Av Cocer Peptides 
1 månad sedan
ALL ARTIKEL OCH PRODUKTINFORMATION SOM TILLHANDAHÅLLS PÅ DENNA WEBBPLATS ÄR ENDAST FÖR INFORMATIONSSPREDNING OCH UTBILDNINGSÄNDAMÅL.
Produkterna som tillhandahålls på denna webbplats är uteslutande avsedda för in vitro-forskning. In vitro-forskning (latin: *i glas*, vilket betyder i glas) bedrivs utanför människokroppen. Dessa produkter är inte läkemedel, har inte godkänts av US Food and Drug Administration (FDA) och får inte användas för att förebygga, behandla eller bota något medicinskt tillstånd, sjukdom eller åkomma. Det är strängt förbjudet enligt lag att införa dessa produkter i människo- eller djurkroppen i någon form.
Översikt
Cellulärt åldrande är en viktig biologisk process i levande organismer och är nära besläktad med många fysiologiska och patologiska fenomen. När åldern ökar ackumuleras cellulärt åldrande gradvis, vilket leder till att vävnads- och organfunktionen försämras och utlöser olika åldersrelaterade sjukdomar. Peptider, som en klass av viktiga bioaktiva molekyler, har fått stor uppmärksamhet inom området för cellulär åldrandeforskning de senaste åren. Forskning visar att peptider spelar en nyckelroll för att reglera den cellulära åldrandeprocessen. Att utforska sambandet mellan peptider och cellulärt åldrande är av stor betydelse för att belysa mekanismerna för åldrande och utveckla anti-aging-interventioner.
Figur 1. Mekanismer för hudens åldrandeprocesser. (a) Teori om fria radikaler och oxidativ stress. Mitokondrier producerar ROS genom oxidativ metabolism. Överdriven ROS kan skada mitokondriella och DNA-strukturer, vilket leder till en minskning av kollagennivåer och en ökning av MMP-nivåer i hudvävnad. ( b ) Inflammationsteori. Åldrande fibroblaster och keratinocyter utsöndrar ett stort antal senescensassocierade sekretoriska fenotyper, inklusive TNF-a, IL-1, IL-6, IFN-y och MMP. Dessa proinflammatoriska cytokiner inducerar åldrande av hudceller genom att främja ROS-produktion och aktivera ATM/p53/p21-signalvägen. ( c ) Fotoåldringsteori. Ultraviolett bestrålning inducerar produktionen av ROS och utsöndringen av MMP, vilket bryter ned hudens extracellulära matrixkomponenter såsom kollagen. ( d ) Icke-enzymatisk glykosylkemiteori. Icke-enzymatisk glykosylering är en reaktion mellan fria reducerande sockerarter och fria aminogrupper av proteiner, DNA och lipider för att producera AGE och ROS. Ackumuleringen av AGE, tillsammans med ROS, kan leda till förändringar i cellhomeostas och proteinstruktur.
Cellulärt åldrande
(1) Koncept och egenskaper hos cellulärt åldrande
Cellulärt åldrande hänvisar till det irreversibla tillväxtstoppstillstånd som celler kommer in efter att ha genomgått ett visst antal delningar eller utsatts för specifika stressfaktorer. Den uppvisar en serie typiska egenskaper, såsom förändringar i cellmorfologi, inklusive ökad cellvolym, tillplattadhet och vakuolisering av cytoplasman; cellcykelstopp, med celler som inte längre prolifererar; och ökad aktivitet av senescensassocierat β-galaktosidas (SA-β-gal), som för närvarande är en av de mest använda markörerna för cellulär senescens. Förändrad sekretorisk fenotyp, där celler utsöndrar olika cytokiner, kemokiner och proteaser, och bildar den senescensassocierade sekretoriska fenotypen (SASP).
(2) Konsekvenser av cellulär ålderdom
Försämring av vävnads- och organfunktion
Celler är de grundläggande byggstenarna i vävnader och organ, och cellulär åldrande leder till nedsatt vävnads- och organfunktion. I hudvävnad minskar senescenta fibroblaster syntesen av kollagen och elastiska fibrer, vilket gör att huden tappar elasticitet, utvecklar rynkor och har försämrad reparationsförmåga. I det kardiovaskulära systemet kan åldrande endotelceller leda till stelnade blodkärlsväggar och minskad elasticitet, vilket ökar risken för hjärt-kärlsjukdom. I immunsystemet försvagar immuncellernas åldrande kroppens immunförsvarsfunktion, vilket gör individer mer mottagliga för patogeninvasion och minskar deras immunsvar mot vacciner.
Samband med åldersrelaterade sjukdomar
Cellernas åldrande anses vara en viktig drivkraft i många åldersrelaterade sjukdomar. Vid neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom är neuronalt åldrande nära förknippat med patologiska processer som neuronal död och neuroinflammation. Vid diabetes kan åldrandet av pankreas-β-celler leda till otillräcklig insulinsekretion, vilket påverkar normal blodsockerreglering. Cellåldring har också ett komplext samband med tumörbildning och tumörprogression. Tidig cellåldring kan fungera som en tumörundertryckande mekanism, vilket förhindrar obegränsad spridning av skadade celler. I tumörmikromiljön kan emellertid SASP-komponenter som utsöndras av åldrande celler främja tumörcelltillväxt, invasion och metastasering.
Peptider
(1) Definition och struktur av peptider
Peptider är kortkedjiga föreningar som bildas av aminosyror kopplade via peptidbindningar. Baserat på antalet aminosyrarester de innehåller kan de klassificeras i bland annat dipeptider, tripeptider, tetrapeptider och polypeptider. Polypeptider är längre, kontinuerliga och ogrenade peptidkedjor. Vanligtvis klassificeras peptidkedjor som inte innehåller mer än 50 aminosyror som peptider för att skilja dem från proteiner. Alla peptidkedjor, förutom cykliska peptider, har en N-terminal (aminoterminal) och en C-terminal (karboxiterminal) rest.
(2) Klassificering av peptider
Klassificering efter källa
Endogena peptider: syntetiseras av organismen själv och utför olika fysiologiska funktioner i kroppen. Neuropeptider, som deltar i signalöverföring och reglering inom nervsystemet, inklusive endorfiner och enkefaliner, som har smärtstillande och humörreglerande effekter; hormonpeptider, såsom insulin, som är avgörande för att reglera blodsockerbalansen.
Exogena peptider: erhållna från mat eller andra externa källor. Till exempel kan vissa livsmedelsproteiner hydrolyseras av matsmältningsenzymer för att producera bioaktiva peptider, såsom mjölkpeptider, som har flera fysiologiska funktioner, inklusive antioxidant- och immunmodulerande effekter. Peptider framställda genom kemisk syntes eller bioteknik faller också under exogena peptider och används ofta i läkemedelsutveckling och klinisk terapi.
Klassificering efter funktion
Antioxidantpeptider: Kan ta bort fria radikaler i kroppen och minska oxidativ stress-inducerad skada på celler. Till exempel har riskliantioxidantpeptider visat sig öka aktiviteten hos antioxidantenzymer såsom katalas (CAT) och glutationperoxidas (GSH-Px) i mitokondrierna i hjärtat och hjärnvävnaderna hos D-galaktosinducerade åldrade möss, minska nivån av mitokondriella DNA-deletionsmutationer i hjärnan och skydda cellhjärnan.
Immunmodulerande peptider: Dessa reglerar kroppens immunfunktion, förstärker eller undertrycker immunsvar. Vissa peptider som härrör från marina organismer kan aktivera immunceller, förbättra kroppens immunförsvarsförmåga och hjälpa till att motstå patogeninfektioner och tumörutveckling.
Celltillväxtreglerande peptider: Dessa påverkar cellulära processer som proliferation, differentiering och apoptos. Till exempel främjar epidermal tillväxtfaktor (EGF) proliferation och differentiering av epidermala celler, vilket påskyndar sårläkning.
Peptiders roll i cellulärt åldrande
(1) Reglering av mitokondriell funktion
Mitokondrier spelar en nyckelroll i cellulär energiproduktion och signaltransduktion, och deras dysfunktion är nära relaterad till cellulärt åldrande. Mitokondrierhärledda peptider (MDP) såsom humanin och MOTS-c spelar viktiga reglerande roller i den cellulära åldrandeprocessen. Efter senescens inducerad av replikativ utmattning, behandling med doxorubicin eller väteperoxid i primära humana fibroblaster, ökar antalet mitokondriella, mitokondriella respiratoriska nivåer och humanin- och MOTS-c-nivåerna stiger också. Administrering av humanin och MOTS-c ökar måttligt mitokondriell andning i doxorubicin-inducerade åldrande celler och reglerar delvis SASP-komponenter via JAK-vägen, vilket indikerar att MDP spelar en viktig roll i mitokondriell energimetabolism och SASP-produktion i åldrande celler.
Figur 2 Mitokondriell massa och energi förändras under doxorubicin-inducerad senescens. (A) Mitokondriellt DNA (mtDNA) kopienummer i icke-åldrande (vila) och åldrande celler. (B) Representativa bilder av Tom20 (grön; mitokondrier) och Hoechst 33258 (blå; kärna) immunfärgning i icke-åldrande (vila) och åldrande celler. Skalstång, 20 μm. Arean av Tom20-färgning per cell mättes med hjälp av ImageJ. (C) Cellulära ATP-nivåer i icke-åldrande (vila) och åldrande celler. (D) Cellulär syreförbrukningshastighet (OCR) i icke-åldrande och åldrande celler. Basal andning, extra andningskapacitet och ATP-produktion beräknas baserat på den sekventiella injektionen av föreningen enligt tillverkarens instruktioner. (E) Den extracellulära försurningshastigheten (ECAR) i icke-åldrande (vila) och åldrande celler.
(2) Effekter på åldringsrelaterade signalvägar
p53-p21 väg
p53-proteinet är en nyckelregulator för cellulär senescens. När celler utsätts för stressfaktorer som DNA-skada, aktiveras p53, vilket inducerar uttrycket av p21, vilket gör att cellcykeln stannar vid G1-fasen, vilket leder till cellulär senescens. Vissa peptider kan modulera p53-p21-vägen och därigenom påverka utvecklingen av cellulär senescens. Vissa småmolekylära peptider kan interagera med p53-proteinet, hämma dess aktivitet och därigenom fördröja cellulär senescens. Studier har visat att specifika peptider kan blockera interaktionen mellan p53 och MDM2 (ett protein som negativt reglerar p53), stabilisera p53-proteinet och bibehålla det på en lämplig nivå för att undvika överdriven aktivering som leder till cellulär senescens.
Rb-E2F-väg
Rb-proteinet är ett annat viktigt cellcykelreglerande protein som binder till E2F-transkriptionsfaktorn för att hämma uttrycket av cellcykelrelaterade gener. När Rb-proteinet är fosforylerat och inaktiverat frisätts E2F, vilket främjar cellinträde i S-fasen för DNA-replikation. Under cellulär senescens leder förändringar i Rb-E2F-vägen till cellcykelstopp. Vissa peptider kan reglera cellulär senescens genom att modulera fosforyleringstillståndet för Rb-protein eller påverka E2F-aktivitet. Vissa peptider kan hämma Rb-proteinfosforylering, bibehålla stabiliteten hos Rb-E2F-komplexet och därigenom fördröja cellulär senescens.
(III) Reglering av SASP
SASP innefattar bland annat olika cytokiner, kemokiner och proteaser. Dess utsöndring påverkar inte bara mikromiljön av åldrande celler själva utan påverkar också omgivande vävnader och celler, vilket främjar inflammatoriska svar och åldrande vävnader. Vissa peptider kan reglera SASP-produktion och mildra dess skadliga effekter. Vissa växthärledda peptider har också visat sig reglera SASP genom att hämma aktiveringen av specifika signalvägar och minska uttrycket av SASP-relaterade faktorer.
Tillämpningar av peptider för att fördröja cellulärt åldrande
(1) Tillämpningar i hudvårdsprodukter
Med ökande allmänhetens oro över hudens åldrande har peptider funnit en utbredd tillämpning inom hudvårdsindustrin. Vissa hudvårdsprodukter som innehåller peptider hävdar till exempel att de har antirynkor och huduppstramande effekter. Forskning visar att vissa peptider kan främja kollagensyntesen och förbättra hudens elasticitet. Peptider kan också reglera hudcellsmetabolism, förbättra hudbarriärfunktionen, minska skador på hudceller orsakade av yttre faktorer som UV-strålning och bromsa hudens åldrandeprocess.
Figur 3 Åldrande hos yngre till äldre hud.
(2) Tillämpningar inom läkemedelsutveckling
Behandling av neurodegenerativa sjukdomar
Utveckling av peptidläkemedel har ett stort löfte för att ta itu med neuronalt åldrande vid neurodegenerativa sjukdomar. Peptider som reglerar intracellulära signalvägar, främjar neuronal överlevnad och underlättar reparation har utvecklats för behandling av Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom. Vissa peptider kan hämma aggregationen av onormala proteiner i neuroner, minska neuroinflammation och fördröja neuronalt åldrande och död. En peptid som heter AC-5216 kan hämma aggregeringen av β-amyloidproteiner och förbättra den kognitiva funktionen hos modellmöss för Alzheimers sjukdom.
Behandling av kardiovaskulära sjukdomar
Vid behandling av hjärt-kärlsjukdomar kan peptidläkemedel rikta in sig på patologiska processer såsom åldrande av vaskulära endotelceller och åldrande av myokardceller. Till exempel kan vissa vasoaktiva peptider reglera vaskulär tonus och endotelcellernas funktion, förbättra åldrandet av vaskulära endotelceller och minska risken för hjärt-kärlsjukdomar. Vissa peptider kan också främja reparation och regenerering av myokardceller, vilket erbjuder potentiella tillämpningar vid behandling av tillstånd som hjärtinfarkt.
Slutsats
Cellernas åldrande, som en komplex biologisk process, påverkar kroppens hälsa och åldrandeprocess. Peptider, som en viktig klass av bioaktiva molekyler, spelar mångfacetterade roller för att reglera cellernas åldrande. Genom att reglera mitokondriell funktion, ingripa i åldringsrelaterade signalvägar och modulera SASP, visar peptider förmågan att fördröja cellåldring.
Källor
[1] Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Peptider[M]//Kalidas C, Sangaranarayanan M V. Biofysisk kemi: Tekniker och tillämpningar. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023:129-141.
[2] He X, Wan F, Su W, et al. Forskningsframsteg om hudens åldrande och aktiva ingredienser[J]. Molecules, 2023,28(14},ARTIKELNUMMER = {5556).DOI:10.3390/molecules28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Aktuella insikter i formuleringen och leveransen av terapeutiska och kosmetiska medel för åldrande hud[J]. Cosmetics, 2023,10(2},ARTIKELNUMMER = {54).DOI:10.3390/cosmetics10020054.
[4] Wong P F. Redaktionell: Cellulär åldrande: orsaker, konsekvenser och terapeutiska möjligheter[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 minskar hudens biologiska ålder och förbättrar hudens hälsomarkörer[J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J, et al. Mitokondriella peptider modulerar mitokondriell funktion under cellulär senescens [J]. Aging (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Bedömning och konsekvenser av cellåldring vid åderförkalkning[J]. Current Opinion in Lipidology, 2016,27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.00000000000000327.
