От Cocer Peptides 
1 месяц назад
ВСЕ СТАТЬИ И ИНФОРМАЦИЯ О ПРОДУКЦИИ, ПРЕДОСТАВЛЕННЫЕ НА ЭТОМ ВЕБ-САЙТЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ДЛЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕЛЕЙ.
Продукты, представленные на этом сайте, предназначены исключительно для исследований in vitro. Исследования in vitro (лат. *in glass*, что означает «в стеклянной посуде») проводятся вне человеческого тела. Эти продукты не являются фармацевтическими препаратами, не были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и не должны использоваться для профилактики, лечения или лечения каких-либо заболеваний или недомоганий. Законом строго запрещено вводить эти продукты в организм человека или животного в любой форме.
Обзор
Клеточное старение является важным биологическим процессом в живых организмах и тесно связано с многочисленными физиологическими и патологическими явлениями. С возрастом клеточное старение постепенно накапливается, что приводит к ухудшению функций тканей и органов и вызывает различные возрастные заболевания. Пептиды, как класс важных биоактивных молекул, в последние годы привлекли значительное внимание в области исследований клеточного старения. Исследования показывают, что пептиды играют ключевую роль в регулировании процесса клеточного старения. Изучение взаимосвязи между пептидами и клеточным старением имеет большое значение для выяснения механизмов старения и разработки мер против старения.
Рисунок 1. Механизмы процессов старения кожи. (а) Свободные радикалы и теория окислительного стресса. Митохондрии производят АФК посредством окислительного метаболизма. Чрезмерное количество АФК может повредить митохондриальные структуры и структуры ДНК, что приводит к снижению уровня коллагена и повышению уровня ММП в тканях кожи. ( б ) Теория воспаления. Стареющие фибробласты и кератиноциты секретируют большое количество связанных со старением секреторных фенотипов, включая TNF-α, IL-1, IL-6, IFN-γ и MMP. Эти провоспалительные цитокины вызывают старение клеток кожи, способствуя выработке АФК и активируя сигнальный путь ATM/p53/p21. ( в ) Теория фотостарения. Ультрафиолетовое облучение индуцирует выработку АФК и секрецию ММП, что разрушает компоненты внеклеточного матрикса кожи, такие как коллаген. ( d ) Теория неферментативной гликозиловой химии. Неферментативное гликозилирование представляет собой реакцию между свободными редуцирующими сахарами и свободными аминогруппами белков, ДНК и липидов с образованием КПГ и АФК. Накопление КПГ вместе с АФК может приводить к изменениям гомеостаза клеток и структуры белков.
Клеточное старение
(1) Концепция и характеристики клеточного старения
Клеточное старение относится к состоянию необратимой остановки роста, в которое клетки входят после определенного количества делений или воздействия определенных стрессоров. Он демонстрирует ряд типичных характеристик, таких как изменения морфологии клеток, включая увеличение объема клеток, уплощение и вакуолизацию цитоплазмы; остановка клеточного цикла, при которой клетки больше не пролиферируют; и повышенная активность связанной со старением β-галактозидазы (SA-β-gal), которая в настоящее время является одним из наиболее широко используемых маркеров клеточного старения. Измененный секреторный фенотип, при котором клетки секретируют различные цитокины, хемокины и протеазы, образуя секреторный фенотип, связанный со старением (SASP).
(2) Последствия клеточного старения
Ухудшение функции тканей и органов
Клетки являются основными строительными блоками тканей и органов, а клеточное старение приводит к нарушению функций тканей и органов. В тканях кожи стареющие фибробласты снижают синтез коллагеновых и эластических волокон, в результате чего кожа теряет эластичность, появляются морщины и ухудшается способность к восстановлению. В сердечно-сосудистой системе стареющие эндотелиальные клетки могут привести к уплотнению стенок кровеносных сосудов и снижению эластичности, увеличивая риск сердечно-сосудистых заболеваний. В иммунной системе старение иммунных клеток ослабляет функцию иммунной защиты организма, делая людей более восприимчивыми к инвазии патогенов и снижая их иммунный ответ на вакцины.
Связь с возрастными заболеваниями
Старение клеток считается важным движущим фактором многих возрастных заболеваний. При нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, старение нейронов тесно связано с патологическими процессами, такими как гибель нейронов и нейровоспаление. В обмене веществ старение β-клеток поджелудочной железы может привести к недостаточной секреции инсулина, что влияет на нормальную регуляцию уровня глюкозы в крови. Старение клеток также имеет сложную взаимосвязь с онкогенезом и прогрессированием опухоли. Раннее клеточное старение может действовать как механизм подавления опухоли, предотвращая неограниченную пролиферацию поврежденных клеток. Однако в микроокружении опухоли компоненты SASP, секретируемые стареющими клетками, могут способствовать росту, инвазии и метастазированию опухолевых клеток.
Пептиды
(1) Определение и структура пептидов
Пептиды представляют собой соединения с короткой цепью, образованные аминокислотами, связанными пептидными связями. В зависимости от количества содержащихся в них аминокислотных остатков их можно классифицировать, среди прочего, на дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и полипептиды. Полипептиды представляют собой более длинные, непрерывные и неразветвленные пептидные цепи. Обычно пептидные цепи, содержащие не более 50 аминокислот, относят к пептидам, чтобы отличить их от белков. Все пептидные цепи, за исключением циклических пептидов, имеют N-концевой (аминоконцевой) и С-концевой (карбоксиконцевой) остатки.
(2) Классификация пептидов
Классификация по источнику
Эндогенные пептиды: синтезируются самим организмом и выполняют в организме различные физиологические функции. Нейропептиды, которые участвуют в передаче и регуляции сигналов в нервной системе, включая эндорфины и энкефалины, обладающие обезболивающим и регулирующим настроение действием; гормональные пептиды, такие как инсулин, которые имеют решающее значение для регулирования баланса сахара в крови.
Экзогенные пептиды: полученные из пищи или других внешних источников. Например, некоторые пищевые белки могут гидролизоваться пищеварительными ферментами с образованием биоактивных пептидов, таких как пептиды молока, которые обладают множеством физиологических функций, включая антиоксидантные и иммуномодулирующие эффекты. Пептиды, полученные путем химического синтеза или биотехнологии, также относятся к экзогенным пептидам и обычно используются при разработке лекарств и клинической терапии.
Классификация по функциям
Антиоксидантные пептиды: способны удалять свободные радикалы в организме и уменьшать повреждение клеток, вызванное окислительным стрессом. Например, было показано, что антиоксидантные пептиды рисовых отрубей усиливают активность антиоксидантных ферментов, таких как каталаза (CAT) и глутатионпероксидаза (GSH-Px) в митохондриях тканей сердца и мозга стареющих мышей, индуцированных D-галактозой, снижают уровень делеционных мутаций митохондриальной ДНК в мозге и защищают клетки.
Иммуномодулирующие пептиды: они регулируют иммунную функцию организма, усиливая или подавляя иммунные реакции. Некоторые пептиды, полученные из морских организмов, могут активировать иммунные клетки, усиливать иммунную защиту организма и способствовать сопротивлению патогенным инфекциям и развитию опухолей.
Пептиды, регулирующие клеточный рост: они влияют на клеточные процессы, такие как пролиферация, дифференцировка и апоптоз. Например, эпидермальный фактор роста (EGF) способствует пролиферации и дифференцировке эпидермальных клеток, ускоряя заживление ран.
Роль пептидов в клеточном старении
(1) Регуляция функции митохондрий
Митохондрии играют ключевую роль в производстве клеточной энергии и передаче сигналов, а их дисфункция тесно связана со старением клеток. Пептиды митохондриального происхождения (MDP), такие как гуманин и MOTS-c, играют важную регуляторную роль в процессе клеточного старения. После старения, вызванного репликативным истощением, обработкой доксорубицином или перекисью водорода в первичных фибробластах человека, количество митохондрий увеличивается, уровень дыхания митохондрий повышается, а уровни гуманина и MOTS-c также повышаются. Введение гуманина и MOTS-c умеренно увеличивает митохондриальное дыхание в стареющих клетках, индуцированных доксорубицином, и частично регулирует компоненты SASP через путь JAK, указывая на то, что MDP играют важную роль в митохондриальном энергетическом метаболизме и выработке SASP в стареющих клетках.
Рисунок 2. Масса и энергетика митохондрий изменяются во время старения, индуцированного доксорубицином. (A) Число копий митохондриальной ДНК (мтДНК) в нестареющих (покоящихся) и стареющих клетках. (B) Репрезентативные изображения иммуноокрашивания Tom20 (зеленый; митохондрии) и Hoechst 33258 (синий; ядро) в нестареющих (покоящихся) и стареющих клетках. Масштабная линейка, 20 мкм. Площадь окрашивания Tom20 на клетку измеряли с помощью ImageJ. (C) Уровни клеточного АТФ в нестареющих (покоящихся) и стареющих клетках. (D) Скорость клеточного потребления кислорода (OCR) в нестареющих и стареющих клетках. Базальное дыхание, запасная дыхательная способность и продукция АТФ рассчитываются на основе последовательного введения соединения в соответствии с инструкциями производителя. (E) Скорость внеклеточного закисления (ECAR) в нестареющих (покоящихся) и стареющих клетках.
(2) Влияние на сигнальные пути, связанные со старением
путь p53-p21
Белок p53 является ключевым регулятором клеточного старения. Когда клетки подвергаются воздействию стрессоров, таких как повреждение ДНК, р53 активируется, индуцируя экспрессию р21, что приводит к остановке клеточного цикла на фазе G1, что приводит к клеточному старению. Определенные пептиды могут модулировать путь p53-p21, тем самым влияя на прогрессирование клеточного старения. Некоторые низкомолекулярные пептиды могут взаимодействовать с белком p53, ингибируя его активность и тем самым задерживая клеточное старение. Исследования показали, что специфические пептиды могут блокировать взаимодействие между p53 и MDM2 (белком, который отрицательно регулирует p53), стабилизируя белок p53 и поддерживая его на соответствующем уровне, чтобы избежать чрезмерной активации, ведущей к клеточному старению.
Путь Rb-E2F
Белок Rb — еще один важный белок, регулирующий клеточный цикл, который связывается с фактором транскрипции E2F, ингибируя экспрессию генов, связанных с клеточным циклом. Когда белок Rb фосфорилируется и инактивируется, высвобождается E2F, способствуя переходу клеток в S-фазу для репликации ДНК. Во время клеточного старения изменения в пути Rb-E2F приводят к остановке клеточного цикла. Некоторые пептиды могут регулировать клеточное старение, модулируя состояние фосфорилирования белка Rb или влияя на активность E2F. Некоторые пептиды могут ингибировать фосфорилирование белка Rb, поддерживая стабильность комплекса Rb-E2F и тем самым задерживая клеточное старение.
(III) Регламент SASP
SASP включает, среди прочего, различные цитокины, хемокины и протеазы. Его секреция не только влияет на микроокружение самих стареющих клеток, но также влияет на окружающие ткани и клетки, способствуя воспалительным реакциям и старению тканей. Некоторые пептиды могут регулировать выработку SASP и смягчать его вредные последствия. Также было обнаружено, что некоторые пептиды растительного происхождения регулируют SASP, ингибируя активацию специфических сигнальных путей и снижая экспрессию факторов, связанных с SASP.
Применение пептидов для замедления клеточного старения
(1) Применение в продуктах по уходу за кожей
С растущей обеспокоенностью общественности по поводу старения кожи пептиды нашли широкое применение в индустрии ухода за кожей. Например, некоторые продукты по уходу за кожей, содержащие пептиды, утверждают, что они обладают эффектом против морщин и укрепляют кожу. Исследования показывают, что определенные пептиды могут способствовать синтезу коллагена и повышению эластичности кожи. Пептиды также могут регулировать метаболизм клеток кожи, улучшать барьерную функцию кожи, уменьшать повреждение клеток кожи, вызванное внешними факторами, такими как УФ-излучение, и замедлять процесс старения кожи.
Рисунок 3. Старение кожи от более молодой к более старой.
(2) Применение в разработке лекарств
Лечение нейродегенеративных заболеваний
Разработка пептидных препаратов открывает большие перспективы для решения проблемы старения нейронов при нейродегенеративных заболеваниях. Пептиды, которые регулируют внутриклеточные сигнальные пути, способствуют выживанию нейронов и облегчают восстановление, были разработаны для лечения болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. Определенные пептиды могут ингибировать агрегацию аномальных белков внутри нейронов, уменьшать нейровоспаление и задерживать старение и смерть нейронов. Пептид под названием AC-5216 может ингибировать агрегацию β-амилоидных белков и улучшать когнитивные функции у мышей с моделью болезни Альцгеймера.
Лечение сердечно-сосудистых заболеваний
При лечении сердечно-сосудистых заболеваний пептидные препараты могут воздействовать на такие патологические процессы, как старение эндотелиальных клеток сосудов и старение клеток миокарда. Например, некоторые вазоактивные пептиды могут регулировать тонус сосудов и функцию эндотелиальных клеток, улучшать состояние старения эндотелиальных клеток сосудов и снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний. Некоторые пептиды могут также способствовать восстановлению и регенерации клеток миокарда, предлагая потенциальное применение при лечении таких состояний, как инфаркт миокарда.
Заключение
Старение клеток, как сложный биологический процесс, влияет на здоровье и процесс старения организма. Пептиды, как важный класс биологически активных молекул, играют многогранную роль в регуляции старения клеток. Регулируя функцию митохондрий, вмешиваясь в сигнальные пути, связанные со старением, и модулируя SASP, пептиды демонстрируют способность задерживать старение клеток.
Источники
[1] Калидас С., Сангаранараянан М. В. Пептиды [M] // Калидас С., Сангаранарайан М. В. Биофизическая химия: методы и приложения. Чам: Springer Nature Switzerland, 2023:129-141.
[2] Хе Х, Ван Ф, Су В и др. Прогресс исследований в области старения кожи и активных ингредиентов[J]. Молекулы, 2023,28(14},НОМЕР СТАТЬИ = {5556).DOI:10.3390/molecules28145556.
[3] Алтай Бенетти А., Тарбокс Т., Бенетти С. Современные сведения о разработке и доставке терапевтических и космецевтических средств для стареющей кожи[J]. Косметика, 2023,10(2},НОМЕР СТАТЬИ = {54).DOI:10.3390/cosmetics10020054.
[4] Вонг П. Ф. Редакционная статья: Клеточное старение: причины, последствия и терапевтические возможности [J]. Границы клеточной биологии и биологии развития, 2022, 10:884910.DOI:10.3389/fcell.2022.884910.
[5] Зонари А., Брейс Л.Е., Аль-Катиб К. и др. Сенотерапевтический пептид снижает биологический возраст кожи и улучшает показатели здоровья кожи[J]. Биорксив, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Ким С.Дж., Мехта Х.Х., Ван Дж. и др. Митохондриальные пептиды модулируют функцию митохондрий во время клеточного старения [J]. Старение (Олбани, штат Нью-Йорк), 2018, 10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Гарридо А.М., Беннетт М. Оценка и последствия старения клеток при атеросклерозе[J]. Current Opinion in Lipidology, 2016, 27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.0000000000000327.
