Od Cocer Peptides 
pred mesiacom
VŠETKY ČLÁNKY A INFORMÁCIE O PRODUKTOCH POSKYTOVANÉ NA TEJTO WEBOVEJ STRÁNKE SÚ VÝHRADNE NA ŠÍRENIE INFORMÁCIÍ A VZDELÁVACIE ÚČELY.
Produkty uvedené na tejto webovej stránke sú určené výhradne na výskum in vitro. Výskum in vitro (lat. *v skle*, čo znamená v skle) sa vykonáva mimo ľudského tela. Tieto produkty nie sú liečivá, neboli schválené americkým Úradom pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) a nesmú sa používať na prevenciu, liečbu alebo liečenie akéhokoľvek zdravotného stavu, choroby alebo ochorenia. Vnášať tieto produkty do ľudského alebo zvieracieho tela v akejkoľvek forme je zákonom prísne zakázané.
Prehľad
Starnutie buniek je dôležitý biologický proces v živých organizmoch a úzko súvisí s mnohými fyziologickými a patologickými javmi. S pribúdajúcim vekom sa postupne hromadí starnutie buniek, čo vedie k poklesu funkcie tkanív a orgánov a spúšťa rôzne choroby súvisiace s vekom. Peptidy, ako trieda dôležitých bioaktívnych molekúl, si v posledných rokoch získali významnú pozornosť v oblasti výskumu bunkového starnutia. Výskum naznačuje, že peptidy hrajú kľúčovú úlohu pri regulácii procesu starnutia buniek. Skúmanie vzťahu medzi peptidmi a starnutím buniek má veľký význam pre objasnenie mechanizmov starnutia a vývoj zásahov proti starnutiu.
Obrázok 1. Mechanizmy procesov starnutia kože. (a) Teória voľných radikálov a oxidačného stresu. Mitochondrie produkujú ROS prostredníctvom oxidačného metabolizmu. Nadmerné ROS môže poškodiť mitochondriálne a DNA štruktúry, čo vedie k zníženiu hladiny kolagénu a zvýšeniu hladiny MMP v kožnom tkanive. ( b ) Teória zápalu. Senescentné fibroblasty a keratinocyty vylučujú veľké množstvo senescenčných sekrečných fenotypov, vrátane TNF-a, IL-1, IL-6, IFN-y a MMP. Tieto prozápalové cytokíny indukujú starnutie kožných buniek podporou produkcie ROS a aktiváciou ATM/p53/p21-signalizačnej dráhy. ( c ) Teória fotostarnutia. Ultrafialové ožarovanie indukuje produkciu ROS a sekréciu MMP, ktoré degradujú zložky extracelulárnej matrice kože, ako je kolagén. ( d ) Neenzymatická teória chémie glykozylu. Neenzymatická glykozylácia je reakcia medzi voľnými redukujúcimi cukrami a voľnými aminoskupinami proteínov, DNA a lipidov za vzniku AGE a ROS. Akumulácia AGE spolu s ROS môže viesť k zmenám v bunkovej homeostáze a štruktúre proteínov.
Bunkové starnutie
(1) Pojem a charakteristika bunkového starnutia
Bunkové starnutie sa týka ireverzibilného stavu zastavenia rastu, do ktorého bunky vstupujú po tom, čo prejdú určitým počtom delení alebo sú vystavené špecifickým stresorom. Vykazuje sériu typických charakteristík, ako sú zmeny v morfológii buniek, vrátane zvýšeného objemu buniek, sploštenia a vakuolizácie cytoplazmy; zastavenie bunkového cyklu, pričom bunky sa už nemnožia; a zvýšenú aktivitu β-galaktozidázy spojenej so starnutím (SA-β-gal), ktorá je v súčasnosti jedným z najpoužívanejších markerov bunkovej starnutia. Zmenený sekrečný fenotyp, kde bunky vylučujú rôzne cytokíny, chemokíny a proteázy, čím sa vytvára sekréčný fenotyp spojený so starnutím (SASP).
(2) Dôsledky bunkovej starnutia
Zhoršenie funkcie tkanív a orgánov
Bunky sú základným stavebným kameňom tkanív a orgánov a starnutie buniek vedie k narušeniu funkcie tkanív a orgánov. V kožnom tkanive starnúce fibroblasty znižujú syntézu kolagénových a elastických vlákien, čo spôsobuje stratu elasticity pokožky, tvorbu vrások a zhoršenú schopnosť opravy. V kardiovaskulárnom systéme môžu senescentné endotelové bunky viesť k stuhnutiu stien krvných ciev a zníženiu elasticity, čím sa zvyšuje riziko kardiovaskulárnych ochorení. V imunitnom systéme starnutie imunitných buniek oslabuje imunitnú obrannú funkciu tela, čím sa jednotlivci stávajú náchylnejšími na inváziu patogénov a znižuje sa ich imunitná odpoveď na vakcíny.
Spojenie s chorobami súvisiacimi s vekom
Starnutie buniek sa považuje za dôležitý hnací faktor mnohých chorôb súvisiacich s vekom. Pri neurodegeneratívnych ochoreniach, ako je Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, je starnutie neurónov úzko spojené s patologickými procesmi, ako je smrť neurónov a neurozápal. Pri cukrovke môže starnutie pankreatických β buniek viesť k nedostatočnej sekrécii inzulínu, čo ovplyvňuje normálnu reguláciu glukózy v krvi. Starnutie buniek má tiež komplexný vzťah s tumorigenézou a progresiou tumoru. Skoré starnutie buniek môže pôsobiť ako mechanizmus supresie nádoru, ktorý zabraňuje neobmedzenej proliferácii poškodených buniek. Avšak v mikroprostredí nádoru môžu zložky SASP vylučované senescentnými bunkami podporovať rast nádorových buniek, inváziu a metastázy.
Peptidy
(1) Definícia a štruktúra peptidov
Peptidy sú zlúčeniny s krátkym reťazcom tvorené aminokyselinami spojenými peptidovými väzbami. Na základe počtu aminokyselinových zvyškov, ktoré obsahujú, môžu byť klasifikované okrem iného na dipeptidy, tripeptidy, tetrapeptidy a polypeptidy. Polypeptidy sú dlhšie, súvislé a nerozvetvené peptidové reťazce. Typicky sú peptidové reťazce obsahujúce nie viac ako 50 aminokyselín klasifikované ako peptidy, aby sa odlíšili od proteínov. Všetky peptidové reťazce, okrem cyklických peptidov, majú N-koncový (amino-koncový) a C-koncový (karboxy-koncový) zvyšok.
(2) Klasifikácia peptidov
Klasifikácia podľa zdroja
Endogénne peptidy: syntetizuje si ich samotný organizmus a vykonávajú v tele rôzne fyziologické funkcie. Neuropeptidy, ktoré sa podieľajú na prenose signálu a regulácii v nervovom systéme, vrátane endorfínov a enkefalínov, ktoré majú analgetické účinky a účinky na reguláciu nálady; hormonálne peptidy, ako je inzulín, ktoré sú kľúčové pre reguláciu rovnováhy krvného cukru.
Exogénne peptidy: získané z potravy alebo iných externých zdrojov. Napríklad určité potravinové proteíny môžu byť hydrolyzované tráviacimi enzýmami za vzniku bioaktívnych peptidov, ako sú mliečne peptidy, ktoré majú viacero fyziologických funkcií, vrátane antioxidačných a imunomodulačných účinkov. Peptidy pripravené chemickou syntézou alebo biotechnológiou tiež spadajú pod exogénne peptidy a bežne sa používajú pri vývoji liekov a klinickej terapii.
Klasifikácia podľa funkcie
Antioxidačné peptidy: Schopné zachytávať voľné radikály v tele a znižovať poškodenie buniek spôsobené oxidačným stresom. Napríklad sa ukázalo, že antioxidačné peptidy z ryžových otrúb zvyšujú aktivitu antioxidačných enzýmov, ako je kataláza (CAT) a glutatiónperoxidáza (GSH-Px) v mitochondriách srdca a mozgových tkanív starých myší vyvolaných D-galaktózou, znižujú úroveň mutácií mitochondriálnej delécie DNA v mozgu a chránia bunky.
Imunomodulačné peptidy: Tieto regulujú imunitnú funkciu tela, zosilňujú alebo potláčajú imunitné reakcie. Niektoré peptidy odvodené z morských organizmov môžu aktivovať imunitné bunky, zvýšiť obranyschopnosť organizmu a pomôcť pri odolnosti voči patogénnym infekciám a rozvoju nádorov.
Peptidy regulujúce rast buniek: Tieto ovplyvňujú bunkové procesy, ako je proliferácia, diferenciácia a apoptóza. Napríklad epidermálny rastový faktor (EGF) podporuje proliferáciu a diferenciáciu epidermálnych buniek, čím urýchľuje hojenie rán.
Úloha peptidov pri starnutí buniek
(1) Regulácia mitochondriálnej funkcie
Mitochondrie zohrávajú kľúčovú úlohu v produkcii bunkovej energie a prenose signálov a ich dysfunkcia úzko súvisí so starnutím buniek. Peptidy odvodené z mitochondrií (MDP), ako je humanín a MOTS-c, hrajú dôležitú regulačnú úlohu v procese starnutia buniek. Po starnutí vyvolanom replikatívnym vyčerpaním, liečbou doxorubicínom alebo peroxidom vodíka v primárnych ľudských fibroblastoch sa počet mitochondrií zvyšuje, mitochondriálne respiračné hladiny stúpajú a hladiny humanínu a MOTS-c sa tiež zvyšujú. Podávanie humanínu a MOTS-c mierne zvyšuje mitochondriálne dýchanie v senescentných bunkách indukovaných doxorubicínom a čiastočne reguluje zložky SASP prostredníctvom dráhy JAK, čo naznačuje, že MDP hrajú dôležitú úlohu v mitochondriálnom energetickom metabolizme a produkcii SASP v starnúcich bunkách.
Obrázok 2 Mitochondriálna hmota a energia sú zmenené počas starnutia indukovanej doxorubicínom. (A) Počet kópií mitochondriálnej DNA (mtDNA) v nesenescentných (kľudových) a starnúcich bunkách. (B) Reprezentatívne obrázky imunofarbenia Tom20 (zelená; mitochondrie) a Hoechst 33258 (modrá; jadro) v nesenescentných (kľudových) a starnúcich bunkách. Mierka, 20 μm. Plocha zafarbenia Tom20 na bunku sa merala pomocou ImageJ. (C) Bunkové hladiny ATP v nesenescentných (kľudových) a starnúcich bunkách. (D) Miera bunkovej spotreby kyslíka (OCR) v nesenescentných a starnúcich bunkách. Bazálna respirácia, rezervná respiračná kapacita a produkcia ATP sa vypočítajú na základe sekvenčnej injekcie zlúčeniny podľa pokynov výrobcu. (E) Miera extracelulárnej acidifikácie (ECAR) v nesenescentných (kľudových) a starnúcich bunkách.
(2) Účinky na signálne dráhy súvisiace so starnutím
p53-p21 dráha
Proteín p53 je kľúčovým regulátorom starnutia buniek. Keď sú bunky vystavené stresorom, ako je poškodenie DNA, aktivuje sa p53, čo indukuje expresiu p21, čo spôsobí zastavenie bunkového cyklu vo fáze G1, čo vedie k starnutiu buniek. Niektoré peptidy môžu modulovať dráhu p53-p21, čím ovplyvňujú progresiu bunkovej starnutia. Niektoré peptidy s malou molekulou môžu interagovať s proteínom p53, inhibovať jeho aktivitu a tým oddialiť starnutie buniek. Štúdie ukázali, že špecifické peptidy môžu blokovať interakciu medzi p53 a MDM2 (proteín, ktorý negatívne reguluje p53), stabilizovať proteín p53 a udržiavať ho na vhodnej úrovni, aby sa zabránilo nadmernej aktivácii vedúcej k starnutiu buniek.
Dráha Rb-E2F
Proteín Rb je ďalší dôležitý regulačný proteín bunkového cyklu, ktorý sa viaže na transkripčný faktor E2F, aby inhiboval expresiu génov súvisiacich s bunkovým cyklom. Keď je proteín Rb fosforylovaný a inaktivovaný, uvoľňuje sa E2F, čo podporuje vstup bunky do S fázy na replikáciu DNA. Počas bunkovej starnutia vedú zmeny v dráhe Rb-E2F k zastaveniu bunkového cyklu. Určité peptidy môžu regulovať starnutie buniek moduláciou stavu fosforylácie Rb proteínu alebo ovplyvňovaním aktivity E2F. Niektoré peptidy môžu inhibovať fosforyláciu proteínu Rb, pričom zachovávajú stabilitu komplexu Rb-E2F a tým oneskorujú starnutie buniek.
(III) Nariadenie SASP
SASP obsahuje okrem iného rôzne cytokíny, chemokíny a proteázy. Jeho sekrécia ovplyvňuje nielen mikroprostredie samotných starnúcich buniek, ale ovplyvňuje aj okolité tkanivá a bunky, čím podporuje zápalové reakcie a starnutie tkaniva. Niektoré peptidy môžu regulovať produkciu SASP a zmierniť jej škodlivé účinky. Zistilo sa tiež, že určité peptidy rastlinného pôvodu regulujú SASP inhibíciou aktivácie špecifických signálnych dráh a znížením expresie faktorov súvisiacich so SASP.
Aplikácia peptidov pri oddialení bunkového starnutia
(1) Aplikácie v produktoch starostlivosti o pleť
S rastúcim záujmom verejnosti o starnutie pokožky našli peptidy široké uplatnenie v priemysle starostlivosti o pleť. Napríklad niektoré produkty starostlivosti o pleť obsahujúce peptidy tvrdia, že majú účinky proti vráskam a spevňujú pokožku. Výskum naznačuje, že určité peptidy môžu podporovať syntézu kolagénu a zvyšovať elasticitu pokožky. Peptidy môžu tiež regulovať metabolizmus kožných buniek, posilňujú funkciu kožnej bariéry, znižujú poškodenie kožných buniek spôsobené vonkajšími faktormi, ako je UV žiarenie, a spomaľujú proces starnutia pokožky.
Obrázok 3 Starnutie mladšej až staršej pleti.
(2) Aplikácie vo vývoji liekov
Liečba neurodegeneratívnych chorôb
Vývoj peptidových liekov je veľkým prísľubom pri riešení starnutia neurónov pri neurodegeneratívnych ochoreniach. Peptidy, ktoré regulujú intracelulárne signálne dráhy, podporujú prežitie neurónov a uľahčujú opravu, boli vyvinuté na liečbu Alzheimerovej choroby a Parkinsonovej choroby. Niektoré peptidy môžu inhibovať agregáciu abnormálnych proteínov v neurónoch, znižovať zápal neurónov a odďaľovať starnutie a smrť neurónov. Peptid s názvom AC-5216 môže inhibovať agregáciu p-amyloidných proteínov a zlepšiť kognitívnu funkciu u myší s modelom Alzheimerovej choroby.
Liečba kardiovaskulárnych chorôb
Pri liečbe kardiovaskulárnych ochorení môžu peptidové liečivá zacieliť na patologické procesy, ako je starnutie vaskulárnych endotelových buniek a starnutie buniek myokardu. Napríklad určité vazoaktívne peptidy môžu regulovať vaskulárny tonus a funkciu endotelových buniek, zlepšiť stav starnutia vaskulárnych endotelových buniek a znížiť riziko kardiovaskulárnych ochorení. Niektoré peptidy môžu tiež podporovať opravu a regeneráciu buniek myokardu a ponúkajú potenciálne aplikácie pri liečbe stavov, ako je infarkt myokardu.
Záver
Starnutie buniek ako komplexný biologický proces ovplyvňuje zdravie a proces starnutia organizmu. Peptidy, ako dôležitá trieda bioaktívnych molekúl, zohrávajú mnohostranné úlohy pri regulácii starnutia buniek. Prostredníctvom regulácie mitochondriálnej funkcie, zasahovania do signálnych dráh súvisiacich so starnutím a modulácie SASP peptidy preukazujú schopnosť oddialiť starnutie buniek.
Zdroje
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Peptides[M]//Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Biofyzikálna chémia: Techniky a aplikácie. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023: 129-141.
[2] He X, Wan F, Su W a kol. Pokrok vo výskume starnutia pokožky a aktívnych zložiek[J]. Molekuly, 2023,28(14},ČÍSLO ČLÁNKU = {5556).DOI:10,3390/molekuly28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Aktuálne pohľady na formuláciu a dodávanie terapeutických a kozmeceutických látok pre starnúcu pokožku[J]. Kozmetika, 2023,10(2},ČÍSLO ČLÁNKU = {54).DOI:10.3390/kozmetika10020054.
[4] Wong P F. Editorial: 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. Senoterapeutický peptid znižuje biologický vek pokožky a zlepšuje markery zdravia pokožky[J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J a kol. Mitochondriálne peptidy modulujú mitochondriálnu funkciu počas bunkovej starnutia[J]. Starnutie (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Hodnotenie a dôsledky starnutia buniek pri ateroskleróze[J]. Current Opinion in Lipidology, 2016,27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.0000000000000327.
