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
Åldrande kännetecknas av den gradvisa nedgången av fysiologiska funktioner och ökad mottaglighet för sjukdomar. Att förstå tecken och egenskaper hos åldrande är avgörande för att klargöra de biologiska mekanismerna för åldrande och utveckla strategier för att bromsa åldrandet och förhindra relaterade sjukdomar.
Figur 1. Anti-rynkmekanism.
Tecken och egenskaper hos åldrande
(1) Genomisk instabilitet
Genomisk instabilitet är en viktig drivkraft för åldrande. Ackumuleringen av DNA-skador härrör från endogena faktorer såsom reaktiva syrearter (ROS) som produceras under metaboliska processer, såväl som exogena faktorer som ultraviolett strålning och kemikalier. När organismer åldras minskar effektiviteten hos DNA-reparationsmekanismerna, vilket leder till olösta DNA-skador. Om dubbelsträngade DNA-avbrott inte repareras korrekt kan de resultera i kromosomala strukturella abnormiteter och genomarrangemang, vilket påverkar genuttryck och cellulär funktion. I åldrande celler minskar förändringar i uttrycket av nyckelproteiner i reaktionsvägen för DNA-skada cellens tolerans mot DNA-skador, vilket påskyndar åldringsprocessen. Denna genomiska instabilitet påverkar inte bara normal cellulär funktion utan är också nära förknippad med uppkomsten och progressionen av olika åldersrelaterade sjukdomar såsom cancer och neurodegenerativa sjukdomar.
(2) Telomernötning
Telomerer är repetitiva DNA-sekvenser i ändarna av kromosomerna som fungerar som skyddande lock och förhindrar sammansmältning och nedbrytning av kromosomändar. Under celldelning förkortas telomererna gradvis eftersom DNA-polymeras inte helt kan replikera ändarna av kromosomerna. När telomererna förkortas till en viss grad, går celler in i ett åldrande tillstånd eller genomgår apoptos. Detta beror på att korta telomerer känns igen av celler som DNA-skador, vilket aktiverar cellcykelkontrollpunkter för att förhindra ytterligare celldelning. Telomeras kan förlänga telomerlängden, men dess aktivitet är låg i de flesta somatiska celler. När åldern ökar fortsätter telomererna att förkortas och blir en viktig markör för cellulär åldrande. Vissa studier har funnit att aktivering av telomeras eller användning av genterapi för att förlänga telomerlängden i viss mån kan fördröja cellulär åldrande, vilket ger nya insikter för forskning mot åldrande.
(3) Epigenetiska förändringar
Epigenetisk reglering spelar en nyckelroll i den spatiotemporala specificiteten av genuttryck, och åldringsprocessen åtföljs av utbredda epigenetiska förändringar. Förändringar i DNA-metyleringsmönster är en av de vanligaste epigenetiska förändringarna. Under åldrandet minskar de totala DNA-metyleringsnivåerna, men vissa specifika genpromotorregioner uppvisar hypermetylering, vilket leder till att dessa gener tystas. Gener relaterade till cellcykelreglering, DNA-reparation etc. upplever minskat uttryck på grund av promotorhypermetylering, vilket påverkar normala cellulära funktioner. Histonmodifieringar som acetylering och metylering genomgår också förändringar, vilket påverkar kromatinstruktur och gentillgänglighet. Dessa epigenetiska förändringar kan reglera cellulära processer såsom proliferation, differentiering och åldrande genom att påverka genuttrycket, och epigenetiska förändringar uppvisar en grad av reversibilitet, vilket ger potentiella mål för åldrande intervention.
(4) Förlust av proteinhomeostas
Proteinhomeostas är grunden för att upprätthålla normal cellulär funktion, som involverar processer som proteinveckning, transport och nedbrytning. Med åldern blir mekanismerna för proteinhomeostas i celler gradvis obalanserade. Uttrycket och funktionen av molekylära chaperoner som värmechockproteiner minskar, vilket förhindrar nysyntetiserade proteiner från att vika sig korrekt, vilket leder till ackumulering av felveckade proteiner i celler. Funktionerna hos proteasom- och autofagi-lysosomala systemen försämras också, vilket minskar deras förmåga att rensa felveckade och skadade proteiner. Ackumuleringen av dessa onormala proteiner bildar aggregat som stör normala fysiologiska processer i celler, aktiverar intracellulära stresssignaleringsvägar och leder till cellulärt åldrande. Vid neurodegenerativa sjukdomar ackumuleras felveckade proteiner som β-amyloid- och tau-proteiner i stora mängder, vilket orsakar neuronal dysfunktion och död, vilket är nära relaterat till förlusten av proteinhomeostas under åldringsprocessen.
(5) Dysregulation av näringsämnessignalering
Näringsavkänningsvägar spelar en nyckelroll i celltillväxt, metabolism och åldrande. Ta mTOR-vägen (däggdjursmål för rapamycin) som ett exempel; den kan känna av näringstillståndet i celler och reglera processer som proteinsyntes, celltillväxt och autofagi. När näringsämnen är rikliga, aktiveras mTOR, vilket främjar celltillväxt och proliferation; överdriven aktivering av mTOR-vägen är dock associerad med åldrande, eftersom den hämmar autofagi, vilket leder till ackumulering av skadade organeller och proteiner, samtidigt som det främjar inflammatoriska svar. Måttlig kalorirestriktion kan hämma mTOR-aktivitet, aktivera autofagi och rensa cellulärt avfall och därigenom sakta ner åldrandet. Den insulin/insulinliknande tillväxtfaktor-1 (IGF-1) signalvägen är också nära relaterad till näringsämnesreglering och åldrande; dysregulation av denna väg påverkar cellulär metabolism och livslängd. Genom att reglera näringsavkänningsvägar kan cellulära metaboliska tillstånd förbättras och därigenom sakta ner åldrandeprocessen.
(6) Mitokondriell dysfunktion
Mitokondrier, som cellulära kraftverk, spelar en central roll i åldringsprocessen. Med stigande ålder genomgår mitokondriernas struktur och funktion betydande förändringar. Mitokondriellt DNA (mtDNA), som saknar histonskydd och ligger nära ROS-produktionsplatser, är benäget att få oxidativ skada, vilket leder till ackumulering av mtDNA-mutationer. Dessa mutationer försämrar funktionen hos mitokondriella respiratoriska kedjekomplex, minskar ATP-produktionseffektiviteten och ökar ROS-produktionen. Överdriven ROS skadar mitokondrier och andra biomolekyler i celler ytterligare, vilket skapar en ond cirkel. Obalanser i mitokondriell dynamik (inklusive fusion och fission) påverkar också mitokondriell funktion och distribution. I åldrande celler resulterar överdriven mitokondriell fission i korta, fragmenterade mitokondrier med nedsatt funktion. Mitokondriell dysfunktion-inducerade abnormiteter i energimetabolismen och ökad oxidativ stress är nyckelfunktioner i cellulärt och organismalt åldrande, nära förknippade med uppkomsten och progressionen av olika åldersrelaterade sjukdomar såsom hjärt-kärlsjukdomar och neurodegenerativa sjukdomar.
(7) Cellulär senescens
Cellulär senescens hänvisar till förlust av proliferativ kapacitet och inträde i ett relativt stabilt, irreversibelt tillstånd av tillväxtstopp. Åldrande celler uppvisar unika fenotypiska egenskaper, inklusive ökad cellvolym, tillplattad morfologi och förhöjd β-galaktosidasaktivitet. De utlösande mekanismerna för cellulär senescens är olika, inklusive telomerförkortning, DNA-skada och oxidativ stress. Åldrande celler utsöndrar en serie cytokiner, kemokiner och proteaser och bildar en åldringsassocierad sekretorisk fenotyp (SASP). SASP utövar inte bara parakrina effekter på omgivande celler, inducerar inflammatoriska svar och extracellulär matrix-ombyggnad, utan kan också främja vävnadsfibros och bildandet av tumörens mikromiljö. Medan cellulär senescens kan undertrycka tumörcellsproliferation i viss utsträckning, kan den långsiktiga ackumuleringen av senescerande celler i kroppen negativt påverka vävnads- och organfunktionen, vilket påskyndar åldringsprocessen.
(8) Stamcellsutmattning
Stamceller har förmågan att självförnya och differentiera till olika celltyper, vilket spelar en avgörande roll i utvecklingen, underhållet och reparationen av vävnader och organ. När åldern ökar minskar stamcellsfunktionen gradvis, med minskad självförnyelseförmåga och begränsad differentieringspotential. Under åldringsprocessen störs balansen mellan hematopoetisk stamcellsdifferentiering till olika blodcellslinjer, vilket leder till nedsatt immunförsvarsfunktion. Proliferationen och differentieringsförmågan hos mesenkymala stamceller försvagas också, vilket påverkar reparationen och regenereringen av ben, brosk och fettvävnader. Orsakerna till stamcellsutmattning inkluderar förändringar i mikromiljön, dysreglering av intracellulära signalvägar och ackumulering av DNA-skador. Förlusten av stamcellsfunktion minskar reparationskapaciteten hos vävnader och organ, vilket gör dem oförmögna att effektivt svara på skador och sjukdomar, vilket leder till kroppsligt åldrande.
(9) Förändringar i intracellulär kommunikation
Intercellulär kommunikation är avgörande för att upprätthålla homeostasen av vävnader och organ. Under åldringsprocessen genomgår intracellulär kommunikation betydande förändringar. När åldern ökar minskar kommunikationen mellan cellerna mellan cellerna, vilket påverkar materialutbytet och signalöverföringen mellan cellerna. Dessutom förändras det endokrina systemets funktion, vilket leder till hormonell obalans. Förändringar i utsöndringen och verkan av hormoner som insulin och tillväxthormon påverkar systemisk metabolism och cellulär funktion. Aktiveringen av inflammatoriska signalvägar är en annan viktig aspekt av förändrad intracellulär kommunikation. Åldrande celler utsöndrar SASP-faktorer som utlöser kroniska inflammatoriska svar, vilket stör normal intercellulär kommunikation och vävnadens mikromiljö. Dessa förändringar i intracellulär kommunikation leder till dysfunktionell koordination mellan vävnader och organ, och främjar därigenom fortskridandet av åldrandet.
Sammankopplingen av åldrande markörer och egenskaper
De olika markörerna och egenskaperna för åldrande är inte isolerade utan är sammanlänkade och ömsesidigt inflytelserika, vilket tillsammans driver åldrandeprocessen. Genomisk instabilitet leder till DNA-skador, vilket i sin tur utlöser cellulärt åldrande och stamcellsutmattning. Telomerförslitning aktiverar också DNA-skadesvaret, vilket förvärrar genomisk instabilitet. Epigenetiska förändringar kan påverka genuttrycket och därigenom reglera processer som proteinhomeostas, näringsämnesreglering och mitokondriell funktion. Mitokondriell dysfunktion-inducerad ROS kan ytterligare skada DNA, vilket leder till genomisk instabilitet, samtidigt som det påverkar intracellulära signalvägar och förändrar intercellulär kommunikation. Cellulär senescens och stamcellsutmattning försämrar vävnadsreparation och regenerativ förmåga, medan förändringar i vävnadens mikromiljö i sin tur påverkar cellulär åldrande och stamcellsfunktion.
Tillämpning av åldrande markörer och egenskaper i hälsa och sjukdom
(1) Som biomarkörer
Åldringsmarkörer och egenskaper kan fungera som biomarkörer för att bedöma en individs grad av åldrande och hälsotillstånd. Genom att till exempel mäta telomerlängd, DNA-metyleringsmönster och mitokondriella funktionsindikatorer är det möjligt att förutsäga en individs biologiska ålder och risken att i viss utsträckning utveckla åldersrelaterade sjukdomar. Dessa biomarkörer hjälper till att tidigt upptäcka potentiella hälsoproblem, vilket ger en grund för personlig hälsohantering och intervention. I förebyggandet av hjärt-kärlsjukdomar hjälper upptäcka inflammationsrelaterade åldrande biomarkörer i blodet att identifiera högriskindivider och möjliggör tidiga ingripanden, såsom livsstilsjusteringar eller läkemedelsbehandling.
(2) Mål för läkemedelsutveckling
De olika markörerna och egenskaperna för åldrande ger rikliga mål för läkemedelsutveckling. För genomisk instabilitet kan läkemedel som främjar DNA-reparation utvecklas; för telomernötning kan läkemedel som aktiverar telomeras eller skyddar telomerer utforskas; för förlust av proteinhomeostas kan läkemedel som förbättrar molekylär chaperonfunktion eller främjar proteinnedbrytning utvecklas etc. Under de senaste åren har forskning om rapamycin och dess analoger inriktat på mTOR-vägen gjort betydande framsteg när det gäller att bromsa åldrandet och förlänga livslängden, vilket ger en framgångsrik modell för utveckling av läkemedel mot åldrande. För cellulärt åldrande kan utveckling av läkemedel som kan rensa senescentceller eller hämma SASP förbättra symtomen på åldranderelaterade sjukdomar och bromsa åldrandeprocessen.
(3) Hälsointerventionsstrategier
Baserat på en förståelse för åldrandemarkörer och egenskaper kan motsvarande hälsointerventionsstrategier formuleras. När det gäller kostintervention kan kalorirestriktioner och medelhavsdieten reglera näringsavkänningsvägar, förbättra metabolisk status och fördröja åldrandet. Träningsintervention kan förbättra mitokondriell funktion, främja stamcellsproliferation och differentiering och förbättra intercellulär kommunikation, vilket alla har positiva effekter på att fördröja åldrandet. Användningen av antioxidanter kan minska oxidativ stress, skydda cellerna från ROS-skador och bibehålla normal cellulär funktion. Dessa omfattande hälsointerventionsstrategier hjälper till att bromsa åldrandeprocessen och förbättra livskvaliteten för äldre.
Slutsats
Markörerna och egenskaperna för åldrande omfattar ett brett spektrum av förändringar från molekylära till cellulära och vävnads-/organnivåer, som är sammankopplade och ömsesidigt inflytelserika, som tillsammans bildar de komplexa biologiska mekanismerna för åldrande. Att förstå dessa markörer och egenskaper ger en teoretisk grund för förebyggande, diagnos och behandling av åldranderelaterade sjukdomar.
Källor
[1] Pintea A, Manea A, Pintea C, et al. Peptider: Nya kandidater för förebyggande och behandling av hudåldrad: En recension[J]. Biomolecules, 2025,15(1},ARTIKELNUMMER = {88).DOI:10.3390/biom15010088.
[2] Yıldız C, Ozilgen M. Varför hjärnans funktioner kan försämras med åldrandet: En termodynamisk utvärdering[J]. International Journal of Exergy, 2021.
[3] Joseph AW, Jeevitha Shree DV, Saluja KPS, et al. Eye Tracking to Understand Impact of Aging on Mobile Phone Applications[C]//, Singapore, 2021. Springer Singapore, 2021-01-01.DOI: 10.1007/978-981-16-0041-8_27.
[4] Joseph AW, Dv J, Saluja KS, et al. Eye Tracking för att förstå effekten av åldrande på mobiltelefonapplikationer[J]. Arxiv, 2021,abs/2101.00792. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:230435965
[5] Wiesman AI, Rezich MT, O'Neill J, et al. Epigenetiska markörer för åldrande Förutsäg neurala svängningar som tjänar selektiv uppmärksamhet[J]. Cerebral Cortex, 2020,30(3):1234-1243.DOI:10.1093/cercor/bhz162.
[6] Marron M M. Skörhet och gångförmåga som integrerade markörer för åldrande och deras metabolomiska signaturer, 2019[C]. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:202009741
[7] Wang Y, Huang T, Sha X, et al. Självorganiseringsmodellen avslöjar systematiska egenskaper hos åldrandet[J]. Teoretisk biologi & medicinsk modellering, 2018,17.
[8] Juhász D, Németh D. [Förändringar av kognitiva funktioner i hälsosamt åldrande][J]. Ideggyogyaszati Szemle-Clinical Neuroscience, 2018,71(3-04):105-112.DOI:10.18071/isz.71.0105.
