Írta: Cocer Peptides 
1 hónapja
AZ EZEN WEBOLDALON NYÚJTOTT MINDEN CIKK ÉS TERMÉKINFORMÁCIÓ KIZÁRÓLAG INFORMÁCIÓTERJESZTÉS ÉS OKTATÁS CÉLJÁT SZOLGÁLJA.
Az ezen a weboldalon található termékek kizárólag in vitro kutatásra szolgálnak. Az in vitro kutatásokat (latinul: *üvegben*, jelentése üvegedényben) az emberi testen kívül végzik. Ezek a termékek nem gyógyszerek, az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) nem hagyta jóvá, és nem használhatók bármilyen egészségügyi állapot, betegség vagy betegség megelőzésére, kezelésére vagy gyógyítására. A törvény szigorúan tilos ezeknek a termékeknek az emberi vagy állati szervezetbe bármilyen formában történő bejuttatását.
Áttekintés
A sejtek öregedése fontos biológiai folyamat az élő szervezetekben, és számos élettani és kóros jelenséggel szorosan összefügg. Az életkor előrehaladtával a sejtek öregedése fokozatosan felhalmozódik, ami a szövetek és szervek működésének hanyatlásához vezet, és különféle, az életkorral összefüggő betegségeket vált ki. A peptidek, mint a fontos bioaktív molekulák osztálya, az elmúlt években jelentős figyelmet kaptak a sejtöregedés-kutatás területén. A kutatások azt mutatják, hogy a peptidek kulcsszerepet játszanak a sejtek öregedési folyamatának szabályozásában. A peptidek és a sejtöregedés kapcsolatának feltárása nagy jelentőséggel bír az öregedés mechanizmusainak feltárása és az öregedésgátló beavatkozások kidolgozása szempontjából.
1. ábra A bőr öregedési folyamatainak mechanizmusai. (a) A szabad gyökök és az oxidatív stressz elmélete. A mitokondriumok oxidatív anyagcsere útján ROS-t termelnek. A túlzott ROS károsíthatja a mitokondriális és DNS-struktúrákat, ami a kollagénszint csökkenéséhez és az MMP-szint növekedéséhez vezethet a bőrszövetben. ( b ) Gyulladáselmélet. Az öregedő fibroblasztok és keratinociták nagyszámú öregedéssel összefüggő szekréciós fenotípust választanak ki, beleértve a TNF-α-t, IL-1-et, IL-6-ot, IFN-y-t és MMP-ket. Ezek a proinflammatorikus citokinek a bőrsejtek öregedését indukálják azáltal, hogy elősegítik a ROS termelést és aktiválják az ATM/p53/p21 jelátviteli útvonalat. ( c ) Fotoöregedés elmélet. Az ultraibolya besugárzás ROS termelését és MMP-k szekrécióját idézi elő, ami lebontja a bőr extracelluláris mátrix komponenseit, például a kollagént. ( d ) Nem enzimatikus glikozil-kémia elmélet. A nem enzimatikus glikoziláció a szabad redukáló cukrok és a fehérjék, a DNS és a lipidek szabad aminocsoportjai közötti reakció AGE és ROS előállítására. Az AGE-k felhalmozódása a ROS-szal együtt változásokat idézhet elő a sejt homeosztázisában és a fehérje szerkezetében.
Cellular Aging
(1) A sejtöregedés fogalma és jellemzői
A sejtek öregedése azt a visszafordíthatatlan növekedési leállási állapotot jelenti, amelybe a sejtek bizonyos számú osztódáson vagy meghatározott stresszhatásoknak való kitétel után kerülnek. Egy sor tipikus jellemzőt mutat, mint például változások a sejtmorfológiában, beleértve a megnövekedett sejttérfogatot, a ellaposodást és a citoplazma vakuolizációját; sejtciklus leállás, a sejtek már nem proliferálnak; valamint az öregedéssel összefüggő β-galaktozidáz (SA-β-gal) megnövekedett aktivitása, amely jelenleg a celluláris öregedés egyik legszélesebb körben használt markere. Megváltozott szekréciós fenotípus, ahol a sejtek különféle citokineket, kemokineket és proteázokat választanak ki, és így kialakul az öregedéssel összefüggő szekréciós fenotípus (SASP).
(2) A celluláris öregedés következményei
A szövetek és szervek működésének romlása
A sejtek a szövetek és szervek alapvető építőkövei, és a sejtek öregedése a szövetek és szervek működésének károsodásához vezet. A bőrszövetben az öregedő fibroblasztok csökkentik a kollagén és az elasztikus rostok szintézisét, aminek következtében a bőr veszít rugalmasságából, ráncok alakulnak ki, és károsodik a javítóképessége. A szív- és érrendszerben az elöregedő endoteliális sejtek merev érfalhoz és csökkent rugalmassághoz vezethetnek, ami növeli a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát. Az immunrendszerben az immunsejtek öregedése gyengíti a szervezet immunvédelmi funkcióját, így az egyének érzékenyebbé válnak a kórokozók inváziójára, és csökken a vakcinákra adott immunválaszuk.
Kapcsolat az életkorral összefüggő betegségekkel
A sejtek öregedését számos életkorral összefüggő betegség fontos hajtóerejének tekintik. Az olyan neurodegeneratív betegségekben, mint az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór, a neuronok öregedése szorosan összefügg olyan kóros folyamatokkal, mint az idegsejtek halála és ideggyulladás. Cukorbetegségben a hasnyálmirigy β-sejtek öregedése elégtelen inzulinszekrécióhoz vezethet, ami befolyásolja a normál vércukorszint szabályozást. A sejtek öregedésének összetett kapcsolata van a daganatképződéssel és a tumor progressziójával is. A sejtek korai öregedése tumorszuppressziós mechanizmusként működhet, megakadályozva a sérült sejtek korlátlan szaporodását. A tumor mikrokörnyezetében azonban az öregedő sejtek által kiválasztott SASP komponensek elősegíthetik a tumorsejtek növekedését, invázióját és metasztázisát.
Peptidek
(1) A peptidek meghatározása és szerkezete
A peptidek rövid szénláncú vegyületek, amelyeket peptidkötésekkel összekapcsolt aminosavak képeznek. A bennük lévő aminosavak száma alapján többek között dipeptidekre, tripeptidekre, tetrapeptidekre és polipeptidekre oszthatók. A polipeptidek hosszabb, folyamatos és el nem ágazó peptidláncok. Általában a legfeljebb 50 aminosavat tartalmazó peptidláncokat peptidek közé sorolják, hogy megkülönböztessék őket a fehérjéktől. A ciklusos peptidek kivételével minden peptidláncnak van egy N-terminális (amino-terminális) és egy C-terminális (karboxi-terminális) oldallánca.
(2) A peptidek osztályozása
Forrás szerinti osztályozás
Endogén peptidek: maga a szervezet szintetizálja, és különféle élettani funkciókat lát el a szervezetben. Neuropeptidek, amelyek részt vesznek a jelátvitelben és az idegrendszeren belüli szabályozásban, beleértve az endorfinokat és enkefalinokat, amelyek fájdalomcsillapító és hangulatszabályozó hatással rendelkeznek; hormonpeptidek, mint például az inzulin, amelyek kulcsfontosságúak a vércukor egyensúlyának szabályozásában.
Exogén peptidek: élelmiszerből vagy más külső forrásból nyerik. Például bizonyos élelmiszer-fehérjéket emésztőenzimek hidrolizálhatnak bioaktív peptidek, például tejpeptidek előállítására, amelyek többféle élettani funkcióval rendelkeznek, beleértve az antioxidáns és immunmoduláló hatásokat. A kémiai szintézissel vagy biotechnológiával előállított peptidek szintén az exogén peptidek körébe tartoznak, és általánosan használják a gyógyszerfejlesztésben és a klinikai terápiában.
Funkció szerinti osztályozás
Antioxidáns peptidek: Képesek megkötni a szabad gyököket a szervezetben és csökkenteni az oxidatív stressz okozta sejtkárosodást. Például kimutatták, hogy a rizskorpa antioxidáns peptidjei fokozzák az antioxidáns enzimek, például a kataláz (CAT) és a glutation-peroxidáz (GSH-Px) aktivitását a D-galaktóz által indukált idős egerek szív- és agyszöveteinek mitokondriumaiban, csökkentik a mitokondriális DNS-deléciók szintjét és védik az agy sejtjeit.
Immunmoduláló peptidek: szabályozzák a szervezet immunműködését, fokozzák vagy elnyomják az immunválaszokat. Egyes tengeri élőlényekből származó peptidek aktiválhatják az immunsejteket, fokozhatják a szervezet immunvédelmi képességeit, és segíthetnek ellenállni a kórokozó fertőzéseknek és a daganatok kialakulásának.
Sejtnövekedést szabályozó peptidek: Ezek befolyásolják a sejtfolyamatokat, például a proliferációt, a differenciálódást és az apoptózist. Például az epidermális növekedési faktor (EGF) elősegíti az epidermális sejtek proliferációját és differenciálódását, felgyorsítva a sebgyógyulást.
A peptidek szerepe a sejtek öregedésében
(1) A mitokondriális működés szabályozása
A mitokondriumok kulcsszerepet játszanak a sejtek energiatermelésében és jelátvitelében, működési zavaruk pedig szorosan összefügg a sejtek öregedésével. A mitokondriumból származó peptidek (MDP-k), mint például a humanin és a MOTS-c, fontos szabályozó szerepet játszanak a sejtek öregedési folyamatában. A replikatív kimerültség, doxorubicin vagy hidrogén-peroxid kezelés által kiváltott öregedést követően az elsődleges humán fibroblasztokban a mitokondriális szám növekszik, a mitokondriális légzésszint emelkedik, valamint a humanin és a MOTS-c szintje is emelkedik. A humanin és a MOTS-c beadása mérsékelten növeli a mitokondriális légzést a doxorubicin által kiváltott öregedő sejtekben, és részben szabályozza a SASP komponenseket a JAK útvonalon keresztül, jelezve, hogy az MDP-k fontos szerepet játszanak a mitokondriális energiaanyagcserében és az öregedő sejtekben a SASP termelésben.
2. ábra A mitokondriális tömeg és energia megváltozik a doxorubicin által kiváltott öregedés során. (A) Mitokondriális DNS (mtDNS) kópiaszáma nem öregedő (nyugalmi) és öregedő sejtekben. (B) Reprezentatív képek a Tom20 (zöld; mitokondriumok) és a Hoechst 33258 (kék; sejtmag) immunfestéséről nem öregedő (nyugalmi) és öregedő sejtekben. Skálaléc, 20 μm. A Tom20 festődés sejtenkénti területét ImageJ segítségével mértük. (C) Celluláris ATP-szintek nem öregedő (nyugalmi) és öregedő sejtekben. (D) Celluláris oxigénfogyasztási ráta (OCR) nem öregedő és öregedő sejtekben. Az alaplégzést, a tartalék légzéskapacitást és az ATP-termelést a sorozatos vegyületinjekció alapján számítják ki a gyártó utasításai szerint. (E) Az extracelluláris savasodási sebesség (ECAR) nem öregedő (nyugalmi) és öregedő sejtekben.
(2) Hatások az öregedéssel kapcsolatos jelátviteli útvonalakra
p53-p21 útvonal
A p53 fehérje a sejtek öregedésének kulcsfontosságú szabályozója. Amikor a sejteket stresszhatásoknak, például DNS-károsodásnak teszik ki, a p53 aktiválódik, indukálva a p21 expresszióját, ami a sejtciklus leállását okozza a G1 fázisban, ami a sejt öregedéséhez vezet. Bizonyos peptidek módosíthatják a p53-p21 útvonalat, ezáltal befolyásolva a sejt öregedésének előrehaladását. Egyes kis molekulájú peptidek kölcsönhatásba léphetnek a p53 fehérjével, gátolják annak aktivitását, és ezáltal késleltetik a sejt öregedését. Tanulmányok kimutatták, hogy a specifikus peptidek blokkolhatják a p53 és az MDM2 (a p53-at negatívan szabályozó fehérje) közötti kölcsönhatást, stabilizálják a p53 fehérjét, és megfelelő szinten tartják, hogy elkerüljék a túlzott mértékű aktiválódást, ami a sejtek öregedéséhez vezet.
Rb-E2F útvonal
Az Rb fehérje egy másik fontos sejtciklust szabályozó fehérje, amely az E2F transzkripciós faktorhoz kötődik, hogy gátolja a sejtciklushoz kapcsolódó gének expresszióját. Amikor az Rb fehérje foszforilálódik és inaktiválódik, az E2F felszabadul, elősegítve a sejt bejutását az S-fázisba a DNS-replikációhoz. A sejtek öregedése során az Rb-E2F útvonal változásai a sejtciklus leállásához vezetnek. Bizonyos peptidek szabályozhatják a sejt öregedését az Rb fehérje foszforilációs állapotának modulálásával vagy az E2F aktivitás befolyásolásával. Egyes peptidek gátolhatják az Rb fehérje foszforilációját, fenntartva az Rb-E2F komplex stabilitását, és ezáltal késleltetve a sejt öregedését.
(III) SASP rendelet
A SASP többek között különféle citokineket, kemokineket és proteázokat tartalmaz. Kiválasztása nemcsak maguknak az öregedő sejtek mikrokörnyezetére hat, hanem a környező szövetekre és sejtekre is, elősegítve a gyulladásos válaszokat és a szövetek öregedését. Egyes peptidek szabályozhatják a SASP termelését és mérsékelhetik annak káros hatásait. Bizonyos növényi eredetű peptidekről azt is megállapították, hogy szabályozzák a SASP-t azáltal, hogy gátolják a specifikus jelátviteli utak aktiválását és csökkentik a SASP-hez kapcsolódó faktorok expresszióját.
A peptidek alkalmazása a sejtek öregedésének késleltetésében
(1) Alkalmazások a bőrápoló termékekben
A bőr öregedésével kapcsolatos növekvő aggodalmak miatt a peptidek széles körben elterjedtek a bőrápoló iparban. Például egyes peptideket tartalmazó bőrápoló termékek ránctalanító és bőrfeszesítő hatásúak. A kutatások azt mutatják, hogy bizonyos peptidek elősegíthetik a kollagénszintézist és fokozhatják a bőr rugalmasságát. A peptidek szabályozhatják a bőrsejtek anyagcseréjét, fokozhatják a bőr barrier funkcióját, csökkenthetik a bőrsejtek külső tényezők, például az UV sugárzás által okozott károsodását, és lassíthatják a bőr öregedési folyamatát.
3. ábra Öregedés fiatalabbtól idősebb bőrön.
(2) Alkalmazások a gyógyszerfejlesztésben
Neurodegeneratív betegségek kezelése
A peptid gyógyszerek fejlesztése nagy ígéretet jelent a neurodegeneratív betegségek idegrendszeri öregedésének kezelésére. Az intracelluláris jelátviteli útvonalakat szabályozó, a neuronok túlélését elősegítő és a gyógyulást elősegítő peptideket fejlesztettek ki az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór kezelésére. Bizonyos peptidek gátolhatják a kóros fehérjék aggregációját az idegsejteken belül, csökkenthetik az ideggyulladást, valamint késleltetik az idegsejtek öregedését és halálát. Az AC-5216 nevű peptid gátolja a β-amiloid fehérjék aggregációját és javítja a kognitív funkciót Alzheimer-kór modell egerekben.
Szív- és érrendszeri betegségek kezelése
A szív- és érrendszeri betegségek kezelésében a peptid gyógyszerek olyan kóros folyamatokat célozhatnak meg, mint az ér endotélsejtek öregedése és a szívizomsejtek öregedése. Például bizonyos vazoaktív peptidek szabályozhatják a vaszkuláris tónust és az endothelsejtek működését, javíthatják a vaszkuláris endothelsejtek öregedési állapotát, és csökkenthetik a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát. Egyes peptidek a szívizomsejtek helyreállítását és regenerálódását is elősegíthetik, potenciális alkalmazásokat kínálva olyan állapotok kezelésében, mint például a szívinfarktus.
Következtetés
A sejtek öregedése, mint összetett biológiai folyamat, befolyásolja a szervezet egészségét és öregedési folyamatait. A peptidek, mint a bioaktív molekulák fontos osztálya, sokrétű szerepet játszanak a sejtek öregedésének szabályozásában. A mitokondriális működés szabályozása, az öregedéssel kapcsolatos jelátviteli útvonalakba való beavatkozás és a SASP modulálása révén a peptidek képesek késleltetni a sejtek öregedését.
Források
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Peptides [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 és mások. Kutatási előrehaladás a bőr öregedésével és az aktív összetevőkkel kapcsolatban[J]. Molecules, 2023,28(14},CIKKSZÁM = {5556).DOI:10.3390/molecules28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Current Insights into the Formulation and Delivery of Therapeutic and Delivery of Therapeutic and Delivery Aging Skin [J]. Kozmetika, 2023,10(2},CIKKSZÁM = {54).DOI:10.3390/cosmetics10020054.
[4] Wong P F. Szerkesztőség: 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. A szenoterápiás peptid csökkenti a bőr biológiai korát és javítja a bőr egészségi állapotát [J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J és mások. A mitokondriális peptidek modulálják a mitokondriális funkciót a sejt öregedése során [J]. Öregedés (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. A sejtek öregedésének értékelése és következményei atherosclerosisban [J]. Current Opinion in Lipidology, 2016,27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.0000000000000327.
