Synergické anti-ageing prostredníctvom špecifického preprogramovania starnúcich buniek

Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comPre viac informácií

Abstrakt:V tomto prehľade hľadáme novú stratégiu na vytvorenie omladzujúceho mikroprostredia prostredníctvom špecifického preprogramovania starnúcich buniek. Navrhujeme, že čiastočné preprogramovanie môže produkovať sekrečný fenotyp, ktorý uľahčuje bunkové omladenie. Táto stratégia je potrebná na špecifické čiastočné preprogramovanie pod kontrolou, aby sa predišlo riziku nádoru a zlyhaniu orgánov v dôsledku straty bunkovej identity. Zmierňuje tiež chronický zápalový stav spojený so starnutím a sekundárnym starnutím v susedných bunkách zlepšením sekrečného fenotypu spojeného so starnutím. Tento rukopis tiež dúfa, že preskúma, či zásah do starnutia buniek môže zlepšiť starnutie a podporiť opravu poškodenia vo všeobecnosti, aby sa predĺžila dĺžka života ľudí v zdraví a znížila sa krehkosť. Uskutočniteľné a bezpečné klinické translačné protokoly sú rozhodujúce pri omladzovaní pomocou kontrolovaných pokrokov v preprogramovaní. Tento prehľad pojednáva o obmedzeniach a kontroverziách aplikácie týchto pokrokov (pri organizovaní rukopisu podľa potenciálnych schém klinického prekladu) s cieľom preskúmať smery a hypotézy, ktoré majú translačnú hodnotu pre následný výskum.

Kľúčové slová:starnutie; starnutie; senolytiká/senostatiká;p16/nk4a;p19Arf; p21Wafl/Cip1;SASP

1. Úvod

Starnutie možno definovať ako časovo závislý pokles funkčnosti organizmu. Na bunkovej úrovni možno jej podstatu vnímať ako postupnú stratu normálnej funkcie buniek sprevádzanú sériou fenotypov starnutia [1,2]]. Stresové faktory ako dysfunkcia telomér, poškodenie DNA, aktivácia onkogénov a dysfunkcia organel urýchľujú progresiu starnutia na bunkovej úrovni, šíri sa cez bunkové mikroprostredie a urýchľujú dysfunkciu orgánov v tkanivách, čo vyvrcholí stratou všetkých životne dôležitých funkcií tela. (zlyhanie orgánov).

Ak chcete vedieť viac, kliknite sem

Zaujímavé je, že v samotnom organizme dochádza k samovyrovnávaniu opravy po zranení a obnovy po starnutí.veľkosť penisu cistancheTieto vyrovnávacie mechanizmy zahŕňajú konverziu pokojových kmeňových buniek na progenitorové bunky v rôznych tkanivách v rámci dynamickej homeostázy. Alternatívne alebo anti-dysfunkčné mechanizmy pôsobia na úrovni dysfunkcie organel (napr. alternatívne mitochondriálne glykolytické a glutamínové metabolické dráhy, aktivácia jadrovej opravy prostredníctvom poškodenia jadra) [3-5]. Na úrovni tkaniva má senescenčný sekrečný fenotyp (SASP) určitý potenciál proti starnutiu okrem toho, že je faktorom podporujúcim starnutie (napr. interleukín-6(IL-6) môže zlepšiť opravu tkaniva podporou preprogramovania[6,7];interleukín-1 (IL-1) môže podporiť odstraňovanie starnúcich buniek imunopurifikovanými NK bunkami [8-10]). Je dôležité poznamenať, že neexistujú žiadne dôkazy o tom, že proti starnutiu možno dosiahnuť využitie priaznivých aspektov starnutia samotného. Cieľom tohto prehľadu je ukázať, že preprogramovacie zásahy na starnúcich bunkách majú potenciál zachovať tieto cenné zložky v porovnaní s odstránením starnúcich buniek. Existuje tiež možnosť, že preprogramovanie môže byť samo-modifikované vyššie uvedeným výsledkom, v ktorom starnutie podporuje preprogramovanie: rovnaká úroveň expresie faktorov preprogramovania môže byť efektívnejšia v senescenčnom prostredí. Na rozdiel od toho, účinnosť preprogramovania sa zníži, keď sa senescentné prostredie zmierni alebo zvráti, čím sa zabráni škodám spôsobeným nadmernou indukciou.

Aby sa preskúmal potenciál tejto rovnováhy proti starnutiu, tento prehľad bude diskutovať o možnosti a uskutočniteľnosti zmiernenia starnutia prostredníctvom medzibunkových interakcií takto:

Navrhnúť synergický anti-aging s cieľom objasniť myšlienku kombinovaného anti-a.]

starnutie s viacerými omladzujúcimi faktormi a slúžiť ďalšiemu výskumu nových kľúčových ciest, ktoré možno použiť v kombinácii so známymi cestami proti starnutiu. b.

Hypotéza mladého sekrečného fenotypu sa navrhuje na zovšeobecnenie faktorov proti starnutiu (najmä NAD plus, en amp, GSTM2 atď. sa podieľajú na celotelovom boji proti starnutiu reguláciou cirkulujúcej rovnováhy NAD plus / NADH), ktoré sa nachádzajú v sekretóm mladej krvi a mladých buniek a slúžiť na budúcu klinickú transláciu a spoločnú aplikáciu.

Navrhnúť hypotézu, ktorá riadila preprogramovanie (definované ako indukcia C.

expresie faktorov Yamanaka na zvrátenie fenotypu starnutia buniek, ale bez tvorby pluripotentných kmeňových buniek indukovanej iPSC) môže synergicky pôsobiť proti starnutiu mladistvým sekrečným fenotypom.

2. Charakteristiky starnutia a ich potenciál pre preklad

2.1. „Asynchrónny efekt“ pri starnutí

Ako starneme, starnutie rôznych orgánov a tkanív nie je synchronizované a parenchymálne bunky, ktoré vykonávajú biologické funkcie orgánov/tkaniv, sú v rôznych štádiách starnutia [1].

U myší sa ukázalo, že plazmatické bunky a protilátky, ktoré vylučujú, infiltrujú rôzne orgány, ktoré sa objavujú v obličkách, srdci, pečeni, svaloch, tuku, pľúcach a týmusu [2]. To znamená, že starnutie v jednom orgáne môže spustiť alebo urýchliť chronický zápal a dysfunkciu súvisiacu so starnutím v celom tele prostredníctvom systémovej cirkulácie. Okrem toho, keď myši dosiahnu stredný vek, imunitné bunky (T a B bunky [2], M1 makrofágy [11,12) sú značne aktivované v tukovom tkanive [2]. Tieto štúdie naznačujú, že starnutie a imunita sú neoddeliteľne spojené a starnutie je „asynchrónny“ proces. Na druhej strane, tukové tkanivo je jednou z prvých oblastí tela, ktorá vykazuje fenotypy súvisiace so starnutím (infiltrácia zápalových buniek a výskyt sekrečných fenotypov súvisiacich so starnutím)[1,2].

V skutočnosti odstránenie starnúcich buniek môže znížiť nepriaznivé účinky pre-senescentných frakcií (napr. ablácia starnúcich buniek – senolytiká)[13]. Keďže bunková senescencia nie je synchronizovaná, senescenčné mikroprostredia pochádzajúce z pre-senescentných buniek môžu spôsobiť začarovaný cyklus (starnutie jedného orgánu podporujúce pokles v celom tele) na úrovni tkaniva [1,2]. „Staré faktory“, ktoré podporujú starnutie, môžu byť zriedené alebo potlačené iným „omladzujúcim faktorom (existujúcim v mladej krvi, ale aj vylučovaným heterogénnou podskupinou starnúcich buniek)“, čím pôsobia ako omladzujúce činidlo [14,15].cistanche prášokTransplantáciou pre-senescentných adipocytov sa zistilo, že starnutie malého počtu tukových prekurzorových buniek bolo dostatočné na vyvolanie starnutia orgánov u juvenilných myší. Odstránenie transplantovaných starnúcich buniek z mladých myší a prirodzene starnúcich buniek z prirodzene starnúcich myší pomocou prerušovanej orálnej analýzy zlepšilo starnutie (funkcia orgánov sa zlepšila, prežitie sa zvýšilo o 36 percent a riziko úmrtia sa znížilo o 65 percent)[13].

Heterogenita starnutia sa prejavuje na jednej strane v tom, že chronický zápal sa v rôznych tkanivách líši, konkrétne v tom, že SASP má v rôznych tkanivách rôzne hladiny [2]. Na druhej strane sa to odráža v rôznych sekvenciách vzhľadu starnúcich buniek a rôznych rýchlostiach akumulácie [1].

Cistanche môže proti starnutiu

Napríklad v obličkách, kde starnúce bunky významne pribúdajú s vekom, spôsobujú knockoutované myši Cu/Zn-superoxiddismutáza (Sod1) vysoké úrovne oxidatívnej bunkovej starnutia[16]. senescenčne súvisiace sekrečné fenotypy (najmä IL-6 a IL-1) sú tiež významne zvýšené [16]. Vyššie hladiny cirkulujúcich cytokínov naznačujú, že fenotyp zrýchleného starnutia môže byť spôsobený zvýšeným zápalom spôsobeným zrýchlenou akumuláciou starnúcich buniek [17]. Akumulácia senescentných buniek zase spôsobila nárast chronického zápalu [16].

Je pozoruhodné, že asynchrónnosť starnutia pretrváva dokonca aj v rovnakých starnúcich bunkách (fibroblasty u starých myší)[14]. Rôzne subpopulácie s rôznymi sekrečnými fenotypmi ovplyvňujú rýchlosť hojenia rán in vivo ovplyvnením účinnosti preprogramovania [14].

Celkovo možno povedať, že je možné zasiahnuť do pred-senescentných tkanív pre celkový prospech využitím výhody asynchrónie starnutia [18]. Je tiež známe, že mikroprostredie má kľúčový vplyv na stav starnutia buniek (bunky vystavené sekrétu starnúcich buniek starnú rýchlejšie)|13]. Sľubným smerom je skôr zlepšenie bunkového mikroprostredia (zvýšenie sekrečného fenotypu mladých buniek) v boji proti starnutiu [19]. Najmä tukové tkanivo je jedným z prvých, ktoré je ovplyvnené starnutím (má tiež kľúčový vplyv na zápalový stav spojený so starnutím)[1,2].

2.2 "Synergický efekt" v boji proti starnutiu

Ukazuje sa, že krvná terapia zahŕňa niekoľko rôznych faktorov proti starnutiu (GDF11 [20], GPLD1 [21], klusterín [22], Klotho [23] atď.). Na jednej strane vedie ku kontroverzii [19, ale na druhej strane tiež naznačuje, že väčšie výhody možno dosiahnuť synchronizáciou viacerých faktorov v boji proti starnutiu. Synergický anti-aging je fenomén, pri ktorom kombinovaná modulácia viacerých faktorov proti starnutiu produkuje vyšší účinok, než je súčet účinkov modulácie ktoréhokoľvek z nich jednotlivo. Štúdie vzorcov starnutia sú preto poučné pri objavovaní kritických ciest proti starnutiu so synergickým potenciálom (napr. v jednoduchých eukaryotoch).

Niektoré kvasinkové bunky vykazujú významné zmeny jadrovej stability počas starnutia buniek a vykazujú starnutie ribozómov, zatiaľ čo iné vyvíjajú mitochondriálnu dysfunkciu. V kvasinkách s ribozomálnym senescenčným vzorom by nadmerná expresia Sir2 (lyzín deacetylázy, ktorá prispieva k umlčaniu ribozomálnej DNA) predĺžila priemernú dĺžku života kvasiniek [24,25].cistanche salsa extraktNadmerná expresia Sir2 a Hap4 predlžuje životnosť tým, že vytvára skôr synergické než aditívne účinky [26]. Podobný synergický účinok sa pozoruje, keď mutant dlhovekosti fob1A zvyšuje stabilitu rDNA v kombinácii s nadmernou expresiou Hap4 [25]. Tento model tiež vysvetľuje synergiu proti starnutiu medzi kalorickou reštrikciou, podporou hemového aktivačného proteínu (HAP) a Sir2 [26]. Tieto dva zdanlivo nezávislé faktory životnosti možno chápať ako dva kľúčové uzly proti starnutiu a ciele so synergickými účinkami proti starnutiu. Oba by sa mohli považovať za kritické uzly proti starnutiu, ktoré je potrebné regulovať súčasne.

V ďalšej štúdii s použitím Caenorhabditis elegans (C.elegans) ako modelu bol identifikovaný esenciálny regulačný gén nazývaný CYC-2.1 (ortológ nematódového cytochrómu C), cytochróm silne spojený s mitochondriálnym starnutím. Zníženie expresie CYC-2.1 aktivovalo „odpoveď rozloženého proteínu“ v mitochondriách, podporilo ich delenie, a tak výrazne predĺžilo životnosť háďatiek [27]. Riziká-1(ribozomálna S6Korthologická mutácia C.elegans) predĺžili priemernú dĺžku života o 20 percent, mutácia daf-2(ortológ receptora rastového faktora 1 pre inzulínový rastový faktor 1) zvýšila priemernú dĺžku života o 169 percent, a dvojitá mutácia daf{11}} a rizika{12}} zvýšila priemernú dĺžku života o 454 percent v porovnaní s divokým typom; teda zvýšená dlhovekosť daf-2 a rizikových{15}} dvojitých mutantov nie je len aditívna, ale má synergický účinok na dlhovekosť [28]. Na druhej strane TOR (cieľ rapamycínu) reguluje hladiny translácie mRNA prostredníctvom ribozomálnej S6 kinázy (S6K)[29]; preto demonštruje významný synergický antimitochondriálny efekt starnutia IIS (inzulín/inzulínu podobná signalizácia) a TOR [27]. Táto štúdia tiež naznačuje, že synergická regulácia génov ribozomálnych proteínov a mitochondriálnej funkcie by mohla vo väčšej miere zvýšiť synergické účinky kľúčových faktorov proti starnutiu. Z toho tiež vyplýva, že regulácia mitochondriálnej funkcie by sa mohla dosiahnuť prostredníctvom metabolického preprogramovania vyvolaného vzdialenou medzibunkovou reguláciou a mohla by vyvolať širšiu odpoveď z rôznych imunitne-metabolických buniek a orgánov prostredníctvom sekrečného fenotypu proti starnutiu.

Reaktívna reakcia na poškodenie DNA (DDR) indukovaná reaktívnymi druhmi kyslíka (ROS) aktivuje mTORC1 prostredníctvom priamej fosforylácie proteínkinázy B (PKB/Akt) prostredníctvom ATM a aktivovaný Akt priamo fosforyluje komplex TSC1/TSC2, čím sa aktivuje mTORC1.

Aktivácia mTORCl podporuje ROS-dependentnú DDR a prostredníctvom mitochondriálnej biogenézy transkripčný koaktivátor peroxizómový proliferátor-aktivovaný receptor-gama koaktivátor-1beta (PGC{5}}) podporuje starnutie fenotypov (napr. ASAP) , čo v konečnom dôsledku vedie k aktivácii DDR sprostredkovanej ROS (upregulácia DR proteínu yH2A.X) a zastaveniu bunkového cyklu (so zníženou expresiou p21Maf1/Cipl a p16INK4a)[4]. Tento zdanlivý začarovaný kruh, ak nie je prerušený, vedie k rastúcemu starnutiu. Zlepšenie mitochondriálnej funkcie a zmenený redoxný stav sú teda kľúčovými faktormi pri prelomení tejto slepej uličky.

Senescencia spojená s mitochondriálnou dysfunkciou (MiDAS) vedie k zníženiu pomeru NAD*/NADH, čo vedie k aktivácii AMPK a p53, čo vedie k zastaveniu rastu starnúcich buniek (spôsobené aktiváciou p53, pričom pyruvát bráni zastaveniu rastu MiDAS ale obnovenie aktivity NF-kB) a aktivácia p53 sprostredkovaná AMPK znižujúca sekréciu IL-1 [3]. To znamená, že existujú viaceré a zložité vzorce ASAP, takže stratégie preprogramovania závislé od účinnosti zvyšovania IL-6 môžu prelomiť začarovaný kruh DR závislý od mitochondriálnej dysfunkcie (MiD)-ROS moduláciou pomeru NAD plus/NADH (pravdepodobne paralelne s reakciou na pyruvát), pričom reagujú na podporu starnutia mikroprostredia. Z toho vyplýva, že vznik a pretrvávanie omladzovacích mikroprostredí v krvi [30] (napr. endokrinné omladzovacie mikroprostredie), ako aj imunitné omladzovacie mikroprostredia, sú kľúčové z dôvodu ich systémového charakteru (postihujú takmer všetky bunky) a šírky ich účinkov. (zúčastňuje sa takmer všetkých ciest súvisiacich s omladzovaním).

Krátkodobé vystavenie účinkom Oct4, Sox2, Klf4 a c-Myc (OSKM) (tiež nazývané „faktory Yamanaka“) zvráti fenotyp starnutia buniek [31], čo dokazuje, že starnutie je reverzibilné [32]. To znamená, že omladzovanie starnúcich buniek je novou stratégiou na narušenie začarovaného cyklu starnutia vytvorením dynamickej omladzovacej homeostázy vo viacerých spoločných cestách. Je však dôležité poznamenať, že predčasné ukončenie preprogramovania môže viesť k zlyhaniu pri omladzovaní MSC[3]. Čiastočné preprogramovanie (definované ako indukcia expresie faktorov Yamanaka na zvrátenie fenotypu starnutia buniek, ale bez tvorby pluripotentných kmeňových buniek indukovaných iPSC) je potenciálnym zásahom proti starnutiu [31] (obrázok 1).

3. Stratégie zvrátenia starnutia a potenciálne základné mechanizmy

3.1. Terapie založené na preprogramovaní na zvrátenie starnutia

Čiastočné preprogramovanie súčasne predlžuje teloméry, inhibuje p53 a obnovuje funkciu mitochondrií [31]. Je zaujímavé, že nadmerná expresia telomerázovej reverznej transkriptázy u transgénnych myší (myši Sp53/Sp16/SArf/Tg Tert) preukázala zlepšenú odolnosť voči nádorom a zistilo sa, že zabraňuje degenerácii súvisiacej so starnutím (hlavne atrofii) a zápalovým procesom, vyšším hladinám IGF1 v krvi a redukcia ohnísk y-H2AX. Zvýšená glukózová tolerancia a neuromuskulárna koordinácia spôsobujú dlhšiu priemernú dĺžku života [40].cistanche stonkaTelomérová-p53-PGC dráha a jej downstream génová sieť regulujúca funkčný stav viacerých orgánov a starnutie: zvýšené hladiny p53(Trp53) vedú k inhibícii peroxizómovým proliferátorom aktivovaného receptora-gama koaktivátora-1 alfa (PGC -1o)Vymazanie zárodočnej línie p53 úplne obnoví výraz siete PGC; PGC-1výraz obnovuje mitochondriálne dýchanie, srdcovú funkciu a alosterickú glukózu [41]. Okrem toho, redukcia peroxizómového proliferátora aktivovaného receptora-gama koaktivátora-1beta (PGC-1b) zoslabuje bunkové fenotypy súvisiace so starnutím [4]. To znamená, že krátkodobá cyklická expresia OSKM môže omladiť epigenóm senescentných buniek in vivo, znížiť p16lnk4a a SASP a ovplyvniť rôzne regulačné dráhy súvisiace so starnutím (ako je dysfunkcia mitochondrií, poškodenie DNA, narušené skladanie proteínov, skrátenie telomér a zápal [31]), čím sa prejavuje synergický účinok proti starnutiu.

Obrázok 1. Dôležité pokroky v omladzovaní prostredníctvom čiastočného preprogramovania. Manukyan et al: Deväť dní expresie OSKML obnovilo hladinu heterochromatínového proteínu 1 (HP1) v senescentných ľudských fibroblastoch [32]. Ocampo a kol.: Krátkodobá expresia OSKM zmiernila fenotypy starnutia a predĺžila životnosť myší s progériou (myši LAKI4F)[31]. Oliva a kol.: Čiastočné preprogramovanie (OSKM) vyvolalo stabilné omladenie dospelých ľudských fibroblastov pred vytvorením iPSC [ 34]. Horvath et al: Steve Horvath vyvinul „epigenetické hodiny“ založené na metylácii DNA na odhadnutie rozsahu veku (Hovorvathovy hodiny)[35]. Sarkar et al.: Krátkodobá expresia OSKMNL obnovila epigenetický vek (Horvathove hodiny) starých ľudských fibroblastov a endotelových buniek transfekciou mRNA [36]. Lu Y a kol.: Liečba OSK resetovala epigenetický vek (Horvathove hodiny) a obnovila videnie myší prostredníctvom vektora adeno-asociovaného vírusu (AAV)[37]. Gill et al: Prechodné preprogramovanie (OSKM) omladilo zrelé ľudské bunky [38]. Alle et al: Liečba OSKM zvýšila životnosť a zlepšila predčasné fenotypy u myší s progériou [39].

Vzhľadom na „asynchrónny“ charakter starnutia, preprogramovanie senescentných buniek prednostne ovplyvňuje tkanivá, ktoré sú najskôr ovplyvnené starnutím (napr. tukové tkanivo, imunitný systém a fibroblasty [1,2]). Preto začíname našu diskusiu s tukovým tkanivom (obrázok 2). Starnutie je často sprevádzané úbytkom subkutánnych adipocytov poznačený úbytkom tukových prekurzorových buniek [42], čo následne spôsobuje zmenu v distribúcii tukového tkaniva – tj viac viscerálneho bieleho tuku a menej hnedého tuku [43,44]. ako ektopické tukové usadeniny [45].výhody a vedľajšie účinky cistanche tubulosaTáto transformácia vedie k začarovanému kruhu tvorby starnúceho mikroprostredia prostredníctvom nerovnováhy zápalového stavu a stavu bunkového metabolizmu spojeného so starnutím a následne narušením bunkovej homeostázy (proteostázy) [46].

Senescencia tukových prekurzorových buniek (spôsobená redukciou sirtuínu 1) vedie k akumulácii senescentných adipocytov [43], ktoré vylučujú prozápalové faktory tvoriace prvú časť starnúceho mikroprostredia a spôsobujú chronickú zápalovú infiltráciu tukového tkaniva [47]. Keď starnutie redistribuuje tuk (zvyšuje sa viscerálny tuk), starnúce tukové tkanivo prenáša chronický zápalový stav spojený so starnutím (Mcp-1 a l{5}}) do celého tela a postupne sa hromadí.

Zvýšené množstvo bieleho tukového tkaniva spôsobuje zníženie hladín glutamínu v tukovom tkanive, čo vedie k zvýšenej glykolýze makrofágov v tukovom tkanive, zvýšenej prozápalovej transkripcii a sekrécii veľkého množstva SASP do periférnej mikrocirkulácie, čím sa vytvára druhá časť starnúceho mikroprostredia [ 48].

Makrofágy M1 v starnúcom bielom tukovom tkanive spotrebúvajú veľké množstvá NAD plus [11,12] a adipocyty vylučujú menej en amp v dôsledku starnutia [49,50], čo vedie k systémovej nerovnováhe pomeru NAD plus/NADH (nižšie), čo urýchľuje starnutie buniek v tele súvisiace s mitochondriálnou dysfunkciou [3], čo má za následok nerovnováhu v energetickom metabolickom stave (zvýšenie glykolýzy) a vytvára tretiu časť starnúceho mikroprostredia.

Mitochondriálne metabolické poruchy spôsobujú zvýšené glykolytické dráhy a bunkové redoxné poruchy, čo vedie k systémovým redoxným poruchám [3,4]. Systémové fibroblasty pod vplyvom prvých troch častí starnutia a vlastného starnutia znižujú sekréciu GST, exacerbujú systémovú peroxidáciu a vytvárajú štvrtú časť senescenčného mikroprostredia [51].

Redoxná porucha silne ovplyvňuje genómovú stabilitu [5], pričom generuje veľa nesprávne nakonfigurovaných proteínov, ktoré tvoria agregáty, ktoré sú vypudzované z buniek a adipocytov, ktoré tiež vybíjajú staré mitochondrie, tvoriace piatu časť starnúceho mikroprostredia [52-54].

dráh nadmernou expresiou Sirt1 [43,55]) nadmernou expresiou OSKM indukovanou doxycyklínom. Zvrátenie starnutia preprogramovaním môže komplexne zlepšiť indikátory starnutia (pokles p16, p21, galaktozidáza spojená so starnutím atď.) a zároveň môže zlepšiť sekrečné fenotypy súvisiace so starnutím (zníženie Mcp-1 a Il-6, MMP13) a dokonca zlepšiť stav metylácie histónu (zníženie H3K9me3, H4K20me3)[31]. S omladzovaním tukového tkaniva (predĺženie telomér, fenotypová omladzovacia remodelácia a podpora opravy poškodenia génov) sa upregulácia adipocytovej glutaminázy 1 [56] obráti a tkanivo je preto zachránené zo stavu ochudobneného o glutamín spôsobeného starnutím. Zvýšená hladina glutamínu zlepší chronický zápalový stav spojený so starnutím v systémovom meradle znížením transkripcie prozápalových génov v makrofágoch v tukovom tkanive [48]. To znamená, že produkcia sekrečných fenotypov spojených so starnutím je znížená, čím sa uprednostňuje udržanie mladistvého stavu v okolitých fibroblastoch, adipocytoch a v nich samotných. Preprogramovanie tiež podporuje produkciu sekrečných en amp v extracelulárnych vezikulách. Zmenou obsahu NAD plus v bunkách na reguláciu ich mitochondriálneho metabolického stavu a redoxnej homeostázy en amp podporuje omladenie rôznych buniek v celom tele (zlepšuje fenotypy sekrécie pankreasu a hypotalamu, čím zosilňuje účinky proti starnutiu prostredníctvom hormónov)[49,57] ]. Omladenie makrofágov nielen zlepšuje omladenie systémového sekrečného fenotypu, ale tiež tlmí degradáciu NADf prostredníctvom zníženej expresie CD38 [11]. To môže mať synergický účinok proti starnutiu s en amp. NAD plus a omladený sekrečný fenotyp (pravdepodobne prostredníctvom metabolického preprogramovania alebo omladenia buniek prostredníctvom regulácie ERK-AMPK P16 a P53) zlepšujú sekrečnú kapacitu GST fibroblastov. Dodávanie GSTI do orgánov v celom tele prostredníctvom extracelulárnych vezikúl zlepšilo bunkovú redoxnú homeostázu, čo má za následok sľubný účinok proti starnutiu (zlepšuje stav redoxu pečene a starnutie obličiek)[51]. Súhrnne povedané, lokálne preprogramovanie prostredníctvom systémovej bunkovej komunikácie (en amp, YSAP, GST atď.) vytvára synergické účinky proti starnutiu (zlepšenie redoxných a metabolických nerovnováh spôsobených mitochondriálnou starnutím a nestabilitou proteínov spôsobenou starnutím ribozómov). Je však potrebné poznamenať, že sú potrebné ďalšie štúdie na určenie, či preprogramovanie môže spôsobiť dostatočné zmeny v sekrečnom fenotype a či medzibunková komunikácia môže zmeniť sekrečný fenotyp susedných buniek. (čierna šípka: priama stimulácia, okrúhla šípka: cyklus, bodkovaná šípka: predbežná stimulácia, vyblednutá šípka nadol: zníženie, vyblednutá šípka nahor: zvýšenie; sivé bodkované čiary znázorňujú vylepšenia na makroúrovni vľavo a vylepšenia na mikroúrovni vpravo , obe oddelené zelenými bodkovanými čiarami).

Nezhody proteínov dosahujú hornú hranicu bunkového výboja a pokračujú v hromadení, poškodzujúc genetický opravný mechanizmus bunky, čo následne narúša všetky bunkové funkcie do stavu nezvratnej smrti, po smrti sa uvoľňuje odpad a tak vzniká šiesta časť starnúceho mikroprostredia. . (Preto jednoduché odstránenie senescentných buniek nemusí zabrániť procesu uvoľňovania signálu starnutia počas smrti senescentných buniek).

3.2. Potenciálne kľúčové mechanizmy súvisiace s terapiou založenou na preprogramovaní

3.2.1. Inhibítory cyklín-dependentných kináz (p16INK4A)

Viaceré línie dôkazov naznačujú rozsiahle zapojenie p16INK4A do procesu starnutia, čo by mohlo slúžiť ako alternatívne regulačné centrum v stratégiách proti starnutiu. Myši s nízkymi hladinami expresie kinázy BubR1 kontrolného bodu bunkového cyklu trpia zrýchlením starnutia, ako aj vysokými hladinami p16NK4A v tkanivách s histopatológiou súvisiacou s vekom [58]. Cielená mutácia p16INK4A spôsobila oneskorenie starnutia u myší BubR1. Toto oneskorenie pokračovalo spolu so zníženými hladinami senescentných buniek. To odhaľuje spojenie medzi biologickým starnutím a starnutím buniek [59]. U INK-ATTAC myší, kde sú senescentné bunky exprimujúce p16NKA špecificky usmrtené, strata starnúcich buniek zvyšuje životnosť a dĺžku zdravia [60]. Bolo pozorované, že p16NK4A blokuje funkciu E2F, a tak inhibuje aktivitu promótora a-klotho na urýchlenie starnutia [61]. p16INK4l zabraňuje inaktivácii fosforylácie retinoblastómu (Rb) inhibíciou cyklín D-dependentných kináz. Potom Rb potláča expresiu E2F transkripčných faktorov náborom histónových deacetyláz do svojho promótora. Aktivovaná dráha retinoblastómu (Rb) súčasne podporuje tvorbu heterochromatických ložísk spojených so starnutím (SAHF), podobne zdokonaľuje mechanizmus podporujúci starnutie p16INK4a [62].

Je kontroverzné, či existujú vedľajšie účinky ablácie buniek pozitívnych na p16INK4a. Odstránenie p16NK4a pozitívnych buniek môže viesť k vedľajšiemu účinku fibrózy v pečeni a perivaskulárnom tkanive, čo následne znižuje očakávanú dĺžku života [63]. Čiastočné preprogramovanie starnúcich buniek je preto jedným z možných riešení tohto problému.

Tento článok je extrahovaný z Cells 2022, 11, 830. https://doi.org/10.3390/cells11050830 https://www.mdpi.com/journal/cells