Av Cocer Peptides 
1 måned siden
ALLE ARTIKLER OG PRODUKTINFORMASJON GITT PÅ DETTE NETTSTEDET ER KUN FOR INFORMASJONSSPREDNING OG UTDANNINGSFORMÅL.
Produktene som tilbys på denne nettsiden er utelukkende ment for in vitro-forskning. In vitro-forskning (latin: *i glass*, som betyr i glass) utføres utenfor menneskekroppen. Disse produktene er ikke farmasøytiske produkter, er ikke godkjent av US Food and Drug Administration (FDA), og må ikke brukes til å forebygge, behandle eller kurere noen medisinsk tilstand, sykdom eller lidelse. Det er strengt forbudt ved lov å introdusere disse produktene i menneske- eller dyrekroppen i noen form.
Oversikt
Cellulær aldring er en viktig biologisk prosess i levende organismer og er nært knyttet til en rekke fysiologiske og patologiske fenomener. Etter hvert som alderen øker, akkumuleres cellulær aldring gradvis, noe som fører til nedgang i vev og organfunksjon og utløser ulike aldersrelaterte sykdommer. Peptider, som en klasse av viktige bioaktive molekyler, har fått betydelig oppmerksomhet innen cellulær aldringsforskning de siste årene. Forskning indikerer at peptider spiller en nøkkelrolle i å regulere den cellulære aldringsprosessen. Å utforske forholdet mellom peptider og cellulær aldring er av stor betydning for å belyse mekanismene for aldring og utvikle antialdringsintervensjoner.
Figur 1. Mekanismer for hudaldringsprosesser. (a) Frie radikaler og oksidativt stressteori. Mitokondrier produserer ROS gjennom oksidativ metabolisme. Overdreven ROS kan skade mitokondrie- og DNA-strukturene, noe som fører til en reduksjon i kollagennivåer og en økning i MMP-nivåer i hudvev. ( b ) Betennelsesteori. Senescerende fibroblaster og keratinocytter skiller ut et stort antall senescensassosierte sekretoriske fenotyper, inkludert TNF-α, IL-1, IL-6, IFN-y og MMPs. Disse proinflammatoriske cytokinene induserer hudcellealdring ved å fremme ROS-produksjon og aktivere ATM/p53/p21-signalveien. ( c ) Fotoaldringsteori. Ultrafiolett bestråling induserer produksjon av ROS og sekresjon av MMPs, som bryter ned hudens ekstracellulære matrisekomponenter som kollagen. ( d ) Ikke-enzymatisk glykosylkjemi-teori. Ikke-enzymatisk glykosylering er en reaksjon mellom fritt reduserende sukker og frie aminogrupper av proteiner, DNA og lipider for å produsere AGE og ROS. Akkumulering av AGE, sammen med ROS, kan føre til endringer i cellens homeostase og proteinstruktur.
Cellulær aldring
(1) Konsept og kjennetegn ved cellulær aldring
Cellulær aldring refererer til den irreversible vekststanstilstanden som celler kommer inn etter å ha gjennomgått et visst antall delinger eller blitt utsatt for spesifikke stressfaktorer. Den viser en rekke typiske egenskaper, som endringer i cellemorfologi, inkludert økt cellevolum, utflating og vakuolisering av cytoplasma; cellesyklusstans, med celler som ikke lenger prolifererer; og økt aktivitet av senescensassosiert β-galaktosidase (SA-β-gal), som for tiden er en av de mest brukte markørene for cellulær senescens. Endret sekretorisk fenotype, der celler skiller ut forskjellige cytokiner, kjemokiner og proteaser, og danner den senescensassosierte sekretoriske fenotypen (SASP).
(2) Konsekvenser av cellulær alderdom
Forringelse av vev og organfunksjon
Celler er de grunnleggende byggesteinene i vev og organer, og cellulær senescens fører til nedsatt vevs- og organfunksjon. I hudvev reduserer aldrende fibroblaster syntesen av kollagen og elastiske fibre, noe som fører til at huden mister elastisitet, utvikler rynker og har nedsatt reparasjonsevne. I det kardiovaskulære systemet kan aldrende endotelceller føre til stive blodkarvegger og redusert elastisitet, noe som øker risikoen for hjerte- og karsykdommer. I immunsystemet svekker aldring av immunceller kroppens immunforsvarsfunksjon, noe som gjør individer mer utsatt for patogeninvasjon og reduserer deres immunrespons på vaksiner.
Forening med aldersrelaterte sykdommer
Cellealdring regnes som en viktig drivfaktor i mange aldersrelaterte sykdommer. Ved nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers sykdom og Parkinsons sykdom er nevronal aldring nært forbundet med patologiske prosesser som nevronal død og nevroinflammasjon. Ved diabetes kan aldring av bukspyttkjertelens β-celler føre til utilstrekkelig insulinsekresjon, noe som påvirker normal blodsukkerregulering. Cellesenescens har også et komplekst forhold til tumorgenese og tumorprogresjon. Tidlig cellealdring kan fungere som en tumorundertrykkelsesmekanisme, og forhindrer ubegrenset spredning av skadede celler. I tumormikromiljøet kan imidlertid SASP-komponenter utskilt av senescentceller fremme tumorcellevekst, invasjon og metastase.
Peptider
(1) Definisjon og struktur av peptider
Peptider er kortkjedede forbindelser dannet av aminosyrer koblet via peptidbindinger. Basert på antall aminosyrerester de inneholder, kan de klassifiseres i blant annet dipeptider, tripeptider, tetrapeptider og polypeptider. Polypeptider er lengre, kontinuerlige og uforgrenede peptidkjeder. Vanligvis klassifiseres peptidkjeder som ikke inneholder mer enn 50 aminosyrer som peptider for å skille dem fra proteiner. Alle peptidkjeder, bortsett fra sykliske peptider, har en N-terminal (aminoterminal) og en C-terminal (karboksyterminal) rest.
(2) Klassifisering av peptider
Klassifisering etter kilde
Endogene peptider: syntetisert av organismen selv og utfører ulike fysiologiske funksjoner i kroppen. Nevropeptider, som deltar i signaloverføring og regulering i nervesystemet, inkludert endorfiner og enkefaliner, som har smertestillende og humørregulerende effekter; hormonpeptider, som insulin, som er avgjørende for å regulere blodsukkerbalansen.
Eksogene peptider: hentet fra mat eller andre eksterne kilder. For eksempel kan visse matproteiner hydrolyseres av fordøyelsesenzymer for å produsere bioaktive peptider, som melkepeptider, som har flere fysiologiske funksjoner, inkludert antioksidant- og immunmodulerende effekter. Peptider fremstilt gjennom kjemisk syntese eller bioteknologi faller også inn under eksogene peptider og brukes ofte i medikamentutvikling og klinisk terapi.
Klassifisering etter funksjon
Antioksidantpeptider: I stand til å fjerne frie radikaler i kroppen og redusere oksidativt stress-indusert skade på cellene. For eksempel har riskli-antioksidantpeptider vist seg å øke aktiviteten til antioksidantenzymer som katalase (CAT) og glutationperoksidase (GSH-Px) i mitokondriene til hjerte- og hjernevev til D-galaktose-induserte gamle mus, redusere nivået av mitokondrielle DNA-delesjonsmutasjoner i hjernen, og beskytte cellehjernen.
Immunmodulerende peptider: Disse regulerer kroppens immunfunksjon, forsterker eller undertrykker immunresponser. Noen peptider avledet fra marine organismer kan aktivere immunceller, forbedre kroppens immunforsvarsevne og hjelpe til med å motstå patogeninfeksjoner og tumorutvikling.
Cellevekstregulerende peptider: Disse påvirker cellulære prosesser som spredning, differensiering og apoptose. For eksempel fremmer epidermal vekstfaktor (EGF) spredning og differensiering av epidermale celler, og akselererer sårheling.
Peptidenes rolle i cellulær aldring
(1) Regulering av mitokondriell funksjon
Mitokondrier spiller en nøkkelrolle i cellulær energiproduksjon og signaloverføring, og deres funksjonssvikt er nært knyttet til cellulær aldring. Mitokondrier-avledede peptider (MDP) som humanin og MOTS-c spiller viktige regulatoriske roller i den cellulære aldringsprosessen. Etter senescens indusert av replikativ utmattelse, behandling med doksorubicin eller hydrogenperoksid i primære humane fibroblaster, øker mitokondrieantallet, mitokondrielle respiratoriske nivåer øker, og humanin- og MOTS-c-nivåer øker også. Administrering av humanin og MOTS-c øker moderat mitokondriell respirasjon i doxorubicin-induserte senescentceller og regulerer delvis SASP-komponenter via JAK-banen, noe som indikerer at MDP-er spiller en viktig rolle i mitokondriell energimetabolisme og SASP-produksjon i senescentceller.
Figur 2 Mitokondriell masse og energi er endret under doxorubicin-indusert senescens. (A) Mitokondrielt DNA (mtDNA) kopinummer i ikke-senescent (hvilende) og senescent celler. (B) Representative bilder av Tom20 (grønn; mitokondrier) og Hoechst 33258 (blå; kjerne) immunfarging i ikke-senescent (stille) og senescent celler. Målestokk, 20 μm. Arealet av Tom20-farging per celle ble målt ved bruk av ImageJ. (C) Cellulære ATP-nivåer i ikke-senescent (hvilende) og senescent celler. (D) Cellulær oksygenforbrukshastighet (OCR) i ikke-senescente og senescent celler. Basal respirasjon, reserverespirasjonskapasitet og ATP-produksjon beregnes basert på den sekvensielle sammensatteinjeksjonen i henhold til produsentens instruksjoner. (E) Den ekstracellulære forsuringshastigheten (ECAR) i ikke-senescent (hvilende) og senescent celler.
(2) Effekter på aldringsrelaterte signalveier
p53-p21-vei
p53-proteinet er en nøkkelregulator for cellulær senescens. Når celler utsettes for stressfaktorer som DNA-skade, aktiveres p53, noe som induserer ekspresjonen av p21, noe som får cellesyklusen til å stoppe ved G1-fasen, noe som fører til cellulær senescens. Visse peptider kan modulere p53-p21-banen, og dermed påvirke progresjonen av cellulær senescens. Noen småmolekylære peptider kan samhandle med p53-proteinet, hemme dets aktivitet og derved forsinke cellulær senescens. Studier har vist at spesifikke peptider kan blokkere interaksjonen mellom p53 og MDM2 (et protein som negativt regulerer p53), stabilisere p53-proteinet og opprettholde det på et passende nivå for å unngå overdreven aktivering som fører til cellulær senescens.
Rb-E2F-vei
Rb-proteinet er et annet viktig cellesyklusregulerende protein som binder seg til E2F-transkripsjonsfaktoren for å hemme ekspresjonen av cellesyklusrelaterte gener. Når Rb-proteinet er fosforylert og inaktivert, frigjøres E2F, noe som fremmer celleinntreden i S-fasen for DNA-replikasjon. Under cellulær senescens fører endringer i Rb-E2F-banen til cellesyklusstans. Visse peptider kan regulere cellulær senescens ved å modulere fosforyleringstilstanden til Rb-protein eller påvirke E2F-aktivitet. Noen peptider kan hemme Rb-proteinfosforylering, opprettholde stabiliteten til Rb-E2F-komplekset og derved forsinke cellulær senescens.
(III) Regulering av SASP
SASP omfatter blant annet forskjellige cytokiner, kjemokiner og proteaser. Dens sekresjon påvirker ikke bare mikromiljøet til senescerende celler selv, men påvirker også omkringliggende vev og celler, og fremmer inflammatoriske responser og vevsaldring. Noen peptider kan regulere SASP-produksjonen og dempe dens skadelige effekter. Visse planteavledede peptider har også blitt funnet å regulere SASP ved å hemme aktiveringen av spesifikke signalveier og redusere uttrykket av SASP-relaterte faktorer.
Anvendelser av peptider for å forsinke cellulær aldring
(1) Bruksområder i hudpleieprodukter
Med økende offentlig bekymring for aldring av huden, har peptider funnet utbredt bruk i hudpleieindustrien. For eksempel hevder noen hudpleieprodukter som inneholder peptider å ha anti-rynke og hudoppstrammende effekter. Forskning indikerer at visse peptider kan fremme kollagensyntese og forbedre hudens elastisitet. Peptider kan også regulere hudcellemetabolismen, forbedre hudbarrierefunksjonen, redusere skade på hudceller forårsaket av eksterne faktorer som UV-stråling, og bremse hudens aldringsprosess.
Figur 3 Aldring hos yngre til eldre hud.
(2) Applikasjoner i legemiddelutvikling
Behandling av nevrodegenerative sykdommer
Utvikling av peptidmedikamenter gir store løfter for å håndtere nevronal aldring ved nevrodegenerative sykdommer. Peptider som regulerer intracellulære signalveier, fremmer nevronal overlevelse og letter reparasjon er utviklet for behandling av Alzheimers sykdom og Parkinsons sykdom. Visse peptider kan hemme aggregeringen av unormale proteiner i nevroner, redusere nevroinflammasjon og forsinke nevronal aldring og død. Et peptid kalt AC-5216 kan hemme aggregeringen av β-amyloidproteiner og forbedre kognitiv funksjon hos Alzheimers sykdomsmodellmus.
Behandling av kardiovaskulære sykdommer
Ved behandling av kardiovaskulære sykdommer kan peptidmedisiner målrette mot patologiske prosesser som vaskulær endotelcellealdring og myokardcellealdring. For eksempel kan visse vasoaktive peptider regulere vaskulær tonus og endotelcellefunksjon, forbedre aldringstilstanden til vaskulære endotelceller og redusere risikoen for kardiovaskulære sykdommer. Noen peptider kan også fremme reparasjon og regenerering av myokardceller, og tilbyr potensielle anvendelser i behandlingen av tilstander som hjerteinfarkt.
Konklusjon
Cellealdring, som en kompleks biologisk prosess, påvirker helsen og aldringsprosessen til kroppen. Peptider, som en viktig klasse av bioaktive molekyler, spiller mangefasetterte roller i å regulere cellealdring. Gjennom å regulere mitokondriell funksjon, intervenere i aldringsrelaterte signalveier og modulere SASP, demonstrerer peptider evnen til å forsinke cellealdring.
Kilder
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Peptider[M]//Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Biofysisk kjemi: Teknikker og anvendelser. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023:129-141.
[2] He X, Wan F, Su W, et al. Forskningsfremgang på hudaldring og aktive ingredienser[J]. Molecules, 2023,28(14},ARTIKKELNUMMER = {5556).DOI:10.3390/molekyler28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Nåværende innsikt i formuleringen og leveringen av terapeutiske og kosmetiske midler for aldrende hud[J]. Cosmetics, 2023,10(2},ARTIKKELNUMMER = {54).DOI:10.3390/cosmetics10020054.
[4] Wong P F. Redaksjonell: 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. Senoterapeutisk peptid reduserer hudens biologiske alder og forbedrer hudhelsemarkører[J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J, et al. Mitokondrielle peptider modulerer mitokondriell funksjon under cellulær senescens [J]. Aldring (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Vurdering og konsekvenser av cellesenescens ved aterosklerose[J]. Current Opinion in Lipidology, 2016,27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.00000000000000327.
