Sünergiline vananemisvastane vananemisvastane rakkude spetsiifiline ümberprogrammeerimine

Palun võtke ühendustoscar.xiao@wecistanche.comrohkem informatsiooni

Abstraktne:Selles ülevaates otsime uudset strateegiat noorendava mikrokeskkonna loomiseks vananevate rakkude spetsiifilise ümberprogrammeerimise kaudu. Soovitame, et osaline ümberprogrammeerimine võib tekitada sekretoorse fenotüübi, mis hõlbustab rakkude noorendamist. Seda strateegiat soovitatakse spetsiifilise kontrolli all oleva osalise ümberprogrammeerimise jaoks, et vältida rakulise identiteedi kadumisest tingitud kasvajariski ja elundipuudulikkust. Samuti leevendab see kroonilist põletikulist seisundit, mis on seotud vananemise ja sekundaarse vananemisega külgnevates rakkudes, parandades vananemisega seotud sekretoorset fenotüüpi. See käsikiri loodab ka uurida, kas rakkude vananemisse sekkumine võib parandada vananemist ja soodustada kahjustuste parandamist üldiselt, et pikendada inimeste tervet eluiga ja vähendada nõrkust. Teostatavad ja ohutud kliinilised translatsiooniprotokollid on kontrollitud ümberprogrammeerimise edusammude abil noorendamiseks kriitilise tähtsusega. Selles ülevaates käsitletakse nende edusammude rakendamise piiranguid ja vastuolusid (käsikirja korraldades vastavalt võimalikele kliinilistele tõlkeskeemidele), et uurida suuniseid ja hüpoteese, millel on edasiste uuringute jaoks translatsiooniline väärtus.

Märksõnad:vananemine; vananemine; senolüütikumid/senostaatikumid;p16/nk4a;p19Arf; p21Wafl/Cip1;SASP

1. Sissejuhatus

Vananemist võib määratleda kui ajast sõltuvat keha funktsionaalsuse langust. Rakutasandil võib selle olemust vaadelda normaalse rakufunktsiooni järkjärgulise kadumisena, millega kaasneb rida vananevaid fenotüüpe [1,2]]. Stressitegurid, nagu telomeeride düsfunktsioon, DNA kahjustus, onkogeeni aktivatsioon ja organellide düsfunktsioon, kiirendavad vananemise progresseerumist raku tasandil, levides läbi raku mikrokeskkonna ja kiirendades elundite talitlushäireid kogu kudedes, mis kulmineeruvad kõigi keha elutähtsate funktsioonide kadumisega. (elundipuudulikkus).

Lisateabe saamiseks klõpsake siin

Huvitaval kombel toimub kehas endas vigastusjärgse taastumise ja vananemisjärgse uuenemise isetasakaalustumine.cistanche peenise suurusNeed tasakaalustavad mehhanismid hõlmavad puhkeasendis olevate tüvirakkude muundamist eellasrakkudeks erinevates kudedes dünaamilise homöostaasi raames. Alternatiivsed või düsfunktsionaalsed mehhanismid toimivad düsfunktsiooni organellide tasemel (nt alternatiivsed mitokondriaalsed glükolüütilised ja glutamiini metaboolsed rajad, tuumareparatsiooni aktiveerimine tuumakahjustuse kaudu) [3-5]. Kudede tasandil on vananemisega seotud sekretoorsel fenotüübil (SASP) teatav vananemisvastane potentsiaal, lisaks sellele, et see on vananemist soodustav tegur (nt interleukiin-6(IL-6) võib soodustada kudede paranemist soodustades ümberprogrammeerimist[6,7]; interleukiin-1 (IL-1) võib soodustada vananevate rakkude kliirensit immunopuhastatud NK-rakkude poolt [8-10]). Oluline on märkida, et puuduvad tõendid selle kohta, et vananemisvastast toimet on võimalik saavutada vananemise enda kasulikke aspekte ära kasutades. Selle ülevaate eesmärk on näidata, et vananevate rakkude ümberprogrammeerimisel on potentsiaal säilitada need väärtuslikud komponendid võrreldes vananevate rakkude eemaldamisega. Samuti on võimalus, et ümberprogrammeerimist saab ülaltoodud tulemusega ise muuta, mille puhul vananemine soodustab ümberprogrammeerimist: ümberprogrammeerimistegurite sama ekspressioonitase võib vananevas keskkonnas olla tõhusam. Seevastu ümberprogrammeerimise efektiivsus väheneb, kui vananevat keskkonda leevendatakse või pööratakse ümber, vältides seega üleinduktsioonist põhjustatud kahju.

Selle tasakaalu vananemisvastase potentsiaali uurimiseks arutatakse käesolevas ülevaates vananemise nõrgendamise võimalust ja teostatavust rakkudevahelise interaktsiooni kaudu järgmiselt:

Pakkuda välja sünergistlik vananemisvastane toime, et selgitada kombineeritud anti-a.]

vananemist mitmete noorendavate teguritega ja kasutada järgmist uurimistööd uute võtmeteede kohta, mida saab rakendada koos tuntud vananemisvastaste radadega. b.

Noorusliku sekretoorse fenotüübi hüpotees on välja pakutud vananemisvastaste tegurite üldistamiseks (eelkõige NAD plus, en amp, GSTM2 jne osalevad kogu keha vananemisvastases protsessis, reguleerides ringlevat NAD pluss /NADH tasakaalu). noore vere ja noorte rakkude sekretsiooni ning kasutada tulevaseks kliiniliseks translatsiooniks ja kooskasutamiseks.

Pakkuda välja hüpotees, mis kontrollis ümberprogrammeerimist (defineeritud kui induktsioon C.

Yamanaka tegurite ekspressioon rakkude vananemisfenotüübi ümberpööramiseks, kuid ilma iPSC-de poolt indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude moodustumiseta) võib noorusliku sekretoorse fenotüübi kaudu sünergistlikult vananemist takistada.

2. Vananemise tunnused ja nende tõlkepotentsiaal

2.1. "Asünkroonne efekt" vananemises

Vananedes ei ole erinevate elundite ja kudede vananemine sünkroniseeritud ning elundite/kudede bioloogilisi funktsioone täitvad parenhüümirakud on erinevates vananemisstaadiumides [1].

Hiirtel on näidatud, et plasmarakud ja nende poolt eritatavad antikehad tungivad erinevatesse organitesse, ilmudes neerudesse, südamesse, maksa, lihasesse, rasvkoesse, kopsu ja tüümusesse [2]. See tähendab, et vananemine ühes elundis võib süsteemse vereringe kaudu käivitada või kiirendada vananemisega seotud kroonilist põletikku ja talitlushäireid kogu kehas. Veelgi enam, kui hiired jõuavad keskeasse, aktiveeruvad immuunrakud (T- ja B-rakud [2], M1-makrofaagid [11,12) rasvkoes ulatuslikult [2]. Need uuringud näitavad, et vananemine ja immuunsus on lahutamatult seotud ning vananemine on "asünkroonne" protsess. Teisest küljest on rasvkude üks esimesi kehapiirkondi, kus ilmnevad vananemisega seotud fenotüübid (põletikuliste rakkude infiltratsioon ja vananemisega seotud sekretoorsete fenotüüpide ilmnemine)[1,2].

Tegelikult võib vananevate rakkude eemaldamine vähendada vananemiseelsete fraktsioonide (nt vananevate rakkude ablatsiooni-senolüütikumide) kahjulikke mõjusid[13]. Kuna rakkude vananemine ei ole sünkroniseeritud, võivad vananemiseelsetest rakkudest pärinevad vananemise mikrokeskkonnad põhjustada koetasandil nõiaringi (ühe organi vananemine, mis soodustab kogu kehas toimuvat langust) [1, 2]. Vananemist soodustavaid "vanu tegureid" võib lahjendada või alla suruda mõni muu "noorendav faktor (mis esineb noores veres ja mida eritab vananevate rakkude heterogeenne alarühm)", toimides seega noorendava ainena [14,15].cistanche pulberVananemiseelsete adipotsüütide siirdamise kaudu leiti, et väikese arvu rasvkoe prekursorrakkude vananemine oli piisav elundite vananemise esilekutsumiseks juveniilsetel hiirtel. Siirdatud vananevate rakkude eemaldamine noortelt hiirtelt ja loomulikult vananevate rakkude eemaldamine looduslikult vananevatelt hiirtelt perioodilise suukaudse analüüsi abil parandas vananemist (paranes elundifunktsioon, suurenes ellujäämine 36 protsenti ja surmarisk vähenes 65 protsenti)[13].

Vananemise heterogeensus väljendub ühelt poolt selles, et kroonilised põletikud on erinevates kudedes erinevad, täpsemalt selles, et SASP-i tase on erinevates kudedes erinev [2]. Teisest küljest kajastub see vananevate rakkude ilmumise erinevates järjestustes ja erinevas akumulatsioonikiiruses [1].

Cistanche on vananemisvastane toime

Näiteks neerudes, kus vananevate rakkude arv vanusega oluliselt suureneb, põhjustavad Cu/Zn-superoksiidi dismutaasi (Sod1) knockout hiired rakkude oksüdatiivse vananemise kõrge taseme[16]. vananemisega seotud sekretoorsed fenotüübid (eriti IL-6 ja IL-1) on samuti oluliselt suurenenud [16]. Tsirkuleerivate tsütokiinide kõrgem tase viitab sellele, et kiirendatud vananemisfenotüüp võib olla tingitud suurenenud põletikust, mis on põhjustatud vananevate rakkude kiirenenud akumulatsioonist [17]. Vananevate rakkude kuhjumine põhjustas omakorda kroonilise põletiku suurenemise [16].

Märkimisväärne on see, et vananemise asünkroonsus püsib isegi samades vananevates rakkudes (fibroblastid vanadel hiirtel)[14]. Erinevad erinevate sekretoorsete fenotüüpidega alampopulatsioonid mõjutavad haavade paranemise kiirust in vivo, mõjutades ümberprogrammeerimise tõhusust [14].

Kokkuvõttes on vananemiseelsetesse kudedesse võimalik sekkuda üldise kasu saamiseks, kasutades ära vananemisega kaasnevat asünkroonsust [18]. Samuti on teada, et mikrokeskkonnal on võtmemõju rakkude vananemise seisundile (vananevate rakkude sekretoomiga kokkupuutuvad rakud vananevad kiiremini) |13]. Pigem on paljutõotav suund raku mikrokeskkonna parandamine (noorte rakkude sekretoorse fenotüübi suurendamine) vananemise vastu võitlemiseks [19]. Eelkõige on rasvkude üks esimesi, mida vananemine mõjutab (millel on ka oluline mõju vananemisega seotud põletikulisele seisundile)[1,2].

2.2 "Sünergiline efekt" vananemisvastases vahendis

On näidatud, et vereteraapia hõlmab mitmeid erinevaid vananemisvastaseid tegureid (GDF11 [20], GPLD1 [21], klastriin [22], Klotho [23] jne). Ühelt poolt põhjustab see vaidlusi [19, kuid teisest küljest viitab see ka sellele, et vananemise vastu võitlemiseks mitme teguri sünkroniseerimisel on võimalik saavutada suuremat kasu. Sünergistlik vananemisvastane toime on nähtus, mille puhul mitme vananemisvastase teguri kombineeritud moduleerimine annab suurema efekti kui nende üksikute moduleerimise mõjude summa. Seetõttu on vananemismustrite uuringud õpetlikud sünergilise potentsiaaliga kriitiliste vananemisvastaste radade avastamisel (nt lihtsates eukarüootides).

Mõned pärmirakud näitavad rakkude vananemise ajal olulisi tuumastabiilsuse muutusi ja neil on ribosoomide vananemine, samas kui teistel tekib mitokondriaalne düsfunktsioon. Ribosomaalse vananemismustriga pärmis pikendaks Sir2 (lüsiini deatsetülaasi, mis aitab kaasa ribosomaalse DNA vaigistamisele) üleekspressioon pärmi keskmist eluiga [24, 25].cistanche salsa ekstraktSir2 ja Hap4 üleekspressioon pikendab eluiga, tekitades pigem sünergistlikke kui aditiivseid mõjusid [26]. Sarnast sünergistlikku toimet täheldatakse siis, kui fob1A pikaealisuse mutant suurendab rDNA stabiilsust koos Hap4 üleekspressiooniga [25]. See mudel selgitab ka vananemisvastast sünergiat kaloripiirangu, heemi aktivaatorvalgu (HAP) ja Sir2 vahel [26]. Neid kahte näiliselt sõltumatut eluea tegurit võib mõista kahe peamise vananemisvastase sõlme ja sihtmärgina, millel on sünergiline vananemisvastane toime. Mõlemat võib pidada kriitilisteks vananemisvastasteks sõlmedeks, mida tuleb korraga reguleerida.

Teises uuringus, milles kasutati mudelina Caenorhabditis elegansi (C.elegans), olulist regulaatorgeeni nimega CYC-2.1 (nematoodi tsütokroom C ortoloog), tuvastati tsütokroom, mis on tugevalt seotud mitokondriaalse vananemisega. CYC-2.1 ekspressiooni vähendamine aktiveeris mitokondrites "voldimata valgu vastuse", soodustades nende jagunemist ja pikendades seega nematoodide eluiga märkimisväärselt [27]. Risk-1(C.elegansi ribosomaalne S6kortoloog)mutatsioon pikendas keskmist eluiga 20 protsenti, daf-2(nematoodi insuliini kasvufaktori 1 retseptori ortoloog)mutatsioon pikendas keskmist eluiga 169 protsenti, ja daf{11}} ja riskide-1 topeltmutatsioon pikendas keskmist eluiga 454 protsenti võrreldes metsiktüübiga; seega ei ole daf-2 ja riski-1 topeltmutantide pikem eluiga mitte lihtsalt aditiivne, vaid sellel on sünergiline mõju pikaealisusele [28]. Teisest küljest reguleerib TOR (rapamütsiini sihtmärk) mRNA translatsiooni taset ribosomaalse S6 kinaasi (S6K) kaudu[29]; seetõttu näitab see IIS-i (insuliini/insuliinitaolise signaalimise) ja TOR-i olulist sünergistlikku mitokondriaalset vananemisvastast toimet [27]. See uuring viitab ka sellele, et ribosomaalse valgu geenide ja mitokondriaalse funktsiooni sünergistlik reguleerimine võib suuremal määral suurendada peamiste vananemisvastaste tegurite sünergistlikku toimet. See tähendab ka, et mitokondriaalse funktsiooni reguleerimist saab saavutada metaboolse ümberprogrammeerimise kaudu, mis on indutseeritud rakkudevahelise kaugregulatsiooni poolt, ja see võib vananemisvastase sekretoorse fenotüübi kaudu esile kutsuda laiema vastuse erinevatest immuun-metaboolsetest rakkudest ja elunditest.

Reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) poolt indutseeritud DNA kahjustusreaktsioon (DDR) aktiveerib mTORC1 proteiinkinaasi B (PKB/Akt) otsese fosforüülimise kaudu ATM-i poolt ja aktiveeritud Akt fosforüülib otseselt TSC1/TSC2 kompleksi, aktiveerides sel viisil mTORC1.

mTORCl aktiveerimine soodustab ROS-sõltuvat DDR-i ja läbi mitokondriaalse biogeneesi transkriptsioonilise kaasaktivaatori peroksisoomi proliferaatoriga aktiveeritud retseptor-gamma koaktivaator -1beeta (PGC-1) soodustab vananemisfenotüüpe (nt ASAP) , mille tulemuseks on lõpuks ROS-vahendatud DDR-i aktiveerimine (DR-valgu yH2A.X ülesreguleerimine) ja rakutsükli peatamine (koos p21Maf1/Cipl ja p16INK4a ekspressiooni vähenemisega)[4]. See näiline nõiaring, kui see ei katke, toob kaasa kasvava vananemise. Seega on mitokondriaalse funktsiooni paranemine ja muutunud redoksstaatus selle ummikseisust väljumisel võtmetegurid.

Mitokondriaalse düsfunktsiooniga seotud vananemine (MiDAS) viib NAD*/NADH suhte vähenemiseni, mis viib AMPK ja p53 aktiveerumiseni, mis viib nii vananevate rakkude kasvu peatumiseni (põhjustatud p53 aktivatsioonist, kusjuures püruvaat takistab MiDAS-i kasvu peatamist kuid taastab NF-kB aktiivsuse) ja AMPK-vahendatud p53 aktivatsiooni, mis vähendab IL-1 sekretsiooni [3]. See tähendab, et ASAP-il on mitu ja keerulist mustrit, nii et IL-6-i suurendamisest sõltuvad ümberprogrammeerimisstrateegiad võivad NAD pluss/NADH suhte moduleerimise teel katkestada mitokondriaalse düsfunktsiooni (MiD)-ROS-sõltuva DR nõiaringi (võimalik paralleelselt püruvaadi vastusega), reageerides samal ajal vananeva mikrokeskkonna edendamisele. See tähendab, et noorendavate mikrokeskkondade tekkimine ja püsimine veres [30] (nt endokriinsüsteemi noorendamise mikrokeskkond) ja ka immuunsüsteemi noorendamise mikrokeskkond on nende süsteemse olemuse (mõjutab peaaegu kõiki rakke) ja nende mõju ulatuse tõttu otsustava tähtsusega. (osaledes peaaegu kõigis noorendamisega seotud radades).

Lühiajaline kokkupuude Oct4, Sox2, Klf4 ja c-Myc-ga (OSKM) (nimetatakse ka "Yamanaka teguriteks") muudab rakkude vananemise fenotüübi [31], mis näitab, et vananemine on pöörduv [32]. See tähendab, et vananevate rakkude noorendamine on uus strateegia vananemise nõiaringi katkestamiseks, luues dünaamilise noorendamise homöostaasi mitmel viisil. Siiski on oluline märkida, et ümberprogrammeerimise enneaegne lõpetamine võib põhjustada MSC-de noorendamise ebaõnnestumist[3]. Seega on osaline ümberprogrammeerimine (määratletud kui Yamanaka tegurite ekspressiooni esilekutsumine rakkude vananemisfenotüübi ümberpööramiseks, kuid ilma iPSC-de poolt indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude moodustumiseta) potentsiaalne vananemisvastane sekkumine [31] (joonis 1).

3. Vananemise tagasipööramise strateegiad ja võimalikud aluseks olevad mehhanismid

3.1. Ümberprogrammeerimisel põhinevad ravimeetodid vananemise pööramiseks

Osaline ümberprogrammeerimine pikendab samaaegselt telomeere, inhibeerib p53 ja taastab mitokondriaalse funktsiooni [31]. Huvitaval kombel näitas telomeraasi pöördtranskriptaasi üleekspressioon transgeensetes hiirtes (Sp53/Sp16/SArf/Tg Tert hiired) tuumori resistentsuse paranemist ja leiti, et see takistab vananemisega seotud degeneratsiooni (peamiselt atroofiat) ja põletikulisi protsesse, kõrgemat IGF1 taset veres ja y-H2AX fookuste vähenemine. Suurenenud glükoositaluvus ja neuromuskulaarne koordinatsioon põhjustavad pikemat keskmist eluiga [40].cistanche varsTelomeer-p53-PGC rada ja selle allavoolu geenivõrk, mis reguleerib mitme elundi funktsionaalset seisundit ja vananemist: p53(Trp53) kõrgem tase põhjustab peroksisoomi proliferaatoriga aktiveeritud retseptor-gamma koaktivaator-l-alfa (PGC) pärssimist. -1o) p53 idutee deletsioon taastab täielikult PGC võrgu ekspressiooni; PGC-1ekspressioon taastab mitokondriaalse hingamise, südamefunktsiooni ja glükoosi allosteerilise [41]. Lisaks nõrgendab peroksisoomi proliferaatori poolt aktiveeritud retseptor-gamma koaktivaator-1beeta (PGC-1b) vähendamine rakkude vananemisega seotud fenotüüpe [4]. See tähendab, et OSKM-i lühiajaline tsükliline ekspressioon võib noorendada vananevate rakkude epigenoomi in vivo, vähendada p16lnk4a ja SASP-i ning mõjutada erinevaid vananemisega seotud regulatsiooniradu (nagu mitokondrite düsfunktsioon, DNA kahjustus, valgu voltimise häire, telomeeride lühenemine ja põletik). [31]), avaldades seega sünergistlikku vananemisvastast toimet.

Joonis 1. Olulised edusammud noorendamisel osalise ümberprogrammeerimise kaudu. Manukyan jt: Üheksa päeva kestnud OSKML-i ekspressioon taastas heterokromatiini valgu 1 (HP1) taseme vananevates inimese fibroblastides [32]. Ocampo jt: Lühiajaline OSKM-i ekspressioon leevendas vananemisfenotüüpe ja pikendas progeeria hiirte (LAKI4F-hiirte) eluiga[31]. Oliva et al.: Osaline ümberprogrammeerimine (OSKM) indutseeris täiskasvanud inimese fibroblastide stabiilse noorendamise enne iPSC-de moodustumist [31]. 34]. Horvath jt: Steve Horvath töötas välja DNA metüülimisel põhineva "epigeneetilise kella", et hinnata vanuse ulatust (Horvathi kell)[35]. Sarkar et al.: Lühiajaline OSKMNL ekspressioon taastas mRNA transfektsiooni abil vananenud inimese fibroblastide ja endoteelirakkude epigeneetilise vanuse (Horvathi kella) [36]. Lu Y et al.: OSK-ravi lähtestas epigeneetilise vanuse (Horvathi kella) ja taastas hiirte nägemise adeno-seotud viiruse (AAV) vektori kaudu[37]. Gill jt: Mööduv ümberprogrammeerimine (OSKM) noorendas küpseid inimrakke [38]. Alle jt: OSKM-ravi pikendas progeeria hiirte eluiga ja parandas enneaegseid fenotüüpe [39].

Vananemise "asünkroonse" iseloomu tõttu mõjutab vananevate rakkude ümberprogrammeerimine eelistatavalt kudesid, mida vananemine kõigepealt mõjutab (nt rasvkude, immuunsüsteem ja fibroblastid [1,2]). Seetõttu alustame oma arutelu rasvkoega (joonis 2). Vananemisega kaasneb sageli nahaaluste adipotsüütide arvu vähenemine, mida iseloomustab rasvkoe prekursorrakkude [42] ammendumine, mis omakorda põhjustab muutusi rasvkoe jaotuses – st rohkem vistseraalset valget rasva ja vähem pruuni rasva [43,44]. kui emakaväline rasva ladestumine [45].cistanche tubulosa eelised ja kõrvaltoimedSee transformatsioon viib vananeva mikrokeskkonna tekitamise nõiaringi põletikulise seisundi ja rakkude metaboolse seisundi tasakaalustamatuse kaudu, mis on seotud vananemisega, ja sellest tulenevalt raku homöostaasi (proteostaasi) katkemise [46].

Rasva prekursorrakkude vananemine (põhjustatud sirtuiin 1 vähenemisest) viib vananevate adipotsüütide [43] kuhjumiseni, mis eritavad põletikueelseid tegureid, mis moodustavad vananeva mikrokeskkonna esimese osa ja põhjustavad rasvkoe kroonilist põletikulist infiltratsiooni [47]. Kuna vananemine jaotab rasva ümber (vistseraalne rasvkude suureneb), kannab vananev rasvkude vananemisega seotud kroonilist põletikulist seisundit (Mcp-1 ja l-6) kogu kehas ja koguneb järk-järgult.

Valge rasvkoe suurenemine põhjustab rasvkoes glutamiini taseme langust, mis suurendab rasvkoes makrofaagide glükolüüsi, suurendab põletikueelset transkriptsiooni ja suurtes kogustes SASP sekretsiooni perifeersesse mikrotsirkulatsiooni, tekitades vananeva mikrokeskkonna teise osa. 48].

M1 makrofaagid vananevas valges rasvkoes tarbivad suures koguses NAD pluss [11,12] ja adipotsüüdid eritavad vananemise tõttu vähem amplit [49,50], mille tulemuseks on süsteemne NAD pluss/NADH suhte tasakaalustamatus (madalam), mis kiirendab mitokondriaalse düsfunktsiooniga seotud vananemine rakkudes kogu kehas [3], mille tulemuseks on energia metaboolse seisundi tasakaalustamatus (glükolüüsi suurenemine) ja vananeva mikrokeskkonna kolmas osa.

Mitokondriaalsed metaboolsed häired põhjustavad glükolüütiliste radade paranemist ja rakkude redoks-häireid, mille tulemuseks on süsteemsed redokshäired [3, 4]. Süsteemsed fibroblastid vananemise esimese kolme osa ja oma vananemise mõjul vähendavad GST sekretsiooni, süvendades süsteemset peroksüdatsiooni ja luues vananemise mikrokeskkonna neljanda osa [51].

Redokshäire mõjutab tugevalt genoomset stabiilsust [5], tekitades palju valesti konfigureeritud valke, mis moodustavad agregaate, mis väljutatakse rakkudest ja adipotsüütidest, mis väljutavad ka vananenud mitokondreid, moodustades vananeva mikrokeskkonna viienda osa [52-54].

rajad Sirt1 [43,55]) üleekspressiooni tõttu doksütsükliini indutseeritud OSKM üleekspressiooniga. Vananemise tagasipööramine ümberprogrammeerimise abil võib igakülgselt parandada vananemisnäitajaid (p16, p21 vähenemine, vananemisega seotud -galaktosidaas jne) ning samal ajal parandada vananemisega seotud sekretoorseid fenotüüpe (vähenenud Mcp-1 ja Il-6, MMP13) ja isegi parandada histooni metüülimise olekut (H3K9me3, H4K20me3 vähenemine)[31]. Rasvkoe noorendamise (telomeeride pikenemise, fenotüübilise noorendamise remodelleerumise ja geenikahjustuste parandamise soodustamise) tulemusel muutub adipotsüütide glutaminaasi 1 [56] ülesreguleerimine vastupidiseks ja kude päästetakse seetõttu vananemisest põhjustatud glutamiinivaese seisundist. Glutamiini kõrgem tase parandab vananemisega seotud kroonilist põletikulist seisundit süsteemsel skaalal, vähendades põletikueelsete geenide transkriptsiooni rasvkoe makrofaagides [48]. See tähendab, et vananemisega seotud sekretoorsete fenotüüpide tootmine väheneb, soodustades seeläbi ümbritsevate fibroblastide, adipotsüütide ja nende endi noorusliku seisundi säilitamist. Ümberprogrammeerimine soodustab ka sekretoorse en amp tootmist ekstratsellulaarsetes vesiikulites. Muutes rakkudes NAD pluss sisaldust, et reguleerida nende mitokondriaalset metaboolset seisundit ja redoks-homöostaasi, soodustab en amp erinevate rakkude noorenemist kogu kehas (parandab pankrease ja hüpotalamuse sekretsiooni fenotüüpe, võimendades seeläbi hormoonide kaudu vananemisvastast toimet)[49,57] ]. Makrofaagide noorendamine mitte ainult ei paranda süsteemse sekretoorse fenotüübi noorendamist, vaid vähendab ka NADf-i lagunemist CD38 ekspressiooni vähenemise kaudu [11]. Sellel võib olla sünergistlik vananemisvastane efekt koos en amp'iga. NAD plus ja noorendatud sekretoorne fenotüüp (võimalik, et metaboolse ümberprogrammeerimise või rakkude noorendamise kaudu P16 ja P53 ERK-AMPK regulatsiooni kaudu) parandavad fibroblastide GST sekretsioonivõimet. GSTI toimetamine organitesse kogu kehas rakuväliste vesiikulite kaudu parandas rakkude redoks-homöostaasi, mille tulemuseks oli paljulubav vananemisvastane toime (parandab maksa redoksseisundit ja neerude vananemist)[51]. Kokkuvõttes annab lokaalne ümberprogrammeerimine süsteemse rakulise side kaudu (en amp, YSAP, GST jne) sünergistlikke vananemisvastaseid toimeid (paraneb mitokondriaalsest vananemisest põhjustatud redoks- ja metaboolne tasakaalustamatus ja ribosoomide vananemisest põhjustatud valgu ebastabiilsus). Siiski väärib märkimist, et on vaja täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, kas ümberprogrammeerimine võib tekitada piisavalt muutusi sekretoorses fenotüübis ja kas rakkudevaheline suhtlus võib muuta külgnevate rakkude sekretoorset fenotüüpi. (must nool: otsene stimuleeriv, ümmargune nool: tsükkel, punktiirnool: esialgne stimuleeriv, alla tuhmunud nool: vähendamine, üles tuhmunud nool: suurendamine; hallid punktiirjooned kujutavad makrotasandi täiustusi vasakul ja mikrotasandi täiustusi paremal , mõlemad eraldatud roheliste punktiirjoontega).

Valkude ebakõlad jõuavad raku tühjenemise ülempiirini ja kuhjuvad edasi, kahjustades raku geneetilist parandusmehhanismi, mis omakorda häirib kõik raku funktsioonid pöördumatu surma seisundisse, vabastades pärast nende surma jääkaineid ja luues seeläbi vananeva mikrokeskkonna kuuenda osa. . (Seetõttu ei pruugi vananevate rakkude lihtne eemaldamine vältida vananemissignaali vabanemise protsessi vananeva rakusurma ajal).

3.2. Ümberprogrammeerimisel põhinevate ravimeetoditega seotud potentsiaalsed võtmemehhanismid

3.2.1. Tsükliinist sõltuvad kinaasi inhibiitorid (p16INK4A)

Mitmed tõendid viitavad p16INK4A ulatuslikule osalemisele vananemisprotsessis, mis võiks olla alternatiivne regulatiivne keskus vananemisvastastes strateegiates. Hiired, kellel on madal rakutsükli kontrollpunkti kinaasi BubR1 ekspressioon, kannatavad vananemise kiirenemise ja p16NK4A kõrge taseme all vanusega seotud histopatoloogiaga kudedes [58]. P16INK4A sihitud mutatsioon põhjustas BubR1 hiirte vananemise viivituse. See viivitus jätkus koos vananevate rakkude vähenemisega. See näitab seost bioloogilise vananemise ja rakkude vananemise vahel [59]. INK-ATTAC hiirtel, kus p16NKA ekspresseerivad vananevad rakud spetsiifiliselt tapetakse, pikendab vananevate rakkude kadu eluiga ja tervise kestust [60]. On täheldatud, et p16NK4 blokeerib E2F funktsiooni ja inhibeerib seega a-klotho promootori aktiivsust, et kiirendada vananemist [61]. p16INK4l takistab retinoblastoomi (Rb) fosforüülimise inaktiveerimist, inhibeerides tsükliin D-sõltuvaid kinaase. Seejärel represseerib Rb E2F transkriptsioonifaktorite ekspressiooni, värbades oma promootorisse histooni deatsetülaase. Aktiveeritud retinoblastoomi (Rb) rada soodustab samaaegselt vananemisega seotud heterokromaatiliste fookuste (SAHF) moodustumist, täpsustades samamoodi p16INK4a vananemist soodustavat mehhanismi [62].

On vastuoluline, kas p16INK4a-positiivsete rakkude ablatsioonil on kõrvaltoimeid. P16NK4a positiivsete rakkude eemaldamine võib põhjustada fibroosi kõrvalmõju maksas ja perivaskulaarses koes, mis omakorda vähendab eeldatavat eluiga [63]. Seetõttu on vananevate rakkude osaline ümberprogrammeerimine selle probleemi üks võimalikke lahendusi.

See artikkel on välja võetud ajakirjast Cells 2022, 11, 830. https://doi.org/10.3390/cells11050830 https://www.mdpi.com/journal/cells