Flavonoidy v prevencii a liečbe starnutia pokožky

Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comPre viac informácií

Abstrakt:Starnutie kože je spojené s akumuláciou starnúcich buniek a súvisí s mnohými patologickými zmenami, vrátane zníženej ochrany pred patogénmi, zvýšenej náchylnosti na podráždenie, oneskoreného hojenia rán a zvýšenej náchylnosti na rakovinu. Senescentné bunky vylučujú špecifický súbor prozápalových mediátorov, označovaných ako senescenčný sekrečný fenotyp (SASP), ktorý môže spôsobiť hlboké zmeny v štruktúre a funkcii tkaniva. Lieky, ktoré selektívne eliminujú starnúce bunky (senolytiká) alebo neutralizujú SASP (senostatiká), teda predstavujú atraktívnu terapeutickú stratégiu na zhoršenie stavu kože súvisiaceho s vekom. Pribúdajú dôkazy o tom, že zlúčeniny rastlinného pôvodu (flavonoidy) môžu spomaliť (spomaliť alebo dokonca zabrániť zhoršovaniu vzhľadu a funkcie pokožky súvisiacemu so starnutím tým, že sa zamerajú na bunkové dráhy, ktoré sú rozhodujúce pre reguláciu bunkovej starnutia a SASP. Tento prehľad sumarizuje theostatický a senolytický potenciál flavonoidov v predchádzanie starnutiu pokožky.

Kľúčové slová:senescentné bunky; senescenčný sekrečný fenotyp (SASP); flavonoidy; senolytika; senostatiká A.;100

Ak chcete vedieť viac, kliknite sem

1. Úvod

Okrem toho, že starnutie je ekonomickým a sociálnym problémom, je to predovšetkým medicínsky problém. Existuje teda rastúca potreba porozumieť mechanizmom, ktoré sú základom tohto vysoko komplexného procesu [1], ktorý nevyhnutne vedie k narušeniu homeostázy a funkcie tela, zvýšenému riziku komplexných ochorení a nakoniec k smrti.

Bunková senescencia prispieva k dysfunkcii tkanív a orgánov a chorobám súvisiacim s vekom prostredníctvom mechanizmov, ktoré narúšajú niky kmeňových buniek, vyvolávajú aberantnú diferenciáciu buniek, narúšajú extracelulárnu matricu, stimulujú zápal tkaniva a vyvolávajú starnutie v susedných bunkách [2-4]. Senescentné bunky vylučujú špecifický súbor prozápalových cytokínov, chemokínov, rastových faktorov, lipidov a proteáz, fenomén nazývaný senescenčný sekrečný fenotyp (SASP)[5]. Predpokladá sa, že akumulácia starnúcich buniek v tkanivách prispieva k narušeniu ich homeostázy a zvyšuje riziko mnohých chorôb súvisiacich s vekom [6]. SASP zase môže viesť k chronickému zápalu (napr. lokálnemu alebo generalizovanému) a zmenám v štruktúre a funkcii tkaniva [7].cistanche benefíciosPreto eliminácia starnúcich buniek alebo neutralizácia zložiek SASP môže poskytnúť priaznivé účinky nielen na postihnuté tkanivo, ale aj na celý orgenizmus. Lieky, ktoré selektívne eliminujú starnúce bunky (senolytiká) alebo neutralizujú SASP (senostatiká), predstavujú atraktívnu terapeutickú stratégiu na oddialenie starnutia a chorôb súvisiacich s vekom [8].

Starnutie kože je spojené so zvyšujúcim sa počtom senescentných buniek a súvisí s mnohými patologickými zmenami, vrátane zníženej ochrany pred patogénmi, zvýšenej náchylnosti k podráždeniu, oneskoreného hojenia rán a zvýšenej náchylnosti na rakovinu [9]. Preto terapie, ktoré znižujú počet starnúcich buniek alebo blokujú SASP, môžu byť účinnou liečbou zhoršovania kože súvisiaceho so starnutím [10]. Senolytická a hemostatická aktivita niekoľkých liekov (napr. metformínu a rapamycínu) už bola preukázaná v predbežných klinických štúdiách [11,12]. Údaje in vitro a in vivo však ukazujú, že rôzne flavonoidy majú podobné vlastnosti; preto ich možno považovať za terapeutickú možnosť prevencie a liečby starnutia pokožky.

Cistanche môže proti starnutiu

2. Starnutie a starnutie pokožky

Koža pozostáva z vonkajšej epidermálnej vrstvy (epidermis), ktorá tvorí bariéru pre životné prostredie, a vnútornej dermálnej vrstvy (dermis) spojenej bazálnou membránou. Pokožka pozostáva z viacvrstvového epitelu obsahujúceho hlavne keratinocyty, ktoré proliferujú z kmeňových buniek v bazálnej vrstve pripojenej k bazálnej membráne Následne sa oddelia, prestanú sa množiť a podstúpia terminálny diferenciačný program, ktorý končí špecializovanou formou programovanej bunkovej smrti. , známy ako kornifikácia. Epidermis tiež obsahuje melanocyty, ktoré vďaka obsahu pigmentu chránia pred ultrafialovým (UV) žiarením. Langerhansove bunky sú tretím bunkovým typom v epiderme, ktorý patrí k dendritickým bunkám prezentujúcim antigén. Epidermálna homeostáza závisí od správnej funkcie a interakcií všetkých týchto bunkových zložiek [13]. Dermis pozostáva z papilárnej vrstvy tesne pod epidermálnou bazálnou membránou a spodnej retikulárnej vrstvy. Papilárna vrstva obsahuje fibroblasty, malý počet tukových buniek (adipocyty), krvné cievy a fagocyty, zatiaľ čo retikulárna vrstva obsahuje menej fibroblastov, ale hrubšie kolagénové vlákna v dermálnej matrici. Dermis sa tiež skladá z nervových zakončení, ciev, pericytov a buniek imunitného systému vrátane žírnych buniek a makrofágov[14].

Starnutie pokožky možno definovať ako vnútorné alebo vonkajšie. Vnútorné starnutie pokožky je chronologické a závisí od endogénnych faktorov, ako je genetika a metabolický a hormonálny stav. Vonkajšie starnutie pokožky je spôsobené environmentálnymi faktormi. Vnútorné aj vonkajšie starnutie pokožky je spôsobené narušením génovej expresie,Cistanche Extract Anti Radiationpokles v recyklácii defektných mitochondrií a akumulácia bunkových vedľajších produktov, ktoré vedú k zníženiu bunkovej bioenergie [15,16]. Počas chronologického starnutia sa starnúce bunky hromadia v derme a epidermis. Táto akumulácia môže byť vyvolaná a urýchlená rôznymi celulárnymi poruchami, vrátane poškodenia DNA a mitochondriálnej dysfunkcie [17]. Niekoľko vonkajších faktorov, ako sú činidlá poškodzujúce DNA (napr. röntgenové žiarenie, UV žiarenie a cigaretový dym), môže vyvolať starnutie v epidermis a dermis. UV žiarenie zohráva ústrednú úlohu pri starnutí kože a vzniku rakoviny kože. UV žiarenie sa skladá z troch hlavných zložiek na základe vlnovej dĺžky fotónov: UVA má najdlhšie vlnové dĺžky (315-400 nm), UVB je stredného rozsahu (290-320 nm) a UVC má najkratšie vlnové dĺžky ({{ 8}} nm). Všetky typy UV žiarenia môžu pôsobiť ako environmentálne mutagény vedúce k priamemu a nepriamemu (prostredníctvom zvýšenej produkcie oxidačných voľných radikálov) poškodeniu DNA a každý môže viesť k mutagenéze v kožných bunkách. UVA žiarenie je najčastejšou zložkou slnečného UV žiarenia. Preniká hlbšie ako UVB (ktoré má hlavný účinok na epidermis) do kože a vyvoláva hlboké zmeny dermálneho spojivového tkaniva [18,19]. In vitro štúdie tiež ukazujú, že UVC má zhoršujúci sa vplyv na stabilitu genómu, čo prispieva k starnutiu fibroblastov a keratinocytov [20,21]. Avšak vzhľadom na to, že väčšina tohto žiarenia je absorbovaná ozónovou vrstvou, jeho klinický význam je menej výrazný. Pre úplný obraz je dôležité spomenúť aj vplyv infračerveného žiarenia (IR) na starnutie pokožky. Nedávne štúdie naznačujú, že IR a teplo môžu vyvolať predčasné starnutie kože stimuláciou expresie matricových metaloproteináz (MP) a moduláciou syntézy elastínu a fibrilínu. Okrem toho v ľudskej koži teplo stimuluje tvorbu nových ciev, nábor zápalových buniek a spôsobuje oxidačné poškodenie DNA [22].

Starnúce bunky v koži možno identifikovať zvýšenou expresiou inhibítorov bunkového cyklu p21 a p16 a proteínov zapojených do opravy DNA, zvýšenou aktivitou lyzozomálneho enzýmu - galaktozidázy, stratou jadrového vysokomobilitného skupinového boxu 1 (HMGB1), zníženým lamin B1 expresia a remodelácia chromatínu [16,18].

Starnutie sa prejavuje aj zmenou v sekrečnom profile bunky, ako je zvýšená sekrécia interleukínu (IL)-10,IL-1,IL-6,IL-8,MMP -1 a-3, ktoré degradujú dermálnu matricu a rôzne rastové a transkripčné faktory [23]. Ožarovanie kože zohráva ústrednú úlohu aj pri modulácii SASP. Zatiaľ čo väčšina UVC je blokovaná ozónovou vrstvou, UVA a UVB prispievajú k starnutiu pokožky a zápalu aktiváciou génov SASP, ako sú IL-1, IL{8}} a MMP[24]. UVA aj UVB môžu naopak znižovať rastový faktor tumoru (TGF)-, čo vedie k zníženej syntéze kolagénu typu I, čo vedie k rednutiu kože a tvorbe vrások [25].

Tieto znaky starnutia sa vzťahujú na viaceré typy buniek v koži; avšak bunky, ktoré sa v tkanive zdržiavajú dlhšie, sú vážnejšie postihnuté stratou mechanizmov bunkovej údržby a opravy ako tie, ktoré sú vysoko proliferatívne a často sa nahrádzajú[26]Fenomén starnutia postihuje všetky prvky kože.

2.1.Keratinocyty

Po diferenciácii keratinocyty opúšťajú bazálnu vrstvu epidermis. V tomto bode sa nemôžu množiť a prejavovať niektoré zmeny v bunkovom metabolizme a preskupeniach chromatínu typické pre starnúce bunky. Súčasný konsenzus International Cell Senescence Association (ICSA) však uvádza, že terminálna diferenciácia buniek ich nekvalifikuje ako starnúce bunky, pretože proces diferenciácie nie je výsledkom stresu alebo poškodenia [27]. Týmto bunkám chýbajú niektoré typické znaky starnúcich buniek, ako je makromolekulárne poškodenie, oxidácia proteínov, skrátenie telomér a SASP.

Proces starnutia keratinocytov je zložitý a stále sa skúma. Štúdie in vitro naznačujú, že keratinocyty vyvíjajú senescentný fenotyp, pričom im chýbajú terminálne diferenciačné markery [28]. Bunková dostupnosť nikotínamid adenín dinukleotidu (NAD) sa zdá byť kritickým faktorom pri regulácii tohto procesu.cistanche herbaVysoké hladiny NAM (nikotínamid), hlavného prekurzora NAD, inhibujú diferenciáciu horných epidermálnych vrstiev a udržiavajú proliferáciu v bazálnej vrstve. Zabránenie konverzii NAM na NAD vedie k predčasnej diferenciácii ľudských primárnych keratinocytov a starnutiu [29].

Ďalšou črtou senescentných keratinocytov je akumulácia jednovláknových zlomov DNA vyvolaných redoxným stresom, ktoré zostávajú neopravené v dôsledku zníženia aktivity poly-ADP-ribozyltran erázy (PARP1) a podporujú zastavenie bunkového cyklu [30]. Senescentné keratinocyty sú tiež charakterizované nižšími hladinami receptora inzulínového rastového faktora (IGF-1R), čo vedie k zhoršeným reakciám na poškodenie DNA[31]. Zdá sa, že kolagén 17A1 (Col17al) hrá zásadnú úlohu pri starnutí epidermálnych kmeňových buniek in vivo. Jeho deplécia stimuluje terminálnu diferenciáciu zostarnutých keratinocytov, čo vedie k tvorbe korneocytov [32]. Okrem toho strata Col17al v epidermálnych bazálnych keratinocytoch narúša epidermálne-dermálne spojenie [29].

Tieto zmeny keratinocytov môže urýchliť UVA aj UVB žiarenie; preto sa zdá, že vystavenie UV žiareniu je hlavným stimulom starnutia keratinocytov [33]Pretože proliferácia keratinocytov je primárnym mechanizmom prispievajúcim k obnove epidermy, akumulácia neproliferujúcich starnúcich epidermálnych buniek a predĺžená expozícia SASP súvisiacim so starnúcou bunkou spôsobujú poruchy regeneráciu epidermis starších jedincov a prispievajú k rozvoju neoplázie a zhoršenému hojeniu rán [34].

2.2.Fibroblasty

Fibroblasty sú najpočetnejšími bunkami dermis a ich dysfunkcia výrazne prispieva k starnutiu kože. Medzi hlavné znaky starnutia fibroblastov patrí akumulácia zlomov dvojvláknovej DNA, oxidačné poškodenie DNA, chromozomálne a epigenetické aberácie, skrátenie alebo oxidácia telomér a poškodenie mechanizmov opravy DNA. Ďalším znakom starnutia fibroblastov je strata homeostázy bunkového proteómu, ktorá sa prejavuje ako aberantná syntéza; post-translačné modifikácie; degradácia proteínov; a zmeny v syntéze a sekrécii lipidov, nukleových kyselín a iných metabolitov. Pri starnutí ľudskej kože sa starnúce fibroblasty hromadia hlavne v derme. V porovnaní s nesenescentnými bunkami sa starnúce fibroblasty vyznačujú zníženou extracelulárnou matricou a zvýšenou produkciou MMP. Je zaujímavé, že senescentné kožné fibroblasty môžu prenášať extracelulárne vezikuly (EV) obsahujúce bioaktívne mikroRNA a zložky SASP do buniek v priestorovej blízkosti (napr. keratinocyty), aby rozšírili svoje starnúce vlastnosti [35]. Na rozdiel od keratinocytov je UVA žiarenie vďaka svojej hlbšej penetrácii hlavným stimulom vyvolávajúcim starnutie fibroblastov in vivo [18,19], zatiaľ čo sa ukázalo, že všetky typy UV žiarenia a röntgenového žiarenia stimulujú starnutie fibroblastov in vitro [36,37 ]

2.3.Melanocyty

Aj keď melanocyty tvoria 5-10 percent buniek v bazálnej vrstve epidermis, významne ovplyvňujú starnutie pokožky.

Melanocyty obsahujú špecializované organely lyzozómovej línie nazývané melanozómy určené na syntézu a skladovanie melanínu, fotoprotektívneho pigmentu, ktorý chráni pokožku pred UVB, UVA a viditeľným modrým svetlom. Melanozómy obsahujúce melanín sa môžu prenášať z melanocytov do okolitých keratinocytov, ktoré spolu tvoria melanoepidermálnu jednotku. Melanín pôsobí ako redoxné činidlo absorbujúce UV žiarenie a týmto spôsobom priamo bráni fotopoškodeniu DNA epidermálnych buniek. Melanín však prispieva k ochrane DNA aj nepriamo tým, že zachytáva reaktívne formy kyslíka (ROS) vznikajúce počas UV-indukujúceho oxidačného stresu v koži [38]. Starnutie je spojené s viacerými zmenami v pigmentovom systéme kože, ktoré sa môžu urýchliť vystavením UV žiareniu, čo vedie k štrukturálnym zmenám melanocytov a ich hyperaktivite.rast penisu cistancheEktopická up-regulácia melanocytov prispieva k tvorbe senilných lentigínov/lentiga a iných hyperpigmentačných porúch súvisiacich s vekom a môže viesť k rozvoju melanómu – najsmrteľnejšieho zo všetkých typov rakoviny kože – ktorého výskyt s vekom rastie [39]. .

Okrem toho sa ukázalo, že médium zo senescentných melanocytov spôsobilo zníženie proliferácie fibroblastov, keď sa pridalo do fibroblastovej bunkovej kultúry, čo naznačuje, že zložky SASP vylučované týmito melanocytmi sprostredkovávajú nepriaznivé parakrinné účinky [40] Okrem toho keratinocyty v prítomnosti senescentných melanocytov majú zvýšila expresiu markerov starnutia a znížila proliferáciu. Je zaujímavé, že odstránenie starých melanocytov senolytickým liekom ABT737 spôsobilo inhibíciu starnutia a zhrubnutie epidermy. Podobné výsledky boli získané s antioxidantom MitoQ zameraným na mitochondrie, čo naznačuje kritickú úlohu oxidačného stresu pri starnutí pokožky. Senescentné melanocyty tiež prispievajú k epidermálnej atrofii súvisiacej s vekom, indukujú poškodenie telomér a starnutie v okolitých keratinocytoch a fibroblastoch [4].

2.4.Langerhansove bunky

Starnutie prináša niekoľko zmien v imunitnom systéme kože, vrátane zníženého počtu Langerhansových buniek, zníženej antigén-špecifickej imunity a zvýšenej regulačnej populácie (napr. regulačných T buniek). Tieto zmeny vedú k zníženiu imunity u starších ľudí, čo vedie k zvýšenej náchylnosti na rakovinu a infekcie. Okrem toho majú Langerhansove bunky od starších darcov zníženú kapacitu migrovať do lymfatických uzlín [42] a exprimujú menej ľudského b-defenzínu-3, antimikrobiálneho peptidu [43].

3. Vplyv starnúcich buniek a SASP na funkciu kože

Predĺžená prítomnosť senescentných buniek v tkanivách a ich sekretóm prispievajú k úbytku tkaniva súvisiacemu so starnutím a k rakovinotvorbe. Starnutie a SASP však tvoria ochranný mechanizmus zabraňujúci transformácii poškodených buniek na nádorové bunky a zohrávajú zásadnú fyziologickú úlohu pri hojení rán. 3.1. Bunkové starnutie a hojenie rán

Senescentné bunky hrajú komplexnú úlohu počas normálneho hojenia rán a pri chronických ranách. Výskum uskutočnený Demaria et al. ukázali, že senescentné bunky sa hromadia počas hojenia rán a vylučujú rastový faktor AA (PDGF-AA) odvodený od krvných doštičiek, aby indukovali diferenciáciu a dozrievanie myofibroblastov potrebné na uzavretie rany [44]. Eliminácia starnúcich buniek znižuje počet myofibroblastov, čím sa oneskoruje hojenie rán a zvyšuje sa fibróza[45]. Naproti tomu starnúce bunky v staršej koži zabraňujú uzavretiu rany, čo vedie k chronickým ranám. Navyše v koži vystavenej žiareniu akumulácia starnúcich buniek podporuje tvorbu radiačných vredov a ich eliminácia (napr. liečbou dasatinibom a kvercetínom) urýchľuje proces hojenia [46].

Tento jav možno čiastočne vysvetliť existenciou dvoch typov senescentných buniek." Krátkodobé" bunky pôsobia ako pozitívne regulátory hojenia rán, pretože podporujú tvorbu granulačného tkaniva, prestavbu tkaniva a zabraňujú hyperproliferácii potenciálne premalígnych resp. malígnych buniek. Naopak, „dlhoveké“ alebo chronické tkanivové starnúce bunky výrazne odďaľujú proces hojenia tým, že vytvárajú tkanivové prostredie s chronickým zápalom, ktoré podporuje degradáciu kolagénu [26,48].

3.2. Starnutie kože a kancerogenéza

Starnutie buniek zabraňuje nekontrolovanej proliferácii buniek a inhibuje tvorbu nádorov. Produkcia SASP je rozhodujúca pre nábor imunitných buniek s protinádorovou aktivitou. Avšak senescentné bunky a SASP môžu tiež prispieť k rozvoju rakoviny [49]. Chronická expozícia SASP môže vytvoriť tkanivové mikroprostredie priaznivé pre nádor, ktoré podporuje malígne fenotypy in vitro a in vivo [34]. Napríklad, zatiaľ čo niekoľko zložiek SASP produkovaných fibroblastmi je nevyhnutných pre remodeláciu a opravu kože, niektoré (napr. IL-6, IL-8 a určité mikroRNA) môžu prispieť k migrácii rakovinových buniek, a rast, invázia,výhody cistanche salsaangiogenéza a prípadne metastázy[50-52]. Je zaujímavé, že nezestárnejúce fibroblasty spojené s rakovinou majú sekrečný vzor podobný SASP, čo naznačuje, že zacielenie SASP môže zvýšiť účinnosť liečby rakoviny [53].

4. Terapeutické stratégie zamerané na starnutie pokožky

Vzhľadom na škodlivé účinky starnúcich buniek a komponentov SASP na mnohé problémy sa v súčasnosti skúmajú stratégie zamerané na selektívnu indukciu smrti starnúcej bunky alebo inhibíciu SASP bez ovplyvnenia selektívnej indukcie smrti okolitých buniek [54]. Odstránenie starnúcich buniek zo starnúcich tkanív sa považuje za sľubnú terapiu proti starnutiu. Za určitých okolností však takéto kožné bunky môžu zohrať aj pozitívnu úlohu [55]. Modifikácia SASP a udržiavanie prospešných vlastností starnutia buniek sa preto zdá byť racionálnejším terapeutickým prístupom ako odstraňovanie starnúcich buniek.

Komplexné signálne dráhy riadia produkciu SASP. Zosilňovač nukleárneho faktora k-ľahkého reťazca aktivovaných B buniek (NF-kB) je kľúčovým transkripčným faktorom pre indukciu SASP. Avšak odpoveď na poškodenie DNA (DDR), p38 mitogénom aktivovaná proteínkináza (MAPK), CCAAT/enhancer-viažuci proteín b (C/EBPb), mechanistický cieľ rapamycínu (mTOR), fosfoinozitid-3-kináza (PI3K ), Janusova kináza/prevodník signálu a aktivátor transkripcie (JAK/STAT), proteínkináza LD1 a niekoľko ďalších faktorov sa tiež podieľa na regulácii produkcie SASP senescentnými bunkami [56].

Rôzne lieky špecificky blokujú signály spojené so senescentnou bunkovou sekréciou. Napríklad glukokortikosteroidy môžu znižovať sekréciu SASP a zápal indukovaný senescentnými bunkami a SASP vďaka ich schopnosti znižovať transkripčnú aktivitu NF-kB[2]. Avšak niekoľko nežiaducich vedľajších účinkov liečby glukokortikoidmi (napr. stenčenie kože a zhoršené hojenie rán) obmedzuje ich použitie ako kožných senolytík (57). Ďalšími schválenými regulátormi SASP sú antidiabetikum metformín (1,1-dimetylbiguanid) a antibiotikum a imunosupresívum rapamycín, ktoré zasahujú do dráh NF-KB a mTOR a spomaľujú proces starnutia[23]. Existuje stále viac dôkazov, že flavonoidy môžu zabrániť starnutiu pokožky tým, že sa zamerajú na bunkové dráhy, ktoré sú kľúčové pre reguláciu bunkovej starnutia a produkciu SASP.

5. Flavonoidy ako senostatická a senolytická stratégia

Flavonoidy sú prírodné látky s premenlivou fenolickou štruktúrou s 15 atómami uhlíka. Pozostávajú z dvoch benzénových kruhov spojených krátkym trojuhlíkovým reťazcom. Jeden z uhlíkov v tomto reťazci je spojený s uhlíkom v jednom z benzénových kruhov, buď cez kyslíkový mostík, alebo priamo vytvára tretí stredný kruh [58], obrázok 1. Doteraz bolo identifikovaných viac ako 8000 rôznych flavonoidov [59]. .

Flavonoidy sa delia na rôzne podtypy: flavóny, flavonoly, izoflavóny, flavanóny, antoxantíny, antokyány a chalkóny. Sú prítomné v ovocí, zelenine, obilninách, kvetoch, čaji a víne a sú známe svojimi priaznivými účinkami na zdravie. Flavonoidy sú nenahraditeľnou súčasťou rôznych farmaceutických, medicínskych a kozmetických aplikácií vďaka svojim antioxidačným, protizápalovým, antimutagénnym a antikarcinogénnym vlastnostiam spojeným s ich schopnosťou modulovať kritické funkcie enzýmov. Všetky tieto vlastnosti robia z flavonoidov vynikajúcich kandidátov na terapie proti starnutiu.

Zvýšená väzba NF-kB na jadrovú DNA je jedným z charakteristických znakov starnutia a je pozorovaná v niekoľkých tkanivách. NF-kB je kritickým transkripčným faktorom zapojeným do produkcie SASP a patogenézy mnohých porúch súvisiacich s vekom, vrátane zápalových a metabolických ochorení [60]. Niekoľko flavonoidov môže narušiť aktiváciu NF-KB a súvisiacich dráh, vrátane signálnej dráhy kinázy 1 spojenej s IL-1 receptorom (IRAK1)/IkB a IkBL, ktorý blokuje SASP in vitro [61]. Štrukturálne analýzy využívajúce syntetické flavóny odhalili, že hydroxylové substitúcie na C-2,3,4,5' a 7 sú nevyhnutné na inhibíciu produkcie SASP [62]. Okrem toho majú flavonoidy ochranný účinok na zvieracích modeloch porúch súvisiacich s vekom tým, že zabraňujú zvýšenej produkcii IL-1 a faktora nekrózy nádorov (TNF)- [63].

V tomto prehľade sme sa zamerali na vybraných zástupcov flavónov, flavonolov, izoflavónov a flavanónov, ktorých protizápalový potenciál v kontexte starnutia kožných buniek bol preukázaný in vitro alebo in vivo (obrázok 1). Treba však spomenúť, že niekoľko ďalších zlúčenín zo skupiny flavonoidov (napr. kurkumín) sa testuje na svoje senolytické a hemostatické vlastnosti v rámci kožných porúch [64].

5.1.Flavóny

Flavóny sa vyskytujú v širokej škále ovocia, zeleniny a obilných zŕn vo forme glykozidov. Rovnako ako u iných flavonoidových glykozidov v potravinách, flavóny musia byť hydrolyzované na aglykóny, aby boli absorbované. Pred dosiahnutím systémovej cirkulácie sa potom metabolizujú na glukuronidované alebo sulfátované formy. Hlavnými flavónmi v strave sú apigenín a luteolín; za zmienku však stoja aj niektoré ďalšie zlúčeniny (napr. baikalín a wogonín)[65].

5.1.1. Apigenín

Apigenín, flavón prítomný vo vybranom ovocí, zelenine a bylinkách, môže indukovať apoptózu a inhibovať proliferáciu a angiogenézu v niekoľkých rakovinových bunkových líniách [66]. Protirakovinové aktivity apigenínu vyplývajú z jeho schopnosti interagovať s dráhami PI3K/proteínkináza B (ERK)/mTOR, JAK/STAT, NF-KB, MAPK a Wnt/-katenín[67]. Interferencia so signalizáciou mTOR je dominantným mechanizmom, ktorým apigenín inhibuje rozvoj a progresiu rakoviny kože [68]. Okrem toho má apigenín antioxidačné a protizápalové vlastnosti a môže obnoviť správnu funkciu kože (napr. oprava DNA a životaschopnosť ľudských keratinocytov a dermálnych fibroblastov) po poškodení spôsobenom vystavením UVA a UVB žiareniu [69-71] . Molekulárne mechanizmy, ktoré sú základom týchto javov, zahŕňajú schopnosť apigenínu inhibovať expresiu cyklooxygenázy-2 (COX{10}}) a dráhu NF-KB, ktorá riadi zápal spôsobený UVA a UVB žiarením [66] . Interakcia medzi apigenínom a NF-kB dráhou sa tiež javí ako kľúčový mechanizmus na zníženie sekrécie niekoľkých SASP faktorov (napr. IL-6 a IL-8) v ľudských fibroblastoch, ktoré sú indukované starnutím bleomycín [62]. Okrem toho lokálne podávanie apigenínu myšiam vystaveným UVB žiareniu znížilo kožný zápal indukciou expresie trombospondínu 1 (TSP-1) a potlačením hladín IL-6 a IL-12 a zápalových infiltrátov [72] .

Starnutie je spojené so zvýšenými hladinami interferónom-y-indukovateľného proteínu 10 (IP10), ktoré môžu vyvolať abnormálne imunitné reakcie u starších ľudí [73]. Je zaujímavé, že apigenín inhibuje produkciu IP10, zložky SASP vylučovanej senescentnými fibroblastmi. IP10 a ďalšie chemokíny (CXCL9 a CXCL11) podporujú Th1 reakciu na poškodenie buniek. Apigenín chráni pokožku pred UVA a UVB žiarením indukovanou deštrukciou kolagénovej matrice, ktorá spôsobuje stratu elasticity a suchosť pokožky, znížením aktivity MMP-1. Indukuje tiež de novo syntézu kolagénu typu I a III v dermálnych fibroblastoch in vitro a zvyšuje hrúbku dermy a ukladanie kolagénu v derme in vivo u myší [74,75]. Tieto účinky apigenínu proti starnutiu boli potvrdené v klinických štúdiách; jeho lokálna aplikácia zlepšuje markery starnutia pokožky, ako je pevnosť, pružnosť a jemné vrásky, a udržuje hydratáciu [70,76].

5.1.2.Baicalin

Baicalin je flavón izolovaný z koreňov Scutellaria lateriflora Georgi (Huang Qin v Číne), ktorý hrá úlohu pri ochrane pokožky pred fotopoškodením spôsobeným UVB [7]. Táto funkcia súvisí s jej protizápalovými a antioxidačnými vlastnosťami prostredníctvom modulácie aktivity NF-KB, COX-1 a indukovateľnej syntázy oxidu dusnatého (iNOS) [78]. Inhibíciou tvorby fibroblastov ROSin indukovanej UV žiarením baicalin zabraňuje aktivácii transkripčných faktorov (napr. aktivátorový proteín 1, AP-1) ​​zodpovedných za transkripciu génov kódujúcich MMP a následnú degradáciu kolagénu. Analytické vlastnosti baicalínu nie sú obmedzené na jeho účinky na SASP. Tento flavón môže tiež znížiť percento buniek pozitívnych na galaktozidázu a expresiu p16, p21 a p53 v kultúrach fibroblastov ošetrených UVB [79]. Ošetrenie kožných fibroblastov baicalínom navyše znižuje počet zlomov dvojreťazcovej DNA indukovaných UVB [79]. Antimutagénne vlastnosti baicalínu boli preukázané aj v keratinocytoch, kde tento flavón bránil tvorbe oxidačných aduktov indukovaných UVC [21]. Treba však zdôrazniť, že baikalín neovplyvňuje bunky, ktoré neboli vystavené UV žiareniu.

5.1.3.Luteolín

Flavón luteolín je glykozid nachádzajúci sa v kvetoch, bylinkách, zelenine a korení. Po konzumácii sa metabolizuje na aktívny aglykón, ktorý má vďaka jedinečnej chemickej štruktúre luteolínu antioxidačné vlastnosti. Dvojitá väzba C2-C3 poskytuje vodík/elektrón a stabilizuje radikály a oxoskupinu na C4, ktorá viaže ióny prechodných kovov (napr. železo a meď), aby sa zabránilo oxidačnému poškodeniu. Znížením produkcie ROS luteolín moduluje niekoľko bunkových dráh vrátane MAPK a NF-KB a niekoľko downstream génov (napr. COX-2, IL-6, IL-1, TNF-a) s protizápalovým účinkom [80]. Tieto vlastnosti sú obzvlášť dôležité v kontexte fotostarnutia pokožky. Luteolín znižuje produkciu ROS indukovanú UV žiarením a následné uvoľňovanie prozápalových cytokínov (napr. IL-6 a IL-20) z keratinocytov a MMP-1 z fibroblastov [81,82]. Znížením produkcie ROS luteolín bráni zvýšenej degradácii kyseliny hyalurónovej, ktorá je spolu s kolagénom hlavnou nevláknitou zložkou extracelulárnej matrice dermis a epidermis [83]. Navyše luteolín samotný alebo v kombinácii s apigenínom môže priamo inhibovať UVB-indukovanú produkciu MMP-1 vo fibroblastoch inhibíciou prítoku Ca2t, ktorý zabraňuje fosforylácii MAPK závislých od Ca2t/kalmodulínu a väzbe AP-1 transkripčný faktor na promótor génu MMP-1 [84,85].

5.1.4. Wogonin

Wogonin je flavón extrahovaný zo Scutellaria baicalensis s preukázanou účinnosťou ako regulátor SASP pri rakovine [86]. Inaktiváciou signálnych dráh MAPK/AP{1}} a NF-kB/IKBa wogonín znižuje expresiu COX-2 a iNOS v kožných fibroblastoch a MMP-1 a IL-6 v UVB -indukované keratinocyty [87,8]. Okrem toho liečba wogonínom účinne obnovuje hladiny prokolagénu typu I a zvyšuje expresiu cytoprotektívnych antioxidantov (napr. hemoxygenáza-1 [HO-1] a NAD(P)H dehydrogenáza[chinón] 1 [NQ- O1]) v keratinocytoch aktiváciou dráhy nádorového rastového faktora (TGF-)/Smad [88]. Wogonín tiež znižuje hladiny prostaglandínu E2 (PGE2), TNF-x, intercelulárnej adhéznej molekuly-1 (ICAM1) a IL{21}} v dermis na zvieracom modeli zápalu kože pri topickej aplikácii [87,89,90 ].

5.2. Flavonoly

Flavonoly sú najrozšírenejšie flavonoidy v potravinách vrátane ovocia, zeleniny, červeného vína a čaju a sú zastúpené kvercetínom, kempferolom a fisetínom. Podobne ako iné flavonoidy, aj flavonoly sa hromadia v rastlinných tkanivách v glykozylovaných formách spojených s mono-, di- a trisacharidmi. Vďaka svojim antioxidačným, protizápalovým, protirakovinovým a vazodilatačným vlastnostiam majú flavonoly mnohé výhody pre ľudské zdravie, vrátane ich účinkov na starnutie [91]. 5.2.1.Kvercetín

Kvercetín je prítomný v červenom víne, ovocí a zelenine. Môže interagovať s proteínkinázou C (PKC) S a Janusovou kinázou 2 (JAK2) a blokovať UV-indukovanú expresiu COX-2 a MMP-1 a degradáciu kolagénu v ľudskej koži a kožných fibroblastoch [92] .JAK2 kináza je upstream regulátor STAT3. Dráha STAT3 sa podieľa na stimulácii zápalových reakcií. PKCS je zase regulátorom signálnych dráh MAPK a Akt a moduluje expresiu kolagénových génov v kožných bunkách [93]. Podobné zistenia vyplynuli zo štúdie s kvercetínom povrchovo funkcionalizovanými nanočasticami FegOa (MNPQ). Aktivita 5'AMP-aktivovanej proteínkinázy (AMPK) stimulovaná MNPQ v kožných fibroblastoch je sprevádzaná znížením počtu starnúcich buniek vyvolaných stresom a potlačením sekrécie mediátorov zápalu IL-8 a interferónu súvisiacej so starnutím - [9]. V keratinocytoch kvercetín znižuje UV-indukovanú aktiváciu NF-kB, čo vedie k potlačeniu expresie IL-1, IL-6, IL-8 a TNF-. Neovplyvnil aktiváciu ERK, JNK alebo p38 sprostredkovanú UV žiarením. Navyše, indukcia cieľových génov AP-1 (napr. MMP-1 a MMP-3) nie je potlačená kvercetínom [95]. Okrem toho, že je hemostatický, má kvercetín aj senolytické vlastnosti. Kombinácia dasatinibu a kvercetínu účinne eliminuje starnúce fibroblasty in vitro a znižuje starnutie primárnych myších embryonálnych fibroblastov (MEF) in vivo u chronologicky starých alebo radiačne exponovaných myší a tiež modelu progeroidných myší [8].

5.2.2. Kamferol

Flavonol kaempferol sa nachádza v mnohých jedlých rastlinách alebo rastlinách tradičnej medicíny a má antioxidačné a protizápalové vlastnosti tým, že inhibuje dráhy iNOS, COX-2 a NF-kB[96]. Podávanie kempferolu starým (24-týždňovým) potkanom znižuje akumuláciu konečných produktov pokročilej glykácie (AGE) v rôznych orgánoch a znižuje expresiu AGE receptora (RAGE) a AGE-indukovaných reaktívnych druhov (RS). Pretože RS sú silnými aktivátormi NF-KB, fibroblasty aj zvieratá ošetrené kaempferolom majú nižšiu expresiu MMP-9, adhéznych molekúl (napr. ICAM-1) a niekoľkých prozápalových génov. V súlade s tým u bleomycínom indukovaných senescentných fibroblastov a starých potkanov kaempferol inhibuje indukciu podskupiny SASP mRNA a aktiváciu NF-KB dráhy [62].

5.2.3.Fisetin

Fisetín je flavonol s chemickou štruktúrou podobnou kvercetínu. Je prítomný v mnohých druhoch ovocia a zeleniny (napr. jablká, žerucha, hrozno, cibuľa a uhorky) v relatívne nízkych koncentráciách a vo vysokých koncentráciách v jahodách. Fisetín preukázal silné senolytické a hemostatické vlastnosti in vitro a in vivo. Podávanie fisetínu progeroidným a starým myšiam divokého typu znižuje markery starnutia (iep16 a p21), modifikuje zloženie SASP vo viacerých tkanivách a obnovuje homeostázu tkanív inhibíciou dráh PI3K/AKT/mTOR a NF-KB a antioxidačnej aktivity [97 ].

V kontexte starnutia kože môže fisetín inhibovať TNF{0}}indukovaný zápal a oxidačné poškodenie vyvolané peroxidom vodíka v ľudských keratinocytoch [9]. Môže tiež znížiť poškodenie indukované UVB inhibíciou tvorby ROS a signálnej dráhy MAPK/AP{4}}/MP a znížením degradácie kolagénu a zápalovej reakcie vo fibroblastoch ľudskej kože [99]. Pri topickej aplikácii na myši bez srsti fisetín inhibuje iNOS, MMP-1, MMP-2 a COX-2 a zvyšuje kožnú expresiu filagrínu a akvaporínov, čím chráni zvieratá pred fotozápalom a sušenie pokožky[10]. V súčasnosti prebiehajú klinické štúdie na vyhodnotenie prínosov liečby fisetínom na viaceré aspekty starnutia (101). 5.3.Izoflavóny

Izoflavóny sú neaktívne hydrofilné glykozidy (napr. daidzín a genisteín v sójových bôboch) alebo metylované lipofilné deriváty (napr. formononetín a biochanín A v červenej ďateline) v rastlinách z čeľade Leguminosae, ktoré sú hydrolyzované -glukozidázami v gastrointestinálnom trakte . Tieto bioaktívne aglykóny (napr. daidzeín a genisteín vytvorené z daidzínu a genistínu, v danom poradí) sú absorbované cez črevný epitel a metabolizované na -glukuronidy a sulfátové estery v bunkách črevnej sliznice. Tieto metabolity sa následne vylučujú do plazmy a žlče [102].

Pleiotropné účinky izoflavónov závisia od ich schopnosti interagovať s niekoľkými jadrovými receptormi, vrátane estrogénových receptorov (ER); receptory aktivované peroxizómovým proliferátorom (PPAR) a, S a y; receptor kyseliny retinoidnej (RAR); a arylový uhľovodíkový receptor (AhR). Izoflavóny však pôsobia aj mechanizmami nezávislými na jadrových receptoroch, vrátane inhibície proteínových tyrozínkináz (napr. ERK1/2, rozhodujúca pre reguláciu bunkovej proliferácie a diferenciácie), redukciou hladín ROS, indukciou antioxidačných enzýmov a inhibíciou COX{ {4}} a aktivita NF-kB a syntéza tromboxánu A2(TXA2). Všetky tieto funkcie prispievajú k protizápalovým vlastnostiam izoflavónov[60]. Daidzein a Genistein

Daidzeín samotný alebo v kombinácii s genisteínom inhibuje UV-indukovanú expresiu MMP-1 a MMP{2}} a degradáciu kolagénu vo fibroblastoch ľudskej kože in vitro a u bezsrstých myší in vivo [103]. UV žiarenie môže narušiť kolagénovú matricu kože inhibíciou dráhy TGF- [94]. Daidzeín zvyšuje expresiu TGF- a aktivuje jeho receptory (prevodník signálu a aktivátor transkripcie 2/3 – Smad2/3) v kožných fibroblastoch. Dôležité je, že daidzeín neovplyvňuje životaschopnosť kožných buniek [104]. Okrem toho môže daidzeín prostredníctvom interakcie s RAR v ľudských keratinocytoch inhibovať expresiu MMP-9, metaloproteinázy, ktorá sa podieľa na rozvoji chronických vredov u diabetických pacientov [105, 106].

Genisteín zabraňuje expresii COX-2 závislej od UV žiarenia v ľudských keratinocytoch in vitro a uvoľňovaniu prozápalových mediátorov[107]. Okrem toho lokálny genisteín alebo jeho metabolit equol chráni pred UVB-indukovaným oxidačným poškodením DNA (tvorba pyrimidínového diméru DNA) a produkciou ROS v koži bezsrstých myší [108]. Podobne ako daidzeín aj genisteín zväčšuje hrúbku kožných kolagénových vlákien indukciou expresie TGF a zvýšením hladín proteínu metaloproteinázy (TIMP) v tkanivách [109]. Genisteín aj daidzeín majú významné protizápalové účinky a podporujú opravu genómovej a mitochondriálnej DNA vo fibroblastoch ľudskej kože vystavených UVB žiareniu (REF). Pôsobia tiež synergicky a vytvárajú fotoprotektívny účinok [110,11]. Okrem toho daidzeín a genisteín stimulujú produkciu kyseliny hyalurónovej v transformovanej kultúre ľudských keratinocytov a v koži bezsrstých myší [112].

Existujú štúdie, ktoré naznačujú, že podávanie izoflavónov môže zvrátiť príznaky starnutia kože u ľudí. Napríklad12-týždenná systémová liečba so 40 mg sójových izoflavónových aglykónov zlepšila jemné vrásky a strednú elasticitu pokožky. staršie japonské ženy [113]. Avšak 24-týždňové lokálne podávanie genisteínu nemalo žiadnu nadradenosť nad estradiolom a bolo menej účinné ako tento hormón pri zlepšovaní hrúbky epidermis, počtu dermálnych papíl, fibroblastov a ciev u žien po menopauze [114].

5.4. Flavanóny

Flavanóny sa nachádzajú hlavne v citrusových plodoch; najhojnejším flavanónom je naringenín prítomný v grapefruitoch, citrónoch, mandarínkach a pomarančoch. Naringenín má mnoho farmakologických vlastností, vrátane antiaterogénnych, protirakovinových, antioxidačných a protizápalových. V kontexte starnutia kože môže naringenín chrániť ľudské keratinocyty pred UVB-indukovanou karcinogenézou a starnutím in vitro a UVB-generovaným oxidačným stresom a zápalom in vivo [115,116]. Lokálny naringenín chráni myši bez srsti pred poškodením kože spôsobeným UVB žiarením inhibíciou produkcie zložiek SASP (TNF-a, IL-1, IL-6 a IL-10) a lipidových hydroperoxidov, zatiaľ čo udržiavanie expresie antioxidačných génov vrátane glutatiónperoxidázy 1, glutatiónreduktázy a transkripčného faktora súvisiaceho s jadrovým faktorom erytroidným 2-faktorom 2 (Nrf2) [117]. Tieto účinky sú čiastočne spôsobené schopnosťou naringenínu znižovať hladiny NF-kB, MMP-1 a MMP-3 [118].

Mechanizmy hemostatických a senolytických účinkov rôznych podtypov flavonoidov v kontexte starnutia pokožky sú zhrnuté v tabuľke 1.

6. Zhrnutie a závery

Zacielenie na starnúce bunky sa stalo alternatívnou terapiou na liečbu rôznych stavov a chorôb súvisiacich s vekom. Toto zacielenie je možné dosiahnuť na dvoch úrovniach: špecifická eliminácia starnúcich buniek a inhibícia ich sekrečného fenotypu. Pretože starnúce bunky hrajú významnú úlohu vo fyziológii a patofyziológii kože, ich eliminácia môže mať nepredvídateľné nepriaznivé účinky. Preto môže byť modulácia SASP bezpečnejšou stratégiou na potlačenie starnutia kožných buniek. In vitro a in vivo štúdie naznačujú, že lokálne aj systémové podávanie flavonoidov má v tomto smere mnoho výhod. Vzhľadom na heterogenitu protokolov štúdie však tieto predklinické nálezy nemožno preniesť priamo do klinickej praxe. Preto nám stále chýbajú presvedčivé klinické štúdie na potvrdenie účinnosti a bezpečnosti flavonoidov pri liečbe kožných zmien a lézií súvisiacich s vekom. Na optimalizáciu vhodnej liečby a posúdenie potenciálnych nepriaznivých účinkov aplikácií flavonoidov je potrebný ďalší výskum. Klinické skúšky musia byť podporené spoľahlivými predklinickými výsledkami získanými na vhodných bunkových a zvieracích modeloch. Je tiež potrebné vypracovať schému liečby a vhodné bunkové markery na posúdenie účinnosti terapie. Okrem toho by sa výskumné protokoly mali zjednotiť, aby výsledky získané rôznymi výskumnými modelmi boli porovnateľné a preložiteľné do klinickej praxe.

Berúc do úvahy potenciálny priaznivý vplyv flavonoidov na starnutie pokožky, vo všeobecnom manažmente proti starnutiu by sa mala odporúčať strava bohatá na zeleninu, ovocie a obilniny, ktoré sú prirodzeným zdrojom týchto zlúčenín. Dôležité je, že prírodné produkty tvoria zmes rôznych flavonoidov, ktoré môžu pôsobiť komplexne a synergicky, a preto sú účinnejšie ako zlúčeniny hodnotené v experimentálnych podmienkach. Okrem toho, keďže sú flavonoidy v prírodných produktoch prítomné v miernych/stredných koncentráciách, možno ich bezpečne podávať bez rizika predávkovania. Okrem toho predklinické štúdie preukázali široký bezpečný terapeutický rozsah flavonoidov. Nutraceutiká a doplnky stravy s obsahom prírodných flavonoidov, ako aj polosyntetických a syntetických zlúčenín s rôznymi substituentmi a preukázanou aktivitou možno preto považovať za racionálnu metódu prevencie starnutia pokožky.

tento článok je prevzatý z Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 6814. https://doi.org/10.3390/ijms22136814 https://www.mdpi.com/journal/ijms