Від Cocer Peptides 
1 місяць тому
УСІ СТАТТІ ТА ІНФОРМАЦІЯ ПРО ПРОДУКТИ, НАДАНІ НА ЦЬОМУ ВЕБ-САЙТІ, ПРИЗНАЧЕНІ ВИКЛЮЧНО ДЛЯ ПОШИРЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ ТА НАВЧАЛЬНИХ ЦІЛЕЙ.
Продукти, представлені на цьому веб-сайті, призначені виключно для досліджень in vitro. Дослідження in vitro (лат. *in glass*, що означає в скляному посуді) проводяться поза людським тілом. Ці продукти не є фармацевтичними препаратами, не були схвалені Управлінням з контролю за якістю харчових продуктів і медикаментів США (FDA) і не повинні використовуватися для профілактики, лікування або лікування будь-яких захворювань, хвороб чи недуг. Законом суворо заборонено введення цих продуктів в організм людини або тварини в будь-якому вигляді.
Огляд
Клітинне старіння є важливим біологічним процесом у живих організмах і тісно пов’язане з численними фізіологічними та патологічними явищами. З віком клітинне старіння поступово накопичується, що призводить до зниження функції тканин і органів і викликає різні вікові захворювання. Пептиди, як клас важливих біологічно активних молекул, останніми роками привернули значну увагу в галузі досліджень старіння клітин. Дослідження показують, що пептиди відіграють ключову роль у регулюванні процесу старіння клітин. Вивчення взаємозв’язку між пептидами та клітинним старінням має велике значення для з’ясування механізмів старіння та розробки заходів проти старіння.
Рисунок 1. Механізми процесів старіння шкіри. (a) Вільні радикали та теорія окисного стресу. Мітохондрії виробляють АФК шляхом окисного метаболізму. Надмірна кількість АФК може пошкодити мітохондріальну структуру та структуру ДНК, що призводить до зниження рівня колагену та підвищення рівня ММП у тканинах шкіри. ( b ) Теорія запалення. Старіючі фібробласти та кератиноцити виділяють велику кількість асоційованих зі старінням секреторних фенотипів, включаючи TNF-α, IL-1, IL-6, IFN-γ та MMP. Ці прозапальні цитокіни індукують старіння клітин шкіри шляхом сприяння виробленню АФК та активації сигнального шляху ATM/p53/p21. ( c ) Теорія фотостаріння. Ультрафіолетове опромінення індукує вироблення АФК і секрецію ММП, що руйнує компоненти позаклітинного матриксу шкіри, такі як колаген. ( d ) Теорія неферментативної глікозильної хімії. Неферментативне глікозилювання — це реакція між вільними відновлюючими цукрами та вільними аміногрупами білків, ДНК і ліпідів з утворенням AGE та ROS. Накопичення AGEs разом з АФК може призвести до змін клітинного гомеостазу та структури білка.
Клітинне старіння
(1) Поняття та характеристики клітинного старіння
Клітинне старіння означає стан необоротної зупинки росту, в який клітини переходять після певної кількості поділів або впливу певних стресових факторів. Він демонструє низку типових характеристик, таких як зміни морфології клітин, включаючи збільшення об’єму клітини, сплощення та вакуолізацію цитоплазми; зупинка клітинного циклу, коли клітини більше не проліферують; і підвищена активність асоційованої зі старінням β-галактозидази (SA-β-gal), яка в даний час є одним із найбільш широко використовуваних маркерів клітинного старіння. Змінений секреторний фенотип, коли клітини виділяють різні цитокіни, хемокіни та протеази, утворюючи секреторний фенотип, пов’язаний зі старінням (SASP).
(2) Наслідки клітинного старіння
Погіршення функціонування тканин і органів
Клітини є основними будівельними блоками тканин і органів, і клітинне старіння призводить до порушення функції тканин і органів. У тканинах шкіри старіючі фібробласти знижують синтез колагену та еластичних волокон, внаслідок чого шкіра втрачає еластичність, з’являються зморшки та порушується здатність до відновлення. У серцево-судинній системі старіючі ендотеліальні клітини можуть призводити до затвердіння стінок кровоносних судин і зниження еластичності, збільшуючи ризик серцево-судинних захворювань. В імунній системі старіння імунних клітин послаблює функцію імунного захисту організму, роблячи людей більш сприйнятливими до вторгнення патогенів і знижуючи їхню імунну відповідь на вакцини.
Асоціація з віковими захворюваннями
Старіння клітин вважається важливим рушійним фактором багатьох вікових захворювань. При нейродегенеративних захворюваннях, таких як хвороба Альцгеймера та хвороба Паркінсона, старіння нейронів тісно пов’язане з такими патологічними процесами, як смерть нейронів і нейрозапалення. При цукровому діабеті старіння β-клітин підшлункової залози може призвести до недостатньої секреції інсуліну, що впливає на нормальну регуляцію глюкози в крові. Старіння клітин також має складний зв'язок з пухлиноутворенням і прогресуванням пухлини. Раннє старіння клітин може діяти як механізм пригнічення пухлини, запобігаючи необмеженій проліферації пошкоджених клітин. Однак у мікрооточенні пухлини компоненти SASP, що виділяються старіючими клітинами, можуть сприяти росту пухлинних клітин, інвазії та метастазам.
Пептиди
(1) Визначення та структура пептидів
Пептиди — це коротколанцюгові сполуки, утворені амінокислотами, з’єднаними пептидними зв’язками. За кількістю амінокислотних залишків, які вони містять, їх можна класифікувати на дипептиди, трипептиди, тетрапептиди та поліпептиди тощо. Поліпептиди — це довші, безперервні та нерозгалужені пептидні ланцюги. Як правило, пептидні ланцюги, що містять не більше 50 амінокислот, класифікуються як пептиди, щоб відрізнити їх від білків. Усі пептидні ланцюги, крім циклічних пептидів, мають N-кінцевий (амінокінцевий) і С-кінцевий (карбоксикінцевий) залишок.
(2) Класифікація пептидів
Класифікація за джерелом
Ендогенні пептиди: синтезуються самим організмом і виконують різні фізіологічні функції в організмі. Нейропептиди, які беруть участь у передачі сигналу та регуляції в нервовій системі, включаючи ендорфіни та енкефаліни, які мають болезаспокійливу та регулюючу настрій дію; гормональні пептиди, такі як інсулін, які мають вирішальне значення для регулювання балансу цукру в крові.
Екзогенні пептиди: отримані з їжі або інших зовнішніх джерел. Наприклад, певні харчові білки можуть бути гідролізовані травними ферментами для отримання біоактивних пептидів, таких як пептиди молока, які мають численні фізіологічні функції, включаючи антиоксидантну та імуномодулюючу дію. Пептиди, отримані за допомогою хімічного синтезу або біотехнології, також належать до екзогенних пептидів і зазвичай використовуються в розробці ліків і клінічній терапії.
Класифікація за функціями
Антиоксидантні пептиди: здатні поглинати вільні радикали в організмі та зменшувати пошкодження клітин, спричинене окислювальним стресом. Наприклад, було показано, що антиоксидантні пептиди рисових висівок посилюють активність антиоксидантних ферментів, таких як каталаза (CAT) і глутатіонпероксидаза (GSH-Px) у мітохондріях тканин серця та мозку старих мишей, індукованих D-галактозою, знижують рівень мутацій видалення мітохондріальної ДНК у мозку та захищають клітини.
Імуномодулюючі пептиди: вони регулюють імунну функцію організму, посилюючи або пригнічуючи імунну відповідь. Деякі пептиди, отримані з морських організмів, можуть активувати імунні клітини, посилювати імунні захисні можливості організму та допомагати протистояти патогенним інфекціям і розвитку пухлин.
Пептиди, що регулюють ріст клітин: вони впливають на клітинні процеси, такі як проліферація, диференціювання та апоптоз. Наприклад, епідермальний фактор росту (EGF) сприяє проліферації та диференціації клітин епідермісу, прискорюючи загоєння ран.
Роль пептидів у клітинному старінні
(1) Регуляція функції мітохондрій
Мітохондрії відіграють ключову роль у виробництві клітинної енергії та передачі сигналу, і їхня дисфункція тісно пов’язана зі старінням клітин. Пептиди, отримані з мітохондрій (MDP), такі як гуманін і MOTS-c, відіграють важливу регуляторну роль у процесі клітинного старіння. Після старіння, спричиненого реплікативним виснаженням, лікуванням доксорубіцином або перекисом водню в первинних фібробластах людини, кількість мітохондрій збільшується, мітохондріальні дихальні рівні підвищуються, а також підвищуються рівні гуманіну та MOTS-c. Введення гуманіну та MOTS-c помірно посилює мітохондріальне дихання в старіючих клітинах, індукованих доксорубіцином, і частково регулює компоненти SASP через шлях JAK, що вказує на те, що MDP відіграють важливу роль у мітохондріальному енергетичному метаболізмі та виробництві SASP у старіючих клітинах.
Рисунок 2 Маса та енергетика мітохондрій змінюються під час старіння, спричиненого доксорубіцином. (A) Кількість копій мітохондріальної ДНК (мтДНК) у нестаріючих (спокійних) і старіючих клітинах. (B) Репрезентативні зображення імунного фарбування Tom20 (зелений; мітохондрії) та Hoechst 33258 (синій; ядро) у нестаріючих (спокійних) і старіючих клітинах. Масштабна шкала, 20 мкм. Площу фарбування Tom20 на клітину вимірювали за допомогою ImageJ. (C) Рівні клітинного АТФ у нестаріючих (спокійних) і старіючих клітинах. (D) Швидкість споживання кисню клітинами (OCR) у нестаріючих і старіючих клітинах. Базальне дихання, резервна дихальна ємність і виробництво АТФ розраховуються на основі послідовного введення сполуки відповідно до інструкцій виробника. (E) Швидкість позаклітинного підкислення (ECAR) у нестаріючих (спокійних) і старіючих клітинах.
(2) Вплив на сигнальні шляхи, пов’язані зі старінням
p53-p21 шлях
Білок p53 є ключовим регулятором клітинного старіння. Коли клітини піддаються стресовим факторам, таким як пошкодження ДНК, активується p53, індукуючи експресію p21, що спричиняє зупинку клітинного циклу на фазі G1, що призводить до клітинного старіння. Певні пептиди можуть модулювати шлях p53-p21, тим самим впливаючи на прогресування клітинного старіння. Деякі низькомолекулярні пептиди можуть взаємодіяти з білком р53, пригнічуючи його активність і тим самим сповільнюючи старіння клітин. Дослідження показали, що специфічні пептиди можуть блокувати взаємодію між p53 і MDM2 (білком, який негативно регулює p53), стабілізуючи білок p53 і підтримуючи його на належному рівні, щоб уникнути надмірної активації, що призводить до клітинного старіння.
Шлях Rb-E2F
Білок Rb є ще одним важливим регуляторним білком клітинного циклу, який зв’язується з фактором транскрипції E2F, щоб пригнічувати експресію генів, пов’язаних із клітинним циклом. Коли білок Rb фосфорилюється та інактивується, E2F вивільняється, сприяючи входу клітини в S-фазу для реплікації ДНК. Під час клітинного старіння зміни в шляху Rb-E2F призводять до зупинки клітинного циклу. Певні пептиди можуть регулювати клітинне старіння, модулюючи стан фосфорилювання білка Rb або впливаючи на активність E2F. Деякі пептиди можуть інгібувати фосфорилювання білка Rb, підтримуючи стабільність комплексу Rb-E2F і тим самим сповільнюючи старіння клітин.
(III) Регулювання SASP
SASP містить, серед іншого, різні цитокіни, хемокіни та протеази. Його секреція впливає не тільки на мікрооточення самих старіючих клітин, але й на навколишні тканини та клітини, сприяючи запальним реакціям і старінню тканин. Деякі пептиди можуть регулювати виробництво SASP і пом'якшувати його шкідливий вплив. Було також виявлено, що певні пептиди рослинного походження регулюють SASP шляхом інгібування активації специфічних сигнальних шляхів і зниження експресії факторів, пов’язаних із SASP.
Застосування пептидів для уповільнення старіння клітин
(1) Застосування в продуктах по догляду за шкірою
Зі зростанням суспільного занепокоєння щодо старіння шкіри пептиди знайшли широке застосування в індустрії догляду за шкірою. Наприклад, деякі засоби по догляду за шкірою, що містять пептиди, стверджують, що мають ефект проти зморшок і зміцнення шкіри. Дослідження показують, що певні пептиди можуть сприяти синтезу колагену та підвищувати еластичність шкіри. Пептиди також можуть регулювати метаболізм клітин шкіри, покращувати функцію шкірного бар’єру, зменшувати пошкодження клітин шкіри, викликане зовнішніми факторами, такими як УФ-випромінювання, і уповільнювати процес старіння шкіри.
Малюнок 3. Старіння шкіри від молодої до старої.
(2) Застосування в розробці ліків
Лікування нейродегенеративних захворювань
Розробка пептидних ліків має великі перспективи для лікування старіння нейронів при нейродегенеративних захворюваннях. Пептиди, які регулюють внутрішньоклітинні сигнальні шляхи, сприяють виживанню нейронів і сприяють відновленню, були розроблені для лікування хвороб Альцгеймера та Паркінсона. Певні пептиди можуть пригнічувати агрегацію аномальних білків у нейронах, зменшувати нейрозапалення та сповільнювати старіння та смерть нейронів. Пептид під назвою AC-5216 може пригнічувати агрегацію β-амілоїдних білків і покращувати когнітивні функції у модельних мишей із хворобою Альцгеймера.
Лікування серцево-судинних захворювань
При лікуванні серцево-судинних захворювань пептидні препарати можуть впливати на такі патологічні процеси, як старіння ендотеліальних клітин судин і клітин міокарда. Наприклад, певні вазоактивні пептиди можуть регулювати тонус судин і функцію ендотеліальних клітин, покращувати стан старіння ендотеліальних клітин судин і знижувати ризик серцево-судинних захворювань. Деякі пептиди також можуть сприяти відновленню та регенерації клітин міокарда, пропонуючи потенційне застосування в лікуванні таких станів, як інфаркт міокарда.
Висновок
Старіння клітин, як складний біологічний процес, впливає на здоров'я та процес старіння організму. Пептиди, як важливий клас біоактивних молекул, відіграють багатогранну роль у регуляції старіння клітин. Завдяки регулюванню мітохондріальної функції, втручанню в сигнальні шляхи, пов’язані зі старінням, і модулюванню SASP, пептиди демонструють здатність затримувати старіння клітин.
Джерела
[1] Калідас С, Сангаранараянан М В. Пептиди [М]//Калідас С, Сангаранараянан М В. Біофізична хімія: методи та застосування. Cham: Springer Nature Switzerland, 2023:129-141.
[2] He X, Wan F, Su W та ін. Прогрес дослідження старіння шкіри та активних інгредієнтів [J]. Молекули, 2023,28(14},НОМЕР СТАТТІ = {5556).DOI:10.3390/molecules28145556.
[3] Altay Benetti A, Tarbox T, Benetti C. Current Insights into the Formulation and Delivery of therapeutical and cosmeceutical agents for Aging Skin[J]. Косметика, 2023,10(2},НОМЕР СТАТТІ = {54).DOI:10.3390/cosmetics10020054.
[4] Вонг П. Ф. Редакція: Клітинне старіння: причини, наслідки та терапевтичні можливості [J]. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022,10:884910.DOI:10.3389/fcell.2022.884910.
[5] Zonari A, Brace LE, Al-Katib K та ін. Сенотерапевтичний пептид зменшує біологічний вік шкіри та покращує маркери здоров’я шкіри [J]. Biorxiv, 2020. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:226263850.
[6] Kim SJ, Mehta HH, Wan J та ін. Мітохондріальні пептиди модулюють функцію мітохондрій під час клітинного старіння [J]. Старіння (Albany Ny), 2018,10(6):1239-1256.DOI:10.18632/aging.101463.
[7] Garrido AM, Bennett M. Оцінка та наслідки старіння клітин при атеросклерозі [J]. Current Opinion in Lipidology, 2016,27(5):431-438.DOI:10.1097/MOL.0000000000000327.
