Autophagy Meets Aging: Tổng quan
Jul 19, 2023
Lão hóa được đặc trưng bởi sự xáo trộn sinh học làm tăng tính dễ bị tổn thương trước các tác nhân gây căng thẳng, sự phát triển của các bệnh mãn tính (ví dụ: tiểu đường, bệnh tim mạch, ung thư, thoái hóa thần kinh) và suy giảm chức năng. Những thay đổi trong autophagy và các hệ thống kiểm soát chất lượng tế bào khác gần đây đã được đưa vào trong các quá trình lão hóa cơ bản và các tình trạng bệnh liên quan [1]. Quá trình autophagy bị tổn hại thất bại trong việc tái chế các thành phần tế bào lỗi thời và góp phần tích tụ các tập hợp protein nội bào, ty thể bị hư hỏng và lắng đọng lipofuscin. Các con đường autophagy dành riêng cho cơ quan (bao gồm cả giảm thiểu, nhắm mục tiêu có chọn lọc vào ty thể) cũng đã được xác định [2,3]. Các thành phần nội bào có thể chứa các đặc tính gây viêm; do đó, hoạt động phối hợp của máy móc tái chế đặc biệt phù hợp trong quá trình lão hóa để hạn chế sự giải phóng số lượng lớn các phân tử liên quan đến thiệt hại và ngăn chặn quá trình lão hóa do viêm [3,4]. Nếu các yếu tố quyết định phân tử của những thay đổi này được tiết lộ, các biện pháp chống lão hóa sáng tạo và các biện pháp can thiệp được cá nhân hóa nhắm mục tiêu kiểm soát chất lượng tế bào có thể được phát triển để kéo dài sức khỏe và tuổi thọ.
Glycoside của cistanche cũng có thể làm tăng hoạt động của SOD trong các mô tim và gan, đồng thời làm giảm đáng kể hàm lượng lipofuscin và MDA trong mỗi mô, loại bỏ hiệu quả các gốc oxy phản ứng khác nhau (OH-, H₂O₂, v.v.) và bảo vệ chống lại tổn thương DNA gây ra bởi gốc OH. Cistanche phenylethanoid glycoside có khả năng loại bỏ gốc tự do mạnh mẽ, khả năng khử cao hơn vitamin C, cải thiện hoạt động của SOD trong huyền phù tinh trùng, giảm hàm lượng MDA và có tác dụng bảo vệ nhất định đối với chức năng màng tinh trùng. Cistanche polysacarit có thể tăng cường hoạt động của SOD và GSH-Px trong hồng cầu và mô phổi của chuột lão hóa thực nghiệm do D-galactose gây ra, cũng như làm giảm hàm lượng MDA và collagen trong phổi và huyết tương, đồng thời tăng hàm lượng elastin, có tác dụng nhặt rác tốt đối với DPPH, kéo dài thời gian thiếu oxy ở chuột già, cải thiện hoạt động của SOD trong huyết thanh và làm chậm quá trình thoái hóa sinh lý của phổi ở chuột già thực nghiệm. Với sự thoái hóa hình thái tế bào, các thí nghiệm đã chỉ ra rằng Cistanche có khả năng chống oxy hóa tốt và có tiềm năng trở thành dược phẩm ngăn ngừa và điều trị các bệnh lão hóa da. Đồng thời, echinacoside trong Cistanche có khả năng đáng kể trong việc loại bỏ các gốc tự do DPPH và có khả năng loại bỏ các loại oxy phản ứng và ngăn chặn sự thoái hóa collagen do gốc tự do gây ra, đồng thời cũng có tác dụng sửa chữa tốt đối với tổn thương anion gốc tự do của thymine.
Nhấp vào Kho hóa chất Cistanche
【Để biết thêm thông tin:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
Trong Số đặc biệt, có tiêu đề "Autophagy đáp ứng Aging II", chúng tôi đã thu thập các đóng góp điều tra những thay đổi trong quá trình autophagy và các quy trình kiểm soát chất lượng tế bào khác trong bối cảnh lão hóa và các điều kiện liên quan. Số đặc biệt này là ấn bản thứ hai của dự án biên tập "Autophagy đáp ứng lão hóa" thu thập các đóng góp từ các quan điểm khác nhau nhưng bổ sung cho nhau của các bác sĩ lâm sàng và các nhà nghiên cứu cơ bản làm việc trong lĩnh vực sinh học ở người và các mô hình tiền lâm sàng [5–12 ].
Rối loạn chức năng tự thực và ty thể bị thay đổi đã được báo cáo phát sinh sau thiếu máu cục bộ/tái tưới máu (I/R) ở gan, dẫn đến giảm tỷ lệ sống sót của tế bào gan [6]. Điều này một phần được cho là do hoạt động bị điều hòa của chất ức chế calpain nội sinh calpastatin (CAST) được kích hoạt bởi I/R và gây ra cái chết của tế bào gan [6]. Phân tích sinh thiết gan từ chuột già và người đã làm rõ rằng khả năng dung nạp của gan già đối với I/R giảm có liên quan đến thời gian bán hủy nội tại của CAST giảm sau I/R. Do đó, sự suy giảm CAST đã được đề xuất như một yếu tố góp phần gây ra tổn thương gan liên quan đến tuổi tác sau I/R [6].
Sarcopenia, sự suy giảm khối lượng cơ và sức mạnh xảy ra theo tuổi tác, cũng có liên quan đến sự tự thực thay đổi [10,13]. Việc gắn và loại bỏ ty thể bị lỗi có liên quan đến tập hợp các sự kiện dẫn đến teo cơ và suy giảm chức năng thể chất do tạo ra năng lượng không hiệu quả và tăng sản xuất các loại oxy phản ứng. Việc dọn sạch các hàng hóa bị giảm thiểu thực bào đã được chỉ định là một con đường có thể được khai thác để phát triển các phương pháp trị liệu chống lại chứng thiểu cơ [10]. Mối quan hệ giữa các dấu hiệu giảm thiểu thực bào, các biện pháp đo lường hoạt động thể chất và thành phần mô của chi dưới đã được nghiên cứu ở những người lớn tuổi không hoạt động thể chất [14]. Khối lượng cơ nhỏ hơn và các chỉ số thành phần mô thấp hơn đã được tìm thấy ở người lớn tuổi so với những người tham gia trẻ tuổi hơn, cho thấy rằng sự thay đổi trong quá trình thực bào có thể liên quan đến sự suy giảm thành phần mô ở chi dưới và rối loạn chức năng cơ [14]. Sự thay đổi ty thể cũng có liên quan đến sự xáo trộn trong cân bằng nội môi sắt trong cơ bắp của người lớn tuổi với hoạt động thể chất thấp [8]. Việc phân tích nồng độ protein của các chất vận chuyển sắt (tức là mitoferrin và frataxin), việc xóa DNA ty thể (mtDNA) và các dấu hiệu tự thực/giảm thiểu thực bào trong các mẫu cơ của những người lớn tuổi không hoạt động thể chất đã tiết lộ những nhiễu loạn trong cân bằng nội môi sắt của tế bào và ty thể [8]. Nhìn chung, những phát hiện này ủng hộ giả thuyết rằng những rối loạn liên quan đến tuổi tác trong các quy trình kiểm soát chất lượng ty thể có thể góp phần vào sự mất ổn định của mtDNA [8].
Sự tích lũy của các protein bị sai lệch thần kinh trong các tế bào thần kinh vận động do giải phóng mặt bằng autophagy không hiệu quả đã được công nhận là một đặc điểm bệnh lý của bệnh xơ cứng teo cơ bên (ALS) và là nguyên nhân gây thoái hóa thần kinh. Việc điều chỉnh lại quá trình autophagy thông qua các tác nhân dược lý đã được chứng minh là thúc đẩy quá trình thanh thải các tập hợp protein và làm giảm bớt các kiểu hình bệnh in vitro và in vivo [12]. Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm để kiểm tra các chiến lược trị liệu nhắm vào bệnh tự kỷ trong ALS [12].
Tự thực và ăn mỡ bị thay đổi đã được mô tả trong các nguyên bào sợi của bệnh nhân mang đột biến p.K126R RAB7 chịu trách nhiệm cho bệnh Charcot–Marie–Tooth loại 2B, một bệnh lý thần kinh ngoại biên sợi trục chiếm ưu thế [5]. Bệnh nhân có đột biến K126R cho thấy sự gia tăng đồng thời hoạt động của lysosomal và quá trình tự thực có liên quan đến kiểu hình vận động [5]. Ngược lại, sự gia tăng biểu hiện protein liên quan đến tuổi tác của chất ức chế quá trình tự thực bào Rubicon đã được quan sát thấy ở não sau khi chết và tế bào gốc đa năng do con người tạo ra ở những người mắc bệnh Alzheimer (AD), cũng như ở chuột biến đổi gen và tế bào u nguyên bào thần kinh [15]. Đáng chú ý, protein Rubicon được phát hiện là khu trú ở cấp độ tế bào thần kinh và liên quan đến quá trình thoái hóa thần kinh thông qua sự tích tụ của các tập hợp protein độc hại [15]. Chuột AD biến đổi gen thiếu protein Rubicon cho thấy tích lũy protein amyloid trong vùng hải mã và biểu hiện thấp hơn của thụ thể autophagy p62 [15]. Theo đó, các tế bào u nguyên bào thần kinh biểu hiện protein tiền chất amyloid (APP) cho thấy sự bài tiết APP/amyloid cao hơn khi không có Rubicon, điều này không được quan sát thấy ở các tế bào thiếu protein 5 liên quan đến autophagy hoặc protein 27 liên quan đến Ras, một chất điều hòa bài tiết exosome [15 ]. Những phát hiện này cho thấy vai trò của Rubicon trong con đường amyloid và là mục tiêu điều trị mới khả thi cho AD và các rối loạn thoái hóa thần kinh khác [15].
Sự suy giảm khả năng tự thực của tế bào thần kinh cũng có liên quan đến việc xác định tuổi thọ và sức khỏe [11]. Tế bào chết sớm đã được báo cáo ở ascomycete Podospora anserina, cạn kiệt PaATPE, một yếu tố lắp ráp, của F1Fo-ATP-synthase ty thể [7]. PaATPE là mấu chốt để xác định hình dạng và duy trì cơ sở hạ tầng ty thể, tác động đến chức năng của cơ quan, tạo ra chất oxy hóa và chết theo chương trình của tế bào [7]. Việc xóa các gen PaAtpe và PaAtg1, mã hóa các thành phần chính của bộ máy tự thực, dẫn đến giảm khả năng giảm thiểu và phục hồi tuổi thọ ở Podospora anserina [7]. Những dữ liệu này cho thấy sự giảm thiểu F1Fo-ATP-synthase đã thay đổi có liên quan đến cái chết của tế bào do autophagy gây ra.
Khả năng phục hồi của tế bào đạt được thông qua chất ức chế kinase phụ thuộc cyclin p27Kip1 giúp thúc đẩy quá trình tự thực và ức chế quá trình chết theo chương trình. Các chức năng của p27Kip1 khác nhau tùy theo bản địa hóa của nó. Trong khi dạng đồng phân tế bào của p27Kip1 thúc đẩy khả năng phục hồi của tế bào, hạt nhân p27Kip1 có thể ức chế sự phát triển của chu kỳ tế bào và kích hoạt quá trình chết theo chương trình và/hoặc quá trình lão hóa của tế bào [9]. Quá trình nội địa hóa khác biệt của p27Kip1 được điều chỉnh bởi quá trình phosphoryl hóa phụ thuộc kinase, bao gồm protein kinase B (AKT) và protein kinase kích hoạt 50 AMP (AMPK). Việc di chuyển hạt nhân của p27Kip1 được tăng cường trong quá trình lão hóa [9].
Hormone kích thích nang trứng (FSH), một yếu tố tăng trưởng nang trứng có khả năng sống sót nổi tiếng, đã được chứng minh là làm giảm tác động của quá trình lão hóa đối với các tế bào hạt được nuôi cấy trong môi trường giàu Dgalactose [16]. Hiện tượng này dường như xảy ra thông qua việc kích hoạt tín hiệu giảm phân và AMPK. Glucophage tăng cường đã được tìm thấy trong các tế bào bạch cầu D-gal, một hiệu ứng được củng cố bằng cách xử lý FSH và được thúc đẩy hơn nữa thông qua việc kích hoạt kinase phosphoinositide 3-(PI3K)/AKT [16]. Đáng chú ý, các chất ức chế PI3K và AKT (LY294002 và GSK690693) đã làm giảm tác dụng của FSH đối với Glucophage. Việc phong tỏa đồng thời các con đường AMPK và PI3K/AKT đã làm giảm tác dụng tích cực của FSH đối với sự điều biến năng lượng trong quá trình lão hóa của tế bào buồng trứng, cho thấy rằng Glucophage và giảm thiểu thực bào thông qua PI3K/AKT và AMPK có thể được nhắm mục tiêu để làm giảm quá trình lão hóa buồng trứng [16]. Cuối cùng, những phát hiện của Harhouri et al. [17] chỉ ra rằng việc thúc đẩy autophagy thông qua các chất ức chế proteasome có thể đóng vai trò là một chiến lược để quản lý các hội chứng progeroid.
Xung đột lợi ích:Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.
Người giới thiệu
Schmauck-Medina, T.; Molière, A.; Lautrup, S.; Trương, J.; Chlopicki, S.; Madsen, HB; Cao, S.; Soendenbroe, C.; Mansell, E.; Vestergaard, MB; et al. Dấu hiệu lão hóa mới: Bản tóm tắt cuộc họp lão hóa Copenhagen năm 2022. Lão hóa 2022, 14, 6829–6839. [CrossRef] [PubMed]
Kim, tôi.; Rodriguez-Enriquez, S.; Lemasters, JJ Sự xuống cấp có chọn lọc của ty thể bằng nguyên phân. Vòm. hóa sinh. lý sinh học. 2007, 462, 245–253. [CrossRef] [PubMed]
Yao, R.-Q.; Ren, C.; Hạ, Z.-F.; Yao, Y.-M. Autophagy đặc hiệu với Organelle trong các bệnh viêm nhiễm: Một mục tiêu điều trị tiềm năng dựa trên việc kiểm soát chất lượng của nhiều bào quan. Autophagy 2021, 17, 385–401. [Tham khảo chéo]
Picca, A.; Lezza, AMS; Leeuwenburgh, C.; Pesce, V.; Calvani, R.; Landi, F.; Bernabei, R.; Marzetti, E. Thúc đẩy quá trình lão hóa do viêm nhiễm thông qua rối loạn chức năng ty thể: Cơ chế và mục tiêu phân tử. quốc tế J. Mol. Khoa học. 2017, 18, 933. [Tham khảo chéo]
Romano, R.; Del Fiore, VS; Saveri, P.; Palamà, IE; Pisciotta, C.; Pareyson, D.; Bucci, C.; Guerra, F. Autophagy và chức năng lysosomal trong nguyên bào sợi CMT2B mang đột biến RAB7K126R. Ô 2022, 11, 496. [CrossRef] [PubMed]
Flores-Toro, J.; Chun, SK; Tín, JK; Campbell, J.; Lichtenberger, M.; Chapman, W.; Zendejas, tôi.; Behrns, K.; Leeuwenburgh, C.; Kim, JS Vai trò quan trọng của calpastatin trong tổn thương do thiếu máu cục bộ/tái tưới máu ở gan già. Cells 2021, 10, 1863. [CrossRef] [PubMed]
Cảnh báo, V.; Marschall, LM; Osiewacz, HD Suy giảm F1 fo-ATP-synthase suy giảm dẫn đến việc gây ra cái chết tế bào phụ thuộc vào autophagy qua trung gian cyclophilin d và lão hóa nhanh. Ô 2021, 10, 757. [CrossRef] [PubMed]
Picca, A.; Saini, SK; Mankowski, RT; Kamenov, G.; Anton, SD; Manini, TM; buford, TW; Wohlgemuth, Đông Nam; Tiêu, R.; Calvani, R.; et al. Thay đổi biểu hiện của mitoferrin và frataxin, lượng sắt không bền lớn hơn và tổn thương DNA ty thể lớn hơn trong cơ xương của người lớn tuổi. Cells 2020, 9, 2579. [CrossRef] [PubMed]
McKay, LK; White, JP Lộ trình AMPK/p27Kip1 như một mục tiêu mới để thúc đẩy quá trình tự thực và khả năng phục hồi trong các tế bào già cỗi. Ô 2021, 10, 1430. [CrossRef] [PubMed]
Triolo, M.; Hood, DA Các biểu hiện của tuổi tác đối với quá trình tự thực, nguyên phân và lysosome trong cơ xương. Ô 2021, 10, 1054. [CrossRef] [PubMed]
Konstantinidis, G.; Tavernarakis, N. Cơ sở phân tử của quá trình tự thực tế bào thần kinh trong quá trình lão hóa Những hiểu biết sâu sắc về Caenorhabd viêm Elegans. Cells 2021, 10, 694. [CrossRef] [PubMed]
Amin, A.; Perera, ND; Gấu, Thủ tướng; Người quay, BJ; Shabanpoor, F. Bệnh xơ cứng teo cơ bên và bệnh tự kỷ: Rối loạn chức năng và nhắm mục tiêu điều trị. Cells 2020, 9, 2413. [CrossRef] [PubMed]
Joseph, A.-M.; Adhihetty, PJ; Wawrzyniak, KNR; Wohlgemuth, Đông Nam; Picca, A.; Kujoth, GC; Prolla, TA; Leeuwenburgh, C. Rối loạn quy trình kiểm soát chất lượng ty thể góp phần làm giảm thiểu cơ trong mô hình chuột bị lão hóa sớm. XIN MỘT 2013, 8, e69327. [CrossRef] [PubMed]
Picca, A.; Triolo, M.; Wohlgemuth, Đông Nam; Martenson, MS; Mankowski, RT; Anton, SD; Marzetti, E.; Leeuwenburgh, C.; Hood, DA Mối quan hệ giữa các dấu hiệu kiểm soát chất lượng ty thể, thành phần mô của chi dưới và hoạt động thể chất ở người lớn tuổi không hoạt động thể chất. Ô 2023, 12, 183. [CrossRef] [PubMed]
Espinoza, S.; Grunenwald, F.; Gomez, W.; Garcia, F.; Abarzúa-Catalan, L.; Oyarce-Pezoa, S.; Hernandez, tiền vệ; Cortés, BI; Uhrig, M.; Ponce, ĐP; et al. Rubicon thần kinh ngăn chặn sự lắng đọng APP/amyloid ngoại bào trong bệnh Alzheimer. Cells 2022, 11, 1860. [CrossRef] [PubMed]
Đồng, J.; Quách, C.; Dương, Z.; Ngô, Y.; Zhang, C. Hormone kích thích nang trứng làm giảm bớt sự lão hóa buồng trứng bằng cách điều chỉnh quá trình chuyển hóa năng lượng dựa trên nguyên phân và Glucophage ở gà mái. Ô 2022, 11, 3270. [CrossRef] [PubMed]
Harhouri, K.; Cầu, P.; Casey, F.; Guedenon, KM; Doubaj, Y.; Van Maldergem, L.; Mejia-Baltodano, G.; Bartoli, C.; De Sandre-Giovannoli, A.; Lévy, N. MG132 tạo ra sự thanh thải progerin và cải thiện các kiểu hình bệnh trong tế bào của bệnh nhân giống HGPS. Ô 2022, 11, 610. [CrossRef] [PubMed]
【Để biết thêm thông tin:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm/Ghi chú của nhà xuất bản:Các tuyên bố, ý kiến và dữ liệu có trong tất cả các ấn phẩm chỉ là của cá nhân (các) tác giả và (những) người đóng góp chứ không phải của MDPI và/hoặc (những) người biên tập. MDPI và/hoặc (những) biên tập viên từ chối trách nhiệm đối với bất kỳ thương tích nào đối với người hoặc tài sản do bất kỳ ý tưởng, phương pháp, hướng dẫn hoặc sản phẩm nào được đề cập trong nội dung.
