Hàm ý của các hợp chất hoạt tính sinh học tạo sắt trong chế độ ăn uống trong cơ chế phân tử của quá trình lão hóa tế bào do stress oxy hóa Phần 2

Xin vui lòng liên hệoscar.xiao@wecistanche.comđể biết thêm thông tin

3.2. Sự phát triển tế bào

Sự lão hóa của tế bào là một trong những dấu hiệu phổ biến của quá trình lão hóa của cơ thể. Đặc điểm nổi bật nhất của quá trình tế bào cơ bản này là sự bắt giữ vĩnh viễn của chu kỳ tế bào, đi kèm với sự tích tụ nội bào của các đại phân tử bị hư hỏng, cũng như kiểu hình bài tiết và sự trao đổi chất bị thay đổi [55,56]. Hai kiểu lão hóa tế bào đã được công nhận trong tế bào động vật có vú; chúng được gọi là "lão hóa tái tạo" và "lão hóa tế bào do căng thẳng" [56]. Lần đầu tiên thường xảy ra sau một số lần phân chia nhất định trong các loại tế bào khác nhau. Nó đã được mô tả cách đây vài thập kỷ trong các nguyên bào sợi của người được nuôi cấy [57]. Hiện tượng này sau đó được cho là do sự tiêu hao telomere, sự ngắn dần các đầu tuyến tính của nhiễm sắc thể sau mỗi lần sao chép DNA [58]. Mặt khác, sự già đi của tế bào do căng thẳng phần lớn không phụ thuộc vào chiều dài của telomere và thể hiện phản ứng cấp tính đối với nhiều yếu tố gây căng thẳng bao gồm stress oxy hóa, stress nhiễm độc gen, suy giảm ty thể, thiếu oxy, thiếu hụt chất dinh dưỡng và sự kích hoạt sai lệch của các gen sinh ung|56, { {số 8}}. Điều thú vị là ứng suất oxy hóa là mẫu số chung cho tất cả các trường hợp này vì nó có thể liên quan đến tất cả các tín hiệu căng thẳng nêu trên [62-65].

Không nghi ngờ gì nữa, sự lão hóa của tế bào có liên quan đến sự lão hóa của cơ thể [55,56].lợi ích cynomorium,Tuy nhiên, các tế bào già không chỉ được phát hiện trong các mô lão hóa; chúng có thể được phát hiện trong bất kỳ giai đoạn nào của cuộc đời và có thể đóng những vai trò có lợi trong một loạt các quá trình sinh lý và bệnh lý của con người bao gồm hình thành phôi, chữa lành vết thương và ức chế khối u [56,61]. Tuy nhiên, sự tích tụ ổn định của các tế bào già đi theo tuổi tác có những tác động bất lợi và có liên quan đến bệnh tật và bệnh tật liên quan đến lão hóa [56,59, 66-69].

Vui lòng bấm vào đây để biết thêm

Về hình thái, các tế bào già có các dấu hiệu chung bao gồm thân tế bào to ra, dẹt và có hình dạng bất thường; một thành phần thay đổi của màng sinh chất; mất sự ngưng tụ hạt nhân; và tăng hàm lượng lysosome của beta-galactosidase liên quan đến lão hóa (SA - - gal) J70,71]. Chúng cũng biểu hiện những thay đổi mạnh mẽ trong hồ sơ bài tiết của chúng, cho thấy sự gia tăng biểu hiện và bài tiết các cytokine và chemokine gây viêm, các yếu tố tăng trưởng, các thành phần của chất nền ngoại bào (ma trận metalloproteinase, serine protease), và ROS [59]. Tất cả những thay đổi này cũng đi kèm với sự tích tụ nội bào tiến triển của một "chất thải" sinh học không phân hủy được thường được gọi là "lipofuscin" hoặc "ceroid" hoặc thậm chí là "sắc tố tuổi" [72-74].

Các phần tiếp theo mô tả các khía cạnh cơ học của sự hình thành lipofuscin và đề xuất các phương tiện khả thi để cản trở hoặc ngăn chặn sự tích tụ của nó.

3.3. Sự hình thành và tích tụ lipofuscin trong các tế bào hình lưỡi liềm

Sắc tố được biết đến ngày nay là "lipofuscin" được phát hiện và báo cáo vào năm 1842 bởi nhà mô học người Hà Lan Hannover [75]. Thuật ngữ lipofuscin ban đầu được Borst sử dụng trong các bài giảng của mình nhưng được Hueck xuất bản lần đầu tiên vào năm 1912 [76,77]. Cái tên này có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp lipo (có nghĩa là béo) và từ tiếng Latinh fuscus (có nghĩa là tối hoặc đen). Sự hình thành và tích tụ lipofuscin là những thay đổi đặc trưng với biểu hiện phổ biến ở các tế bào tuổi già [78-80] và sâu hơn ở các tế bào hậu sinh tồn lâu dài, chẳng hạn như tế bào thần kinh, tế bào cơ tim, tế bào cơ xương và tế bào biểu mô sắc tố võng mạc (RPE) [ 74,81]. Các tế bào này tiếp tục sống bình thường trong một thời gian dài sau khi ngừng tăng sinh, nhưng chúng tích lũy một lượng lipofuscin tăng dần mà không thể bị phân hủy hoặc đào thải ra ngoài.

Cistanche có thể chống lão hóa

Bằng cách sử dụng các kỹ thuật khác nhau để phát hiện tế bào già, người ta quan sát thấy tốc độ tích tụ lipofuscin trong các loại tế bào hậu sinh tương tự của các sinh vật khác nhau tỷ lệ nghịch với tuổi thọ của chúng [82]. Đặc biệt, tốc độ tăng nhanh ở những loài sống ngắn và chậm ở những loài sống lâu, cho thấy rằng sự tích tụ lipofuscin có lẽ có ảnh hưởng nghiêm trọng đến các chức năng tế bào và có liên quan đến việc rút ngắn tuổi thọ của sinh vật [80,83,84] . Bất chấp tầm quan trọng đáng kể của mối tương quan này, các cơ chế sinh hóa chính xác cơ bản của sự tích tụ lipofuscin, cũng như tác động của nó lên các chức năng tế bào, vẫn chưa được hiểu rõ.

Lipofuscin chủ yếu được tìm thấy trong lysosome nhưng cũng với số lượng ít hơn trong bào tương của tế bào già [85, 86]. Nó hiển thị một phổ huỳnh quang tự động rộng với màu vàng nâu [80,87], nhưng cấu trúc và thành phần của nó vẫn chưa được xác định rõ ràng. Mặc dù thành phần của nó khác nhau ở các loại tế bào khác nhau, nhưng nó đã được chứng minh là chủ yếu bao gồm các protein và lipid bị oxy hóa (chẳng hạn như chất béo trung tính, axit béo tự do, cholesterol và lipoprotein) và một số lượng nhỏ carbohydrate và các đoạn nucleotide được kết nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị các loại [84].lục bình sa mạcSự gắn kết của sắt trên bề mặt của nó cũng thể hiện một đặc tính chung của lipofuscin [88,89].

Mặc dù ảnh hưởng cuối cùng của sự tích tụ lipofuscin đối với các chức năng tế bào vẫn chưa rõ ràng, nhưng nó đã được chứng minh rằng nó có thể ức chế hoạt động của cả hệ thống phân giải protein lysosome và protein lysosome. Hơn nữa, có bằng chứng thực nghiệm cho thấy nó có thể xúc tác sự hình thành thêm các gốc tự do phản ứng thông qua các ion sắt hoạt động oxy hóa khử (sắt không bền) gắn trên bề mặt của nó [89].

3.4.Lipofuscin làm vật liệu quá oxy hóa trong tế bào tiếp xúc với stress oxy hóa

Vì lipofuscin bao gồm một tập hợp bị oxy hóa cao, chủ yếu bao gồm các protein và lipid liên kết cộng hóa trị|90], nên hợp lý khi giả định rằng sắt không bền - có thể xúc tác việc tạo ra các gốc tự do cực kỳ phản ứng - có liên quan đến các con đường hình thành của nó [91]. Bằng chứng chủ yếu thu được từ các hệ thống thực nghiệm đã chỉ ra rằng việc tế bào tiếp xúc với mức độ căng thẳng oxy hóa tăng lên luôn dẫn đến sự phát triển của kiểu hình già đi mạnh mẽ trên các loại tế bào khác nhau, với sự tăng tốc song song của quá trình hình thành nội bào và tích tụ các vật liệu giống lipofuscin [87,89,92,93]. Các bước liên tiếp khác nhau dẫn đến sự hình thành lipofuscin được minh họa trong Hình 2.

Như đã thảo luận ở trên, sự hiện diện của sắt không bền là cần thiết để tạo ra ROS phản ứng cao (độ HO và RO *), chịu trách nhiệm cho quá trình oxy hóa và quá trình oxy hóa của các đại phân tử tế bào (Hình 2A, B). Hơn nữa, các đại phân tử biến đổi oxy hóa có thể ức chế sự phân hủy protein và hệ thống sửa chữa tế bào, do đó tạo điều kiện cho các chu kỳ vô ích làm tăng tốc độ oxy hóa (Hình 2C). Sự tích tụ dần dần của các thành phần tế bào bị oxy hóa quá mức, không phân hủy vào tế bào dẫn đến sự hình thành lipofuscin (Hình 2D), được cho là góp phần vào quá trình lão hóa tế bào (Hình 2E).

Hình 2. Sơ đồ trình bày các bước tuần tự dẫn đến sự hình thành lipofuscin và góp phần vào quá trình lão hóa tế bào. Lưu ý rằng Fe2 cộng là cần thiết để tạo ra ROS phản ứng cao (HO và RO), là nguyên nhân gây ra quá trình oxy hóa và quá trình oxy hóa của các đại phân tử tế bào (A, B). Các đại phân tử bị oxy hóa quá mức có thể ức chế hệ thống sửa chữa tế bào (đặc biệt là proteasome 20S), do đó tạo điều kiện cho các chu kỳ vô ích làm tăng dần tốc độ oxy hóa (C). Các thành phần tế bào không bị phân hủy, biến đổi oxy hóa dần dần được tích lũy vào tế bào dưới dạng các tập hợp liên kết cộng hóa trị với nhau dưới dạng lipofuscin (D), một thực tế được cho là có ảnh hưởng đến quá trình lão hóa tế bào (E). Đầu mũi tên và đầu phẳng biểu thị sự cảm ứng và ức chế tương ứng của các quá trình.phương pháp chiết xuất flavonoid pdfĐiều thú vị là Marzabadi và cộng sự [94] quan sát thấy rằng sự tích tụ lipofuscin được ngăn chặn trong các tế bào thiếu sắt bằng cách sử dụng thuốc thải sắt desferrioxamine, cho thấy rằng sự hình thành lipofuscin đòi hỏi các gốc tự do phản ứng cao như độ HO và độ RO (Hình 2). Rõ ràng, các gốc phản ứng này có thể bắt đầu các phản ứng dây chuyền dẫn đến các sản phẩm phân hủy peroxy hóa lipid, gây ra sự hình thành các liên kết chéo không đặc hiệu, không thể phân hủy của các thành phần tế bào.

Tổng hợp lại, các kết quả ở trên chỉ ra rằng sự cân bằng nhạy cảm giữa mức peroxide nội bào và sắt không bền sẵn có xác định việc kích hoạt một loạt các tác dụng độc hại mà đỉnh điểm là sự tích tụ lipofuscin, cũng như cảm ứng sự già đi của tế bào và sự chết của tế bào do apoptosis. hoặc hoại tử [29,95].

Sự cảm ứng của sự lão hóa tế bào bởi peroxit cũng có thể đạt được thông qua các con đường khác nhau. Ví dụ, tốc độ trung gian của H, O, các tế bào có thể trực tiếp tạo ra sự kích hoạt các kinase MAP cụ thể và dẫn truyền các tín hiệu lão hóa, kích hoạt sự hoạt hóa của trục p16INK4aINK4A và dẫn đến việc cảm ứng sự lão hóa của tế bào [64,65,92 , 96]. Mặt khác, nồng độ HO cao hơn, như trường hợp xảy ra ở những vùng bị viêm nhiễm mạnh thu hút các tế bào thực bào hoạt hóa, có thể tạo ra quá trình oxy hóa trực tiếp xúc tác sắt trên DNA, sau đó kích hoạt các con đường truyền tín hiệu lão hóa. Trong cả hai trường hợp, sự hình thành và tích tụ song song của các phân tử vĩ mô tế bào bị biến đổi oxy hóa đại diện cho các hệ quả rõ ràng. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng câu hỏi liệu sự tích tụ lipofuscin có thể hiện là một yếu tố nhân quả đối với sự già đi của tế bào hay là hậu quả của nó vẫn là một câu hỏi trọng tâm nhưng chưa được loại trừ.

3.5. Cân bằng nội môi chất sắt nội bào và sự hình thành Lipofuscin

Như đã thảo luận ở trên, sắt là một nguyên tố cần thiết cho tế bào và sinh vật sống vì nó tham gia vào các phản ứng sinh hóa đa dạng hỗ trợ các chức năng cơ bản như vận chuyển oxy, hô hấp tế bào, tổng hợp và sửa chữa DNA. Tuy nhiên, sắt cũng có thể tham gia vào các phản ứng dẫn đến việc tạo ra các gốc tự do gây hại, được gọi là phản ứng kiểu Fenton. Để giảm thiểu độc tính của sắt, các loài động vật có vú đã phát triển các cơ chế phức tạp để điều chỉnh sự sẵn có của nó35,37I. Mặc dù vậy, một phần nhỏ và được điều chỉnh tinh vi của sắt hoạt động khử thường được gọi là "sắt không bền" luôn có mặt, có lẽ là đại diện cho sự di chuyển thực tế của sắt giữa các ngăn tế bào khác nhau [6,38]. Do đó, sắt không bền đại diện cho một tham số tế bào động có thể đáp ứng với nhiều loại kích thích bằng cách thay đổi mức độ của nó, nhằm mục đích cân bằng giữa việc ngăn ngừa tổn thương tế bào và đảm bảo nhu cầu của tế bào.

Trong điều kiện nồng độ peroxit tăng tạm thời (thường được gọi là ứng suất oxy hóa), sắt không bền có thể làm trung gian cho các sự kiện sau: (a) sự khởi đầu và lan truyền của chuỗi phản ứng peroxy hóa lipid, (b) quá trình oxy hóa protein và liên kết chéo, (c) cảm ứng tổn thương DNA chẳng hạn như đứt gãy sợi đơn và sợi kép, và (d) sự kích hoạt của một loạt các con đường tín hiệu oxy hóa khử phức tạp [10,29,43]. Tất cả những tác động do sắt xúc tác này có thể dẫn đến sự lão hóa tế bào kèm theo sự hình thành và tích tụ lipofuscin.

Điều đáng nhấn mạnh ở đây là chúng tôi đã chứng minh trong một loạt các ấn phẩm về việc ngăn ngừa sự phá hủy DNA và quá trình apoptosis của H2O 2- gây ra ở các tế bào có mức sắt la-mật cạn kiệt bằng cách sử dụng nhiều loại tác nhân thải sắt [11 29,42,43,97]. Trong những nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng một hệ thống thực nghiệm dựa trên nuôi cấy tế bào in vitro, trong đó các loại tế bào người khác nhau tiếp xúc với stress oxy hóa ở dạng H và O và thiệt hại trong DNA hạt nhân được ước tính một cách định lượng bằng cách sử dụng xét nghiệm sao chổi, a phương pháp nhạy cảm phát hiện sự hình thành đứt gãy sợi đơn DNA trong các tế bào riêng lẻ. Điều đáng quan tâm là, việc ủ trước các tế bào với một loạt các chất chống oxy hóa mạnh đã biết như axit ascorbic, o -tocopherol, Trolox, N-acetylcysteine ​​và axit o -lipoic trước khi tiếp xúc với H, O, không mang lại bất kỳ sự bảo vệ nào [7 ]. Vì khả năng chống lại các gốc tự do của các tác nhân này đã được thiết lập trong nhiều nghiên cứu trong ống nghiệm, các kết quả tiêu cực nêu trên được cho là do các tác nhân này không có khả năng loại bỏ hiệu quả các gốc tự do phản ứng được tạo ra bên trong tế bào.

Một thông số quan trọng của liên kết ngang được xúc tác bởi sắt có thể là sự tạo thuận lợi cho liên kết cộng hóa trị của các thành phần tế bào hòa tan bị oxy hóa với màng sinh học. Một sự kiện như vậy sẽ cản trở quá trình xuất bào của các vật liệu gắn vào màng, dẫn đến sự tích tụ nội bào vĩnh viễn của nó. Có thể suy đoán rằng màng lysosome nên là mục tiêu chính trong trường hợp này do chúng ở gần vị trí hình thành lipofuscin. Thật vậy, lipofuscin thường được phát hiện bên trong các tế bào được bao bọc bởi các phân đoạn màng lysosome [98].

Do tầm quan trọng của sắt không bền sẵn có đối với sự hình thành và tích tụ lipofuscin, việc điều chỉnh cân bằng nội môi trong tế bào của nó dường như có tầm quan trọng hàng đầu đối với quá trình lão hóa. Việc đánh giá cao sự sẵn có của sắt không bền như một yếu tố quan trọng quyết định quá trình oxy hóa và quá trình oxy hóa của các thành phần tế bào và sự tích tụ lipofuscin trong tế bào có thể mở đường cho sự phát triển của các chiến lược mới, nhằm can thiệp và điều chỉnh đồng hồ sinh học của quá trình lão hóa.

3.6. Ngừng hoạt động của các hệ thống sửa chữa bởi các thành phần tế bào quá ôxy hóa

Các chiến lược tế bào để sửa chữa các thành phần tế bào bị oxy hóa khác nhau rất khác nhau, tùy thuộc vào bản chất của các thành phần cụ thể. Ví dụ, các nucleotide DNA bị oxy hóa bị loại bỏ và thay thế bằng các nucleotide bình thường thông qua một quá trình gọi là "sửa chữa loại bỏ nucleotide, trong khi các protein bị oxy hóa bị phân giải thành các axit amin đơn lẻ mà sau đó có thể được sử dụng lại để tổng hợp protein mới.

Có một số hệ thống phân giải protein khác nhau: trong tế bào, có các enzym của lysosome; trong bào tương có proteasomes và calpain; trong chất nền ty thể có các Lon protease (protease phụ thuộc ATP); và trong màng ti thể, có các protease bộ ba-A [78, 98-100]. Hơn nữa, ngoài các protein bị biến đổi oxy hóa, các lysosome cũng có thể tiếp nhận và phân hủy các bào quan thậm chí bị hư hỏng nặng như ty thể hoặc một phần của tế bào chất trong các quá trình được gọi là tự động qua trung gian chaperon, tự động thực và vi tự động [82,101].

Mặc dù thực tế là hầu hết các phân tử sinh học và bào quan bị biến đổi oxy hóa đều có thể được tế bào sửa chữa hoặc phân hủy một cách hiệu quả, nhưng người ta đã quan sát thấy rằng một số trong số chúng tích tụ theo tuổi tác, cho thấy sự bất cập vốn có của cơ chế luân chuyển tế bào.flavonoidNó đã được chứng minh rằng các thành phần tế bào đã bị oxy hóa có thể trải qua các sửa đổi oxy hóa hơn nữa, dẫn đến việc hình thành các sản phẩm mà hệ thống suy thoái tế bào không có khả năng đối phó [34,84]. Đến lượt nó, sự tích tụ của các tập đoàn không phân hủy như vậy có thể cản trở chức năng của các hệ thống phân hủy, do đó làm trầm trọng thêm các tác động và dẫn đến một vòng luẩn quẩn, như được minh họa bằng sơ đồ trong Hình 2.

Trong trường hợp các điều kiện stress oxy hóa gia tăng và kéo dài, khả năng sửa chữa của tế bào nói chung và khả năng phân hủy protein nói riêng có thể đạt đến mức bão hòa, do đó dẫn đến sự hiện diện dai dẳng của các thành phần bị oxy hóa. Tình huống này làm tăng xác suất oxy hóa thêm các thành phần đã bị oxy hóa và hình thành các biến đổi oxy hóa bổ sung và sâu sắc hơn, bao gồm cả sự hình thành liên kết cộng hóa trị trong và giữa các phân tử. Sự phức tạp tổng thể của các cấu trúc hóa học được hình thành vượt quá khả năng phân hủy của hệ thống phân giải protein tế bào (đặc biệt là proteasome 20S), dẫn đến sự tích tụ dần dần các vật liệu "rác" không thể phân hủy quá mức bên trong tế bào, chủ yếu vào lysosome [82,102].

Kết hợp với nhau, sự tích tụ của các vật liệu bị oxy hóa quá mức bên trong tế bào làm tăng xác suất oxy hóa thêm các thành phần tế bào đã bị oxy hóa theo thời gian, do đó tạo điều kiện bắt đầu một vòng luẩn quẩn của quá trình oxy hóa, quá mức oxy hóa và tích tụ; tất cả những điều này cuối cùng dẫn đến sự suy giảm ngày càng tăng của các chức năng tế bào, như biểu hiện rõ ràng trong quá trình lão hóa và lão hóa.

3.7. Lysosome là các trang web chính của sự hình thành Lipofuscin

Là kết quả của quá trình thoái hóa tự động thực bào bình thường, ngăn chứa của thể bào tử rất giàu sắt không bền vì nhiều đại phân tử và bào quan tự thực bào có chứa sắt. Sự hiện diện kết hợp của sắt hoạt tính khử và pH thấp trong lysosome tạo điều kiện hình thành các gốc phản ứng cực mạnh từ các peroxit tương đối không hoạt động thông qua phản ứng Fenton. Do đó, cơ quan này cực kỳ nhạy cảm với stress oxy hóa nhẹ mà tế bào trải qua một cách tự nhiên trong quá trình biến động thoáng qua của H, O nội bào, ở trạng thái ổn định. HO · s được tạo ra ngay lập tức gây ra quá trình oxy hóa chuỗi của các thành phần lysosome, chẳng hạn như protein và lipid màng, dẫn đến sự hình thành các vật liệu giống lipofuscin mà thực sự đã được chứng minh là được tích lũy trong lysosome.

Trong các trường hợp điều kiện ứng suất oxy hóa mạnh và kéo dài, sự hiện diện đồng thời của H2O2 và sắt không bền gây ra quá trình oxy hóa tiếp tục trên các phân tử sinh học đã bị oxy hóa au-to-thực bào, dẫn đến các sản phẩm bị oxy hóa quá mức liên kết chéo với nhiều liên kết cộng hóa trị .sử dụng hesperidinVật liệu này, ngoài khả năng chống thoái hóa, có thể ức chế hệ thống tái tạo tế bào, như đã được chứng minh trong proteasomes [85,102]. Đề xuất này được ủng hộ mạnh mẽ bởi nhận xét rằng sự kết hợp của stress oxy hóa với sự ức chế của protease lysosome đã làm chậm quá trình thoái hóa các đại phân tử tự thực bào và tạo thêm thời gian cho quá trình oxy hóa của chúng, làm tăng nhanh đáng kể sự hình thành lipofuscin trong các tế bào nuôi cấy [7]. Bản thân lipofuscin có thể bắt nguồn từ các loại vật liệu tự động hoặc dị thực bào khác nhau. Trong nhiều tế bào, đặc biệt là ở những tế bào có tính hiếu khí cao như tế bào tim và tế bào thần kinh, ty thể tự động thực bào tạo thành phần lớn vật chất không thể phân hủy trong lysosome. Bằng chứng mạnh mẽ về nguồn gốc ty thể của một phần quan trọng của cơ thể lipofuscin cho thấy rằng các tiểu đơn vị ATP synthase dồi dào có trong các tế bào được nạp lipofuscin [103]. Tuy nhiên, trong các tế bào ăn xác thối chuyên nghiệp có khả năng thực bào tích cực như đại thực bào, tế bào vi mô và tế bào biểu mô sắc tố võng mạc, một phần đáng kể hàm lượng lipofuscin của chúng cũng có thể được tạo ra.

3.8. Phát hiện các tế bào hình lưỡi liềm

Việc công nhận các tế bào lão hóa là một vấn đề quan trọng do ngày càng có nhiều bằng chứng về vai trò của lão hóa trong các bệnh lý ở người [56,104]. Hơn nữa, lĩnh vực hóa trị liệu đang mở rộng nhanh chóng đòi hỏi phải phát hiện chính xác các tế bào già [105]. Các chất đánh dấu khác nhau phát hiện cảm biến về sự lão hóa của tế bào được trình bày trong Bảng 1. Những phát hiện gần đây đã chỉ ra hàm ý của sự lão hóa trong COVID -19, biện minh cho việc áp dụng hóa trị liệu để điều trị hoặc phòng ngừa bệnh nhân COVID -19 [106.

Sự tích tụ lipofuscin mới hình thành có thể được phát hiện và định lượng bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử, đồng tiêu và huỳnh quang, cũng như phương pháp đo tế bào dòng chảy [108,109]. Hơn nữa, lipofuscin có thể được phát hiện trên cơ sở tự phát huỳnh quang của nó kết hợp với một số kỹ thuật hóa mô và hóa tế bào [68,87,110,111]. Đặc biệt, GL13, một chất tương tự hóa học Sudan Black-B (SBB) được đánh dấu sinh học có bán trên thị trường là "SenTraGorTM", tương tác với lipofuscin và cho phép xác định chính xác các tế bào già trong ống nghiệm và ex vivo bằng cách áp dụng phương pháp phát hiện qua trung gian kháng thể [ 56,107,110]. Sử dụng xét nghiệm này, việc xác định định lượng mức lipofuscin hòa tan hoặc chiết xuất trong dịch nuôi cấy tế bào, dịch cơ thể và chất đồng nhất mô cũng có thể đạt được [112]. Trình tự các sự kiện dẫn đến tích tụ lipofuscin trong quá trình lão hóa và tương tác của nó với lipofuscin được trình bày dưới dạng giản đồ trong Hình 3A. Hình ảnh đại diện của các tế bào Li-Fraumeni-p21WAF1 / Cip1 Tet-OFF và ON (già đi), nhuộm bằng SenlraGor, được trình bày trong Hình 3B. Một tín hiệu tế bào chất màu nâu mạnh mẽ thể hiện rõ ràng ở các tế bào nguyên phân (hình bên phải), trong khi không có tế bào cảm ứng nào là âm tính (hình bên trái).

Sự phát triển của các ứng dụng ngộ đạo dựa trên công nghệ nano có thể cho phép nhắm mục tiêu chính xác các tế bào tuổi già [113-115]. Việc lập bản đồ của các tế bào già đi trong cơ thể vẫn là một thách thức lớn. Trong bối cảnh này, hợp chất GL13 mới có thể được làm giàu bằng cách kết hợp các chấm lượng tử hoặc các chất mang nano thích hợp khác và vỏ ưa nước để bao bọc toàn bộ hệ thống, khiến GL13 trở thành một ứng cử viên đầy hứa hẹn cho hình ảnh phân tử in vivo [114].

Hình 3. (A) SenTraGorTM phản ứng đặc biệt với lipofuscin, sản phẩm phụ không phân hủy của quá trình lão hóa tế bào, cho phép xác định chính xác các tế bào già trong ống nghiệm và ex vivo bằng cách áp dụng phương pháp phát hiện qua trung gian kháng thể. (B) Nhuộm SenTraGor trên các ô Li-Fraumeni-p21WAF1 / Cip1 Tet-OFF (hình trái) và ON (hình phải); độ phóng đại ban đầu: × 200. 4. Các hợp chất hoạt tính sinh học trong chế độ ăn uống và stress oxy hóa

Nhiều nghiên cứu dịch tễ học được thực hiện chủ yếu trong nửa sau của thế kỷ trước đã cho thấy mối tương quan giữa chế độ ăn Địa Trung Hải truyền thống (chế độ ăn thịnh hành ở bờ bắc của lưu vực Địa Trung Hải) với tỷ lệ mắc một số bệnh mãn tính thấp hơn và giảm nguy cơ mắc bệnh và tử vong [{{0 }}]. Do đó, các nỗ lực nghiên cứu mạnh mẽ đã được thực hiện để xác định các tác nhân chế độ ăn Địa Trung Hải có thể ngăn ngừa hoặc làm giảm các tác động có hại của stress oxy hóa và xác định phương thức hoạt động phân tử của chúng.

4.1.Hợp chất hoạt tính sinh học hàng đầu: Chất chống oxy hóa loại bỏ triệt để miễn phí hay chất che lấp sắt yếu?

Chế độ ăn Địa Trung Hải truyền thống được đặc trưng bởi việc tiêu thụ nhiều dầu ô liu và thực phẩm thực vật như trái cây, rau, ngũ cốc chưa tinh chế và các loại đậu; tiêu thụ vừa phải cá, các sản phẩm từ sữa và rượu vang; và tiêu thụ thấp các sản phẩm từ thịt [119]. Những lợi ích sức khỏe của nó thường được cho là nhờ vào số lượng cao chất chống oxy hóa của loại chất diệt gốc tự do, phần lớn có trong các loại thực phẩm điển hình của chế độ ăn kiêng này. Thông thường người ta cho rằng những chất diệt gốc tự do như vậy có thể tương tác và vô hiệu hóa các gốc tự do, do đó chống lại quá trình oxy hóa trong cơ thể và do đó trì hoãn hoặc thậm chí ngăn ngừa tỷ lệ mắc các bệnh mãn tính khác nhau, bao gồm cả quá trình lão hóa [120-123].

Tuy nhiên, kết quả của các thử nghiệm lâm sàng lớn nhất về việc bổ sung chất chống oxy hóa được tiến hành cho đến nay đã không cho thấy khả năng bảo vệ đáng kể chống lại sự phát triển của các bệnh mãn tính [124-137]. Hơn nữa, mối quan tâm đã được nâng lên về tính an toàn của việc bổ sung liều cao chất chống oxy hóa vì mối liên hệ với các nguy cơ sức khỏe đã được quan sát thấy trong một số trường hợp [138,139]. Sự thất bại này có thể được giải thích bởi thực tế là các gốc tự do như độ HO và độ RO rất dễ phản ứng, tấn công và oxy hóa ngay lập tức, không cụ thể và không đặc hiệu đối với mọi nhóm hóa chất có mặt trong vùng lân cận thế hệ của chúng [140]. Vì vậy, khi được tạo ra bên trong các tế bào, thực tế không thể có bất kỳ chất diệt gốc tự do nào có nguồn gốc bên ngoài để vô hiệu hóa chúng. Ở đây cần phải nhấn mạnh rằng cơ hội duy nhất để bảo vệ các thành phần cấu tạo tế bào khỏi quá trình oxy hóa và tổn thương trong điều kiện stress oxy hóa là ngăn chặn việc tạo ra các gốc tự do phản ứng mạnh như vậy. Một chiến lược khả thi khác để tránh quá trình oxy hóa các đại phân tử sinh học quan trọng như DNA và protein trong những trường hợp như vậy có thể là điều khiển vị trí hình thành của chúng bằng cách sử dụng các tác nhân chelat hóa sắt. Như được thảo luận dưới đây, chế độ ăn uống nói chung và chế độ ăn Địa Trung Hải nói riêng chứa rất nhiều chất thải sắt yếu, (Hình 4), khi có thể đi qua màng tế bào, có thể tách sắt không bền liên kết yếu khỏi các đại phân tử quan trọng, do đó bảo vệ chúng khỏi quá trình oxy hóa không mong muốn bất kể chúng có ức chế phản ứng Fenton hay không

Hình 4. Sơ đồ trình bày chỉ ra rằng các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật trong chế độ ăn Địa Trung Hải chứa ngày càng nhiều hợp chất liên kết với sắt có khả năng chelat hóa sắt không bền trong tế bào và ngăn chặn việc tạo ra các gốc tự do phản ứng mạnh gây ra quá trình oxy hóa không được kiểm soát của các thành phần tế bào. Thực phẩm điển hình của chế độ ăn Địa Trung Hải chứa nhiều hợp chất, bao gồm rượu phenolic, axit phenolic và flavonoid, đã nhiều lần được đề xuất là hoạt động như chất chống oxy hóa loại bỏ gốc tự do. Một số hợp chất như vậy đã được nhóm nghiên cứu của chúng tôi kiểm tra, và chúng tôi đã quan sát thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa khả năng bảo vệ của mỗi hợp chất và khả năng chelate sắt không bền nội bào nhưng không phải với khả năng quét các gốc tự do trong ống nghiệm của chúng [8,9, 12]. Một đặc tính cần thiết bổ sung của các hợp chất này được yêu cầu để phát huy khả năng bảo vệ của chúng, là khả năng đi đến bên trong tế bào bằng cách khuếch tán hoặc bất kỳ hình thức vận chuyển nào khác qua màng sinh chất [11,42,141]. Dựa trên những quan sát này, chúng tôi đề xuất rằng các hợp chất hoạt tính sinh học có mặt phổ biến trong chế độ ăn Địa Trung Hải cung cấp tác dụng bảo vệ tế bào của chúng bằng cách tách sắt không bền trong tế bào khỏi các thành phần tế bào quan trọng, do đó làm giảm quá trình oxy hóa không mong muốn của chúng.

4.2 Các chất tạo sắt trong chế độ ăn uống có ngăn ngừa sự hình thành Lipofuscin không?

Dựa trên những cân nhắc đã đề cập ở trên, có thể suy đoán rằng các tác nhân tạo sắt hoạt tính sinh học có trong chế độ ăn Địa Trung Hải có thể đại diện cho các yếu tố chính chịu trách nhiệm ngăn ngừa sự hình thành lipofuscin và do đó, quá trình lão hóa nói chung. Theo những gì chúng tôi biết, những nỗ lực có hệ thống nhằm kiểm tra thực nghiệm giả thuyết quan trọng này vẫn chưa được thực hiện.

Một số lượng lớn các phân tử chelat sắt với các cấu trúc và đặc điểm hóa học khác nhau được chứa trong một chế độ ăn Địa Trung Hải điển hình. Ví dụ, chúng tôi đã nghiên cứu sâu rộng các chất chiết xuất từ ​​thực vật có chứa nhiều polyphenol và đã xác định rằng các hợp chất phenol với nhóm ortho-dihydroxyl có khả năng bảo vệ chống lại stress oxy hóa, trong khi những hợp chất thiếu hydroxyl hoặc có nó nằm ở vị trí meta hoặc para thì hoàn toàn không có tác dụng. [8, 10-12]. Những quan sát này đặt ra thêm câu hỏi về việc liệu các tác nhân tạo sắt có trong thực phẩm có khả năng xuyên qua một số rào cản để đi đến bên trong tế bào đích hay không. Trong trường hợp này, các tác nhân cụ thể trong chế độ ăn uống có thể được coi là "chất chống oxy hóa gián tiếp" vì chúng ngăn chặn việc tạo ra các gốc tự do phản ứng hơn là giải độc chúng sau quá trình sản sinh nội bào.

Trong một số trường hợp, các ion sắt không bền trong tế bào có thể phối hợp không hoàn toàn với các chất có nguồn gốc từ chế độ ăn uống do khả năng hấp thụ thấp và pha loãng đáng kể trong cơ thể, do đó cho phép sắt tham gia vào các phản ứng oxy hóa khử. Tuy nhiên, các tác nhân giống nhau thường có chức năng kép bởi vì chúng có thể bao gồm cả đặc tính liên kết sắt và thu gom gốc tự do trong cùng một phân tử. Do đó, các chất thải sắt có nguồn gốc từ chế độ ăn uống có thể hoạt động theo hai cách: giảm thiểu tổn thương tế bào do stress oxy hóa gây ra bằng cách loại bỏ sắt không bền liên kết lỏng lẻo khỏi các đại phân tử tế bào dễ bị tổn thương và bất hoạt hoàn toàn hoặc do sự phối hợp không hoàn toàn của sắt, dẫn đến việc loại bỏ sắt khỏi vị trí ban đầu của nó nhưng cho phép nó vẫn hoạt động oxy hóa khử và có thể oxy hóa các chất thải sắt có nguồn gốc từ chế độ ăn uống tương ứng.

5. Kết Luận

Một trong những khái niệm nổi bật nhất trong lĩnh vực lão hóa ngày nay là cái gọi là “lý thuyết gốc tự do về sự lão hóa.” Theo lý thuyết này, sự lão hóa của cơ thể là do tổn thương oxy hóa tích lũy gây ra bởi các gốc tự do phản ứng mạnh mà chủ yếu phát sinh như một hệ quả của quá trình trao đổi chất hiếu khí. Sự phát sinh liên tục của các gốc phản ứng cực mạnh như vậy gây ra sự hình thành và tích tụ dần dần các tập hợp không thể sửa chữa của các thành phần tế bào bị hư hỏng. Vật liệu chưa được xác định về mặt hóa học này, chủ yếu bao gồm protein và lipid và phát ra huỳnh quang màu vàng nâu, được gọi là "lipofuscin," ceroid "hoặc" sắc tố tuổi "và nó được coi là dấu hiệu của sự lão hóa tế bào.

Lipofuscin chủ yếu được hình thành thông qua các biến đổi oxy hóa không kiểm soát và không đặc hiệu của các đại phân tử tế bào. Tế bào được trang bị hệ thống phòng thủ nhiều mặt để khảo sát và sửa chữa các đại phân tử bị oxy hóa. Tuy nhiên, khi stress oxy hóa mạnh kéo dài trong thời gian dài, nó luôn dẫn đến việc tạo ra các gốc tự do phản ứng mạnh và gây ra quá trình oxy hóa các vật liệu đã bị oxy hóa, do đó tạo ra các sản phẩm không thể sửa chữa, bị phân hủy hoặc thậm chí bị đào thải. bởi các hệ thống di động có liên quan. Hơn nữa, nó đã được chứng minh rằng các vật liệu bị oxy hóa quá mức có thể gây ra sự ngừng hoạt động dần dần của các hệ thống bảo vệ và phục hồi tế bào, do đó thúc đẩy các chu kỳ vô ích làm tăng tỷ lệ tích lũy lipofuscin.

Vì các gốc tự do phản ứng mạnh có thể được tạo ra trong các quá trình oxy hóa có xúc tác sắt (phản ứng Fenton), sự sẵn có của sắt không bền là điều kiện tiên quyết cần thiết cho sự hình thành và tích tụ lipofuscin bên trong tế bào. Dựa trên những cân nhắc này, có thể suy đoán rằng cơ chế điều hòa cân bằng nội môi của sắt trong tế bào nói chung và sự phân bố sắt không ổn định, nói riêng, có thể đại diện cho một cách thức chưa được đánh giá cao cho đến nay để làm chậm sự hình thành lipofuscin nội bào và hậu quả là lão hóa tế bào (lão hóa). Trước đây, chúng tôi đã chỉ ra rằng một số chất dinh dưỡng thực vật có chứa sắt có trong chế độ ăn kiểu Địa Trung Hải có thể xuyên qua màng sinh học và đến được bên trong tế bào [8,9,11,12]. Các tác nhân này chelate sắt không bền trong tế bào (không nhất thiết phải có ái lực cao) và do đó xác định sự phân bố của nó và do đó, các vị trí của quá trình oxy hóa do ứng suất oxy hóa gây ra. Theo cơ chế được đề xuất, các chất phytochemical có nguồn gốc từ chế độ ăn uống phải kết hợp các đặc điểm sau trong cấu trúc của chúng để có thể bảo vệ tế bào trong điều kiện stress oxy hóa: chúng phải có khả năng (a) xuyên qua màng tế bào; (b) để chelate tế bào sắt không bền; và (c) trong trường hợp tương tác của sắt liên kết với peroxit (sự chiếm giữ không hoàn toàn các vị trí phối hợp của nó), để loại bỏ gốc phản ứng được hình thành.

Tóm tắt các kết luận từ phần trình bày trên, có thể phát biểu sau: (a) sắt không bền là tác nhân chính chịu trách nhiệm tạo ra các gốc tự do phản ứng mạnh có khả năng oxy hóa các thành phần tế bào trong điều kiện stress oxy hóa, (b ) các thành phần tế bào bị oxy hóa và đặc biệt là quá mức oxy hóa bao gồm phần thân chính của lipofuscin được hình thành và tích lũy bên trong tế bào trong những điều kiện này, (c) sự cạn kiệt sắt không bền trong tế bào bởi các tác nhân chelat hóa sắt ngăn cản quá trình oxy hóa các thành phần tế bào, và ( d) chế độ ăn uống của chúng ta và đặc biệt là chế độ ăn kiểu Địa Trung Hải chứa rất nhiều hợp chất có thể điều chỉnh sự phân phối sắt trong tế bào.

Xem xét các cân nhắc ở trên cùng nhau, có thể kỳ vọng rằng việc xác định các hợp chất dinh dưỡng có hoạt tính sinh học với các đặc tính được ấn định có thể cho phép sử dụng chúng làm công cụ dược lý cho các hành động bảo vệ cụ thể trong điều kiện gia tăng căng thẳng oxy hóa trong tế bào, mô và toàn bộ sinh vật. Đề xuất này có thể mở ra những con đường mới cho việc phát triển các chiến lược nhằm làm chậm tốc độ xuất hiện và phát triển của các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Bài viết này được trích từ Chất chống oxy hóa 2021, 10, 491. https://doi.org/10.3390/antiox10030491 https://www.mdpi.com/journal/antioxidants