Tutkimukset osoittavat, että peptideillä on keskeinen rooli solujen ikääntymisprosessin säätelyssä. Peptidien ja solujen ikääntymisen välisen suhteen tutkiminen on erittäin tärkeää ikääntymisen mekanismien selvittämisessä ja ikääntymisen vastaisten interventioiden kehittämisessä.
Kuva 1. Ihon ikääntymisprosessien mekanismit. (a) Vapaat radikaalit ja oksidatiivisen stressin teoria. Mitokondriot tuottavat ROS:ää oksidatiivisen aineenvaihdunnan kautta. Liiallinen ROS voi vahingoittaa mitokondrio- ja DNA-rakenteita, mikä johtaa kollageenitasojen laskuun ja MMP-tason nousuun ihokudoksessa. ( b ) Tulehdusteoria. Vanhenevat fibroblastit ja keratinosyytit erittävät suuren määrän vanhenemiseen liittyviä eritysfenotyyppejä, mukaan lukien TNF-a, IL-1, IL-6, IFN-y ja MMP. Nämä proinflammatoriset sytokiinit indusoivat ihosolujen vanhenemista edistämällä ROS-tuotantoa ja aktivoimalla ATM/p53/p21-signalointireittiä. ( c ) Valovanhenemisen teoria. Ultraviolettisäteily saa aikaan ROS:n tuotannon ja MMP:iden erittymisen, mikä hajottaa ihon solunulkoisen matriisin komponentteja, kuten kollageenia. ( d ) Ei-entsymaattinen glykosyylikemian teoria. Ei-entsymaattinen glykosylaatio on reaktio vapaiden pelkistävien sokereiden ja proteiinien, DNA:n ja lipidien vapaiden aminoryhmien välillä AGE:n ja ROS:n tuottamiseksi. AGE:iden kertyminen yhdessä ROS:n kanssa voi johtaa muutoksiin solujen homeostaasissa ja proteiinirakenteessa.
Solujen ikääntyminen
(1) Solujen ikääntymisen käsite ja ominaisuudet
Solujen ikääntyminen viittaa peruuttamattomaan kasvupysähdystilaan, johon solut joutuvat käytyään läpi tietyn määrän jakautumista tai altistuttuaan tietyille stressitekijöille. Sillä on sarja tyypillisiä ominaisuuksia, kuten muutoksia solun morfologiassa, mukaan lukien lisääntynyt solutilavuus, litistyminen ja sytoplasman vakuolisoituminen; solusyklin pysähtyminen, jolloin solut eivät enää proliferoi; ja vanhenemiseen liittyvän β-galaktosidaasin (SA-β-gal) lisääntynyt aktiivisuus, joka on tällä hetkellä yksi laajimmin käytetyistä solujen vanhenemisen markkereista. Muuntunut eritysfenotyyppi, jossa solut erittävät erilaisia sytokiinejä, kemokiineja ja proteaaseja muodostaen vanhenemiseen liittyvän sekretorisen fenotyypin (SASP).
(2) Solun vanhenemisen seuraukset
Kudosten ja elinten toiminnan heikkeneminen
Solut ovat kudosten ja elinten perusrakennuspalikoita, ja solujen vanheneminen johtaa kudosten ja elinten toiminnan heikkenemiseen. Ihokudoksessa vanhenevat fibroblastit vähentävät kollageenin ja elastisten kuitujen synteesiä, jolloin iho menettää kimmoisuuttaan, kehittää ryppyjä ja heikentää korjauskykyä. Sydän- ja verisuonijärjestelmässä vanhenevat endoteelisolut voivat johtaa verisuonten seinämien jäykistymiseen ja elastisuuden vähenemiseen, mikä lisää sydän- ja verisuonitautien riskiä. Immuunijärjestelmässä immuunisolujen ikääntyminen heikentää elimistön immuunipuolustustoimintaa, mikä tekee yksilöistä alttiimpia patogeenien tunkeutumiselle ja heikentää heidän immuunivastettansa rokotteille.
Yhteys ikään liittyviin sairauksiin
Solujen ikääntymistä pidetään tärkeänä tekijänä monissa ikään liittyvissä sairauksissa. Hermoston rappeutumissairauksissa, kuten Alzheimerin ja Parkinsonin taudissa, hermosolujen ikääntyminen liittyy läheisesti patologisiin prosesseihin, kuten hermosolujen kuolemaan ja hermoston tulehdukseen. Diabetes haiman β-solujen ikääntyminen voi johtaa riittämättömään insuliinin eritykseen, mikä vaikuttaa normaaliin verensokerin säätelyyn. Solujen vanhenemisella on myös monimutkainen suhde tuumorigeneesiin ja kasvaimen etenemiseen. Varhainen solujen vanheneminen voi toimia kasvaimen suppressiomekanismina ja estää vaurioituneiden solujen rajattoman lisääntymisen. Kuitenkin kasvaimen mikroympäristössä vanhenevien solujen erittämät SASP-komponentit voivat edistää kasvainsolujen kasvua, invaasiota ja etäpesäkkeitä.
Peptidit
(1) Peptidien määritelmä ja rakenne
Peptidit ovat lyhytketjuisia yhdisteitä, jotka muodostuvat peptidisidoksella liittyneistä aminohapoista. Niiden sisältämien aminohappotähteiden lukumäärän perusteella ne voidaan luokitella muun muassa dipeptideiksi, tripeptideiksi, tetrapeptideiksi ja polypeptideiksi. Polypeptidit ovat pidempiä, jatkuvia ja haaroittumattomia peptidiketjuja. Tyypillisesti peptidiketjut, jotka sisältävät enintään 50 aminohappoa, luokitellaan peptideiksi niiden erottamiseksi proteiineista. Kaikilla peptidiketjuilla, paitsi syklisillä peptideillä, on N-terminaalinen (aminoterminaalinen) ja C-terminaalinen (karboksiterminaalinen) tähde.
(2) Peptidien luokitus
Luokittelu lähteen mukaan
Endogeeniset peptidit: elimistö itse syntetisoi ja suorittavat erilaisia fysiologisia toimintoja kehossa. Neuropeptidit, jotka osallistuvat signaalin siirtoon ja säätelyyn hermostossa, mukaan lukien endorfiinit ja enkefaliinit, joilla on kipua lievittäviä ja mielialaa sääteleviä vaikutuksia; hormonipeptidit, kuten insuliini, jotka ovat tärkeitä verensokeritasapainon säätelyssä.
Eksogeeniset peptidit: saatu ruoasta tai muista ulkoisista lähteistä. Ruoansulatusentsyymit voivat esimerkiksi hydrolysoida tiettyjä ruokaproteiineja bioaktiivisten peptidien, kuten maitopeptidien, tuottamiseksi, joilla on useita fysiologisia toimintoja, mukaan lukien antioksidanttiset ja immuunivastetta säätelevät vaikutukset. Kemiallisen synteesin tai bioteknologian avulla valmistetut peptidit kuuluvat myös eksogeenisten peptidien alle ja niitä käytetään yleisesti lääkekehityksessä ja kliinisessä terapiassa.
Luokittelu funktion mukaan
Antioksidanttipeptidit: Pystyy poistamaan vapaita radikaaleja kehosta ja vähentämään oksidatiivisen stressin aiheuttamaa soluvauriota. Esimerkiksi riisileseen antioksidanttipeptidien on osoitettu tehostavan antioksidanttientsyymien, kuten katalaasin (CAT) ja glutationiperoksidaasin (GSH-Px) aktiivisuutta D-galaktoosin indusoimien iäkkäiden hiirten sydämen ja aivokudosten mitokondrioissa, vähentävän mitokondrioiden DNA-deleetiotasoa aivoissa ja suojaavan soluja.
Immuunijärjestelmää moduloivat peptidit: Nämä säätelevät elimistön immuunitoimintaa tehostaen tai tukahduttaen immuunivasteita. Jotkut meren organismeista johdetut peptidit voivat aktivoida immuunisoluja, parantaa kehon immuunipuolustuskykyä ja auttaa vastustamaan patogeenien infektioita ja kasvainten kehittymistä.
Solujen kasvua säätelevät peptidit: Nämä vaikuttavat soluprosesseihin, kuten proliferaatioon, erilaistumiseen ja apoptoosiin. Esimerkiksi epidermaalinen kasvutekijä (EGF) edistää epidermaalisten solujen lisääntymistä ja erilaistumista, mikä nopeuttaa haavan paranemista.
Peptidien rooli solujen ikääntymisessä
(1) Mitokondrioiden toiminnan säätely
Mitokondrioilla on keskeinen rooli solujen energiantuotannossa ja signaalinsiirrossa, ja niiden toimintahäiriö liittyy läheisesti solujen ikääntymiseen. Mitokondrioista johdetuilla peptideillä (MDP:t), kuten humaniinilla ja MOTS-c:llä, on tärkeitä säätelyrooleja solujen ikääntymisprosessissa. Replicatiivisen uupumuksen, doksorubisiini- tai vetyperoksidikäsittelyn aiheuttaman vanhenemisen jälkeen ihmisen primaarisissa fibroblasteissa mitokondrioiden määrä lisääntyy, mitokondrioiden hengitystasot nousevat ja myös humaniini- ja MOTS-c-tasot kohoavat. Humaniinin ja MOTS-c:n antaminen lisää kohtalaisesti mitokondrioiden hengitystä doksorubisiinin indusoimissa vanhenevissa soluissa ja säätelee osittain SASP-komponentteja JAK-reitin kautta, mikä osoittaa, että MDP:illä on tärkeä rooli mitokondrioiden energia-aineenvaihdunnassa ja SASP-tuotannossa vanhenevissa soluissa.
Kuva 2 Mitokondrioiden massa ja energia muuttuvat doksorubisiinin aiheuttaman vanhenemisen aikana. (A) Mitokondriaalisen DNA:n (mtDNA) kopiomäärä ei-vanhenevissa (hiljaissa) ja vanhenevissa soluissa. (B) Edustavia kuvia Tom20:n (vihreä; mitokondriot) ja Hoechst 33258:n (sininen; tuma) immunovärjäytymisestä ei-vanhenevissa (levossa) ja vanhenevissa soluissa. Mittakaava, 20 μm. Tom20-värjäytymisala solua kohti mitattiin käyttämällä ImageJ:tä. (C) Solujen ATP-tasot ei-vanhenevissa (lepotilassa) ja vanhenevissa soluissa. (D) Solujen hapenkulutusnopeus (OCR) ei-vanhenevissa ja vanhenevissa soluissa. Perushengitys, ylimääräinen hengityskapasiteetti ja ATP-tuotanto lasketaan peräkkäisen yhdisteinjektion perusteella valmistajan ohjeiden mukaisesti. (E) Solunulkoinen happamoitumisnopeus (ECAR) ei-vanhenevissa (levähtäneissä) ja vanhenevissa soluissa.
(2) Vaikutukset ikääntymiseen liittyviin signalointireitteihin
p53-p21-reitti
P53-proteiini on solujen vanhenemisen avainsäätelijä. Kun solut altistuvat stressitekijöille, kuten DNA-vaurioille, p53 aktivoituu, mikä saa aikaan p21:n ilmentymisen, mikä saa solusyklin pysähtymään G1-vaiheessa, mikä johtaa solun vanhenemiseen. Tietyt peptidit voivat moduloida p53-p21-reittiä ja siten vaikuttaa solujen vanhenemisen etenemiseen. Jotkut pienimolekyyliset peptidit voivat olla vuorovaikutuksessa p53-proteiinin kanssa, estämällä sen aktiivisuutta ja siten viivästyttäen solujen vanhenemista. Tutkimukset ovat osoittaneet, että spesifiset peptidit voivat estää p53:n ja MDM2:n (proteiini, joka säätelee negatiivisesti p53:a) välisen vuorovaikutuksen, stabiloimalla p53-proteiinin ja pitämällä sen sopivalla tasolla, jotta vältetään liiallinen aktivaatio, joka johtaa solujen vanhenemiseen.
Rb-E2F-reitti
Rb-proteiini on toinen tärkeä solusykliä säätelevä proteiini, joka sitoutuu E2F-transkriptiotekijään solusykliin liittyvien geenien ilmentymisen estämiseksi. Kun Rb-proteiini fosforyloituu ja inaktivoituu, E2F vapautuu, mikä edistää solun pääsyä S-faasiin DNA:n replikaatiota varten. Solujen vanhenemisen aikana muutokset Rb-E2F-reitissä johtavat solusyklin pysähtymiseen. Tietyt peptidit voivat säädellä solujen vanhenemista moduloimalla Rb-proteiinin fosforylaatiotilaa tai vaikuttamalla E2F-aktiivisuuteen. Jotkut peptidit voivat estää Rb-proteiinin fosforylaatiota, ylläpitäen Rb-E2F-kompleksin stabiilisuutta ja siten viivästyttää solujen vanhenemista.
(III) SASP:n asetus
SASP sisältää muun muassa erilaisia sytokiinejä, kemokiineja ja proteaaseja. Sen erittyminen ei vaikuta vain itse ikääntyvien solujen mikroympäristöön, vaan se vaikuttaa myös ympäröiviin kudoksiin ja soluihin edistäen tulehdusvasteita ja kudosten vanhenemista. Jotkut peptidit voivat säädellä SASP:n tuotantoa ja lieventää sen haitallisia vaikutuksia. Tiettyjen kasviperäisten peptidien on myös havaittu säätelevän SASP:tä estämällä spesifisten signalointireittien aktivoitumista ja vähentämällä SASP:hen liittyvien tekijöiden ilmentymistä.
Peptidien sovellukset solujen ikääntymisen hidastamiseen
(1) Sovellukset ihonhoitotuotteissa
Kun yleinen huoli ihon ikääntymisestä on lisääntynyt, peptidit ovat löytäneet laajan sovelluksen ihonhoitoteollisuudessa. Esimerkiksi joillakin peptidejä sisältävillä ihonhoitotuotteilla väitetään olevan ryppyjä ehkäiseviä ja ihoa kiinteytäviä vaikutuksia. Tutkimukset osoittavat, että tietyt peptidit voivat edistää kollageenisynteesiä ja parantaa ihon kimmoisuutta. Peptidit voivat myös säädellä ihosolujen aineenvaihduntaa, tehostaa ihon suojatoimintaa, vähentää ulkoisten tekijöiden, kuten UV-säteilyn, aiheuttamia ihosoluvaurioita ja hidastaa ihon ikääntymisprosessia.
Kuva 3 Ikääntyminen nuoremmalle tai vanhemmalle iholle.
(2) Sovellukset lääkekehityksessä
Neurodegeneratiivisten sairauksien hoito
Peptidilääkekehityksellä on suuri lupaus puuttua hermosolujen ikääntymiseen hermostoa rappeutuvissa sairauksissa. Alzheimerin ja Parkinsonin taudin hoitoon on kehitetty peptidejä, jotka säätelevät solunsisäisiä signalointireittejä, edistävät hermosolujen selviytymistä ja helpottavat korjausta. Tietyt peptidit voivat estää epänormaalien proteiinien aggregaatiota hermosoluissa, vähentää hermoston tulehdusta ja viivyttää hermosolujen ikääntymistä ja kuolemaa. AC-5216-niminen peptidi voi estää β-amyloidiproteiinien aggregaatiota ja parantaa kognitiivista toimintaa Alzheimerin taudin mallihiirissä.
Sydän- ja verisuonitautien hoito
Sydän- ja verisuonisairauksien hoidossa peptidilääkkeet voivat kohdistua patologisiin prosesseihin, kuten verisuonten endoteelisolujen ikääntymiseen ja sydänlihassolujen ikääntymiseen. Tietyt vasoaktiiviset peptidit voivat esimerkiksi säädellä verisuonten sävyä ja endoteelisolujen toimintaa, parantaa verisuonten endoteelisolujen ikääntymistilaa ja vähentää sydän- ja verisuonisairauksien riskiä. Jotkut peptidit voivat myös edistää sydänlihassolujen korjausta ja regeneraatiota tarjoten mahdollisia sovelluksia sairauksien, kuten sydäninfarktin, hoidossa.
Johtopäätös
Solujen ikääntyminen monimutkaisena biologisena prosessina vaikuttaa kehon terveyteen ja ikääntymisprosessiin. Peptideillä, tärkeänä bioaktiivisten molekyylien luokkana, on monipuolinen rooli solujen ikääntymisen säätelyssä. Säätelemällä mitokondrioiden toimintaa, puuttumalla ikääntymiseen liittyviin signalointireitteihin ja moduloimalla SASP:tä peptidit osoittavat kykynsä viivyttää solujen ikääntymistä.
Lähteet
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Peptidit[M]//Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Biophysical Chemistry: Techniques and Applications. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023:129-141.
[2] He X, Wan F, Su W, et ai. Ihon ikääntymisen ja aktiivisten ainesosien tutkimusten edistyminen[J]. Molecules, 2023, 28(14}, ARTIKKELINUMERO = {5556).DOI:10.3390/molecules28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Nykyiset näkemykset ikääntyvän ihon terapeuttisten ja kosmeettisten aineiden formulaatiosta ja toimittamisesta[J]. Kosmetiikka, 2023,10(2},ARTIKKELINUMERO = {54).DOI:10.3390/kosmetiikka10020054.
[4] Wong P F. Pääkirjoitus: 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 ai. Senoterapeuttinen peptidi vähentää ihon biologista ikää ja parantaa ihon terveysmerkkejä[J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J et ai. Mitokondriopeptidit moduloivat mitokondrioiden toimintaa solujen vanhenemisen aikana [J]. Aging (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Solujen vanhenemisen arviointi ja seuraukset ateroskleroosissa [J]. Current Opinion in Lipidology, 2016, 27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.0000000000000327.
