СЕНОЛИТИКИ


Входят в нашу базовую линейку препаратов модификаторов-биологических реакций NOBELbad, подробности: www.nobelbad.farm и www.longa-vita.com

Сенесценция: биоактивные компоненты, борющиеся с сенесценцией путем воздействия на MAPK.  

В недавно опубликованном обзоре авторы сосредоточились на митоген-активируемых протеинкиназах (MAPK) – ферментах, играющих важную роль в старении, и биоактивных компонентах натурального происхождения, способных на них воздействовать. 

Киназы – ферменты, которые фосфорилируют белки, тем самым регулируя их активность и запуская множество клеточных процессов. Сигнальные пути с участием MAPK ассоциированы с важными биологическими процессами, такими как пролиферация, дифференциация, апоптоз и ответ на стресс. Существуют данные о том, что дисрегуляция MAPK связана с воспалением, а старение характеризуется хроническим воспалением. По всей видимости, чрезмерная активация MAPK с возрастом усугубляет воспаление и сенесценцию. Однако, разные MAPK ферменты стимулируют разные маркеры сенесценции. Поэтому в своем обзоре исследователи описывают разные сигнальные пути с участием MAPK и рассматривают компоненты, способные воздействовать на них. 

К первому относится р38 MAPK путь, ассоциированный с оксидативным стрессом и воспалением. Его активность повышается с возрастом, что может привести к сенесценции в том числе иммунных клеток, например, Т-лимфоцитов.

Второй сигнальный путь известен как JNK MAPK (Jun-амино-терминальная киназа), который также играет ключевую роль в оксидативном стрессе и воспалении. Активация JNK повышена, например, в мышечной ткани старых мышей при саркопении, а инъекции тестостерона (также как и физические упражнения) снижают уровень JNK и улучшают состояние мышц.   

Еще одним путем, рассмотренным авторами и играющем важную роль в воспалении и оксидативном стрессе, является ERK MAPK (киназа, регулируемая внеклеточными сигналами). Его активность также повышена при старении. Есть данные об ингибировании ERK активности AMPK (АМФ-активируемая протеинкиназа), обладающей анти-эйждинговыми свойствами за счет модуляции путей FOXO, mTOR и SIRT1. Также была показана способность ERK вызывать сенесценцию. Понизить активность ERK (а соответственно и оксидативный стресс) удалось на модели мушки Дрозофилы с применением клюквы. 

В целом известен ряд биоактивных компонентов натурального происхождения, моделирующих активность MAPK. Их воздействие на ERK, JNK и p38 различается и зависит от типа клеток, повреждения и модельного организма. В финальный список обзора попали следующие компоненты, регулирующие (в основном ингибирующие) MAPK и обладающие противосенесцентными свойствами: акацетин (содержится в акации, семенах сафлора), байкалеин (содержится в шлемнике байкальском), хлорогеновая кислота (основной полифенол в составе зёрн кофе), галлат эпигаллокатехина(содержится в зеленом и черном чае), уже известные сенолитики физетин (клубника, яблоки, хурма) и кверцетин (красный виноград, цитрусовые фрукты, зеленолистные овощи, ряд ягод), галловая кислота и её производные (чайные листья, дубовая кора), генистеин (соевые бобы и другие соевые продукты, например, тофу), ресвератрол (красный виноград), триптолид (Триптеригиум Вильфорда). Их способность ингибировать активность MAPK и увеличивать ПЖ модельным организмам может послужить основой для разработки их синтетических аналогов для борьбы с ВЗЗ и старением. 

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31201898

ПРОТОКОЛ «NOBELbad» ТЕРАПИИ СТАРЕНИЯ: СЕНОЛИТИКИ-NAD+

Во время старения человека снижение уровня НАД + связано с потенциально обратимой дисфункцией в печени, почках, скелетной и сердечной мышцах, эндотелиальных клетках и нейронах. В то же время количество стареющих клеток, связанных с повреждением или стрессом, которые секретирует провоспалительные факторы (SASP или секреторный фенотип, связанный со старением), увеличивается с возрастом во многих ключевых тканях, включая почки, легкие, кровеносные сосуды и мозг. Полагают, что стареющие клетки вносят вклад в многочисленные возрастные патологии, и их устранение с помощью сенолитических схем, помогает в многочисленных моделях заболеваний, связанных с доклиническим старением, включая модели атеросклероза, идиопатического фиброза легких, диабета и остеоартрита.

Недавний отчет связывает эти процессы: снижение уровня NAD +, связанное со старением, может ослабить SASP, потенциально уменьшая его патологический эффект. И наоборот, повышение уровня NAD + с помощью добавок или генетических манипуляций, которые могут способствовать гомеостазу тканей, также может усугублять SASP по крайней мере на модельных животных. Взятые вместе, эти результаты предлагают фундаментальное противоречие в лечении заболеваний, связанных со старением, с помощью лекарств или добавок, которые увеличивают НАД +. Еще более интересным является сообщение о том, что стареющие клетки могут индуцировать CD38 на макрофагах и эндотелиальных клетках. В свою очередь, повышенная экспрессия CD38, как полагают, является ключевым модулятором пониженных уровней NAD + при старении у млекопитающих. Таким образом, накопление стареющих клеток само по себе может быть основной причиной снижения NAD +, что, в свою очередь, может способствовать дисфункции. Напротив, более низкие уровни NAD + могут ослаблять SASP, уменьшая патологическое влияние старения. Удаление большинства стареющих клеток путем сенолиза перед началом терапии NAD + может быть полезным и повысить безопасность, а в лучшем случае снизить потребность в добавках NAD +.

www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/rej.2019.2218

Сенесценция: как сенесцентные клетки избегают удаления, “обманывая” иммунную систему.

Удаление сенесцентных клеток является обнадеживающим методом борьбы с разного рода ВЗЗ. Показано, что, сенесцентные клетки становятся иммуногенными, экспрессируя такие лиганды как MICA/B, которые присоединяются к активирующим рецепторам NKG2D иммунных клеток, тем самым активируя натуральных киллеров. Сенесцентные клетки также секретируют цитокины, которые дают сигнал иммунным клеткам очистить ткань от первых. С возрастом, однако, сенесцентных клеток накапливается всё больше, по-видимому, отчасти из-за нарушения функционирования иммунной системы (иммунносенесценция). Другим механизмом может быть изменения в экспрессии белков главного комплекса гистосовместимости (MHC) самими сенесцентными клетками, что приводит к отсутствию их распознавания клетками иммунной системы. Действительно, в своем новом исследовании ученые показали, что как в культуре (на примере вызванной разными способами сенесценции) так и в сенесцентных дермальных фибробластах, взятых у пожилых пациентов, наблюдается повышенная экспрессии гена HLA-E (член неклассического MHC-класса Ib). В результате ряда экспериментов было показано, что повышенная экспрессия HLA-E вызвана цитокинами, входящими в SASP, в частности IL-6 и другими факторами, регулируемыми p38. Также было показано, что старение ассоциируется с экспансией CD8+ Т-лимфоцитов, экспрессирующих NKG2A – ингибирующим рецептором-мишенью HLA-E. В результате же взаимодействия HLA-E с NKG2A рецептором натуральных киллеров и CD8+ Т-лимфоцитов нарушается иммунный ответ, и сенесцентные клетки не удаляются. А блокировка взаимодействия между HLA-E и NKG2A с помощью siRNA (ингибирующей экспрессию HLA-E) или антитела (блокирующего NKG2A) усиливает иммунный ответ. Таком образом, блокировка взаимодействия HLA-E с NKG2A может оказаться успешной стратегией для улучшения очистки сенесцентных клеток за счет усиления иммунного ответа. Важно, что антитела, блокирующие NKG2A и известные под названием Монализумаб, находятся на стадии клинических испытаний для борьбы с раком. Такие препараты, особенно в комбинации с сенолитиками и сеностатиками, могут стать успешной анти-эйджинговой терапией.

www.nature.com/articles/s41467-019-10335-5

ДАЗАТИНИБ + КВЕРЦЕТИН

Сенолитики показали снижение провоспалительных маркеров при легочном фиброзе www.ebiomedicine.com/article/S2352-3964(18)30629-7/fulltext

СЕНЕСЦЕНТНЫЕ КЛЕТКИ И СТАРЕНИЕ

Сенесцентные клетки становятся гигантскими, что разбавляет цитоплазму, нарушает внутриклеточный трафик и другие функции, определяя фенотип клеточного старения www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30051-0?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867419300510%3Fshowall%3Dtrue&fbclid=IwAR1FxyyN4tSzjk_N9pym2DE-bhZ5-qysVW0QA_fxyBXAttbmWpkvD5K6mO4

Cенесценция: ингибирование биосинтеза нуклеотидов как регулятор сенесценции.

Известно несколько механизмов индукции сенесценции, в том числе нарушение функции митохондрий, укорочение теломер, повреждение ДНК, оксидативный стресс. Регуляторы сенесценции, однако, могут отличаться в зависимости от типа клеток. В новом исследовании ученые из США показали, что сенесценция эпителиальных клеток молочной железы человека (HMECs) характеризуется ингибированием синтеза нуклеотидов (составляющих ДНК и РНК).

Подтвердив, что HMECs клетки культуры находятся в стадии репликативной сенесценции путем оценки активности β-gal, синтеза ДНК, экспрессии р16 и р21, морфологии клеток и других черт, ассоциированных с сенесценцией, ученые проанализировали метаболические изменения сенесцентных HMECs. Было показано, что эти клетки не отличаются гликолитическим сдвигом (аэробный гликолиз – когда клетка потребляет много глюкозы и образует лактат – отличительная черта раковых клеток), изменением метаболитов цикла Кребса или обмене аминокислот. Оценка же размера внутриклеточного пула 111 метаболитов показала, что в сенесцентных HMECs наблюдаются значительно пониженные значения метаболитов синтеза нуклеотидов (нуклеозид моно-/ди-/трифосфаты). Анализ потока метаболитов с помощью изотопической маркировки показал пониженное инкорпорирование углеводов глюкозы метаболитами пиримидинового синтеза, что подтвердило нарушение синтеза нуклеотидов в сенесцентных HMECs. Пониженная экспрессии генов, участвующих в биосинтезе диоксирибокуелкотидов (например, RRM2), также подтвердила, что снижение синтеза нуклеотидов – отличительная черта сенесцентных клеток.

Далее исследователи применили теломеразную обратную транскриптазу (hTERT) на клетках HMECs и проанализировали её эффект на сенесцентные клетки и их метаболизм. Было показано, что hTERT предупредила развитие сенесценции и ингибирование биосинтеза нуклеотидов в HMECs. Выдвинув гипотезу о том, что нарушение синтеза нуклеотидов – драйвер сенесценции HMECs, исследователи провели эксперименты по нокдауну и ингибированию RRM2 и показали, что этого достаточно для запуска сенесценции в HMECs и приводит к таким же метаболическим нарушением, как и “естественная” сенесценция. Таким образом, авторы делают выводы о снижении биосинтеза нуклеотидов как о критически важном регуляторе сенесценции в HMECs. Понимание процесса изменения метаболизма, сопровождающего сенесценцию, приближает нас к разработке терапевтических методов для борьбы со старением.

www.jbc.org/content/294/27/10564

Сенесценция: фибраты в качестве сенолитиков.

Терапевтический потенциал сенолитиков для борьбы с остеоартритом уже тестируется в клинических исследованиях. В новом исследовании ученые идентифицировали фенофибрат, агонист рецептора PPARα, играющего важную роль в метаболизме жиров, как вещество, снижающее сенесценцию и повышающее аутофагию – повышение первого и дисфункция последнего наблюдается при дегенерации хрящевой ткани у больных с остеоартритом. Важно, что фенофибрат уже используется в клинической практике для лечения нарушений метаболизма жиров.

В начале ученые на культуре хондроцитов вызвали сенесценцию путем применения IL-6. Было показано, что агонисты PPARα селективно удаляют сенесцентные клетки, вызывая их апоптоз. Эксперименты с дополнительными культурами сенесцентных клеток подтвердили сенолитический эффект активации PPARα. Среди опробованных агонистов PPARα фенофибрат повысил активность аутофагии как при маленькой так и повышенной концентрации (10 и 50 μM соответственно). Применение же фенофибрата на эксплантах (кусочки ткани) хрящевой ткани предотвратило её деградацию в ответ на администрирование IL-6. В то же время фенофибрат не вызвал смерть нормальных хондроцитов. Было также показано, что фенофибрат увеличивает экспрессию PPARα, а в модельных животных моделях старения и остеоартрита наблюдается пониженная экспрессия этого рецептора. Более того, у людей с остеоартритом была показана такая же ситуация, а применение фибратов улучшило некоторые клинические показатели пациентов с остеоартритом колена.

Таким образом, активация PPARα запускает транскрипционную программу, улучшающую гомеостаз хондроцитов. Фенофибрат и другие лиганды PPARα предотвращают деградацию хрящевой ткани, выступая как сенолитики и активаторы аутофагии.

www.sciencedirect.com/…/arti…/pii/S235239641930430X…

Сенесценция: астроциты как мишень для борьбы с нейродегенерацией.

Ученые показали важную роль сенесцентных астроцитов в развитии болезни Альцгеймера (БА) на модели мышей.

У сенесцентных астроцитов наблюдается повышенная экспрессия цитокина TGF-β1, а ингибирование путя TGF-β1-SMAD2/3 привела к снижению уровня экспрессии таких маркеров сенесценции как р16 и IL-6.

Таким образом, скопление амилоидных бляшек может вызывать сенесценцию астроцитов посредством активации пути TGF-β1. Вероятно, методы подавления сенесценции астроцитов или их удаление могут стать обнадеживающими терапевтическими подходами для борьбы с БА и нейродегенерацией.

 www.biorxiv.org/content/10.1101/700013v1

Эпигенетика: эпигенетический откат для борьбы со старением на примере клеток нервной системы.

Важным вопросом в биологии старения является выделение драйверов старения. Непонятно, например, являются ли изменения в метилировании ДНК, наблюдаемые с возрастом (служащие в качестве эпигенетических часов), драйвером или следствием старения. В своем исследовании для того, чтобы проверить, являются ли эпигенетические изменения одной из причин старения, ученые сначала применили OSK на фибробластах старых мышей, показав, что это приводит к омоложению паттерна экспрессии генов. Далее исследователи опробовали периодическую экспрессию OSK in vivo на мышах с помощью вирусного вектора AAV на протяжении года и не наблюдали никаких побочных эффектов. Для оценки эффективности экспрессии OSK для восстановления регенеративной способности клеток сетчатки, ученые применили модели повреждения оптического нерва мышей. В итоге применение OSK привело к аксональной регенерации после травмы. Важно, что сама травма привела к возраст-ассоциированному изменению в паттерне метилирования ДНК, а экспрессия OSK скорректировала этот эффект. Было подтверждено, что омоложения паттерна метилирования ДНК удалось достичь путем апрегуляции ДНК-деметилаз Tet1 и Tet2. На клетках человека было показано, что способность OSK перепрограммировать нейроны и способствовать росту аксонов сохранена между видами. Исследователи назвали этот процесс REVIVER (recovery of information via epigenetic reprogramming). На мышиной же модели глаукомы также как и на мышах с возраст-ассоциированной потерей зрения было показано, что экспрессия OSK восстанавливает зрение.

Таким образом, омоложение клеток путем сбрасывания возраст-ассоциированного паттерна метилирования ДНК – обнадеживающая стратегия не только для восстановления зрения после повреждения, но и и для омоложения клеток для борьбы с возраст-зависимыми нарушениями.

www.biorxiv.org/content/10.1101/710210v1.full

mTOR: новый более безопасный аналог рапамицина.

Рапамицин, ингибитор mTORC1, известен своей способностью увеличивать ПЖ и отодвигать наступление ВЗЗ у модельных организмов, включая млекопитающих. Однако, из-за нецелевого воздействия этого препарата и его аналогов (рапалогов) на второй комплекс mTOR (mTORC2) существует вероятность метаболических и иммунных побочных эффектов его применения. В новом исследовании был определен новый аналог рапамицина DL001 как в 40 раз более специфичный ингибитор mTORC1, не продемонстрировавший побочных эффектов со стороны метаболизма жиров и иммунной системы.

Для выявления аналога рапамицина, который бы ингибировал исключительно mTORC1, исследователи протестировали 90 компонентов на культуре клеток В итоге они сосредоточились на DL001 как на селективном ингибиторе mTORC1. Эффект DL001 был подтвержден на нескольких линиях клеток мышей и человека. Далее для подтверждения действия DL001 in vivo препарат был администрирован мышам на протяжении 20 дней. Ингибирование mTORC1 удалось достичь в 9 тканях из 11 протестированных (не в желудке и селезенке, где эффективность рапамицина также ограничена). Ингибирование же mTORC2 во всех тканях было намного ниже по сравнению с использованием рапамицина. Далее администрирование DL001 мышам на протяжении 5 недель для сравнения побочных эффектов рапамицина и DL001 показало, что последний в отличие от первого не вызывает нарушение гликемического контроля, повышение уровня холестерина, триглицеридов или свободных жирных кислот, почти не влияет на размер популяции нескольких видов Т-лимфоцитов. Эффективность DL001 была также подтверждена на модели редкого генетического заболевания, туберозного склероза, характеризующегося гиперактивностью mTORC1. Таком образом, DL001 является более безопасным аналогом рапамицина и рапалогов и обладает потенциалом для борьбы со старением.

www.nature.com/articles/s41467-019-11174-0

Стволовые клетки: механизмы старения и определение Notum как мишени для интервенций.

Старение приводит к ухудшению способности тканей обновляться и регенерировать. Это связывают в том числе с истощением пула стволовых клеток. В новом исследовании ученые сосредоточились на механизмах старения клеток кишечного эпителия и показали, что с возрастом регенеративный потенциал этой ткани снижается из-за дефектов как самих стволовых клеток так и их пула.

С возрастом наблюдается увеличение числа нарушений в функции пищеварительной системы несмотря на отличительную способность кишечного эпителия обновляться. Для понимания механизмов за этим стоящих исследователи изначально оценили способность стволовых клеток кишечника (ISC), взятых у людей и мышей разного возраста, образовывать органоиды. Было показано, что клетки, взятые у молодых доноров, формировали большее число органоидов. Далее анализ клеточного состава показал, что ткани старых доноров характеризуются большим количеством клеток Панета (клетки антибактериальной защиты) и пониженным числом ISC. Клетки ISC молодых доноров формировали органоиды эффективнее, чем старых. В то же время помещение старых ISC с молодыми клетками Панета (в отличие от со-культуры со старыми) улучшила способность первых формировать органоиды. Транскриптомный анализ старых клеток Панета выявил ряд генов с нарушенной экспрессией, включая повышенную экспрессию ингибитора Wnt известного как Notum. А в старых ISC клетках соответственно наблюдалась пониженная экспрессия генов, участвующих в ответе на воздействие Wnt. Старые ISC также характеризовались повышенной экспрессией генов mTORC1. Применение же рапамицина восстановило регенеративную способность клеток кишечного эпителия, также как и нокаут или фармакологическое ингибирование Notum с помощью молекулы ABC99.

Таким образом, снижая активность Notum, тем самым повышая активность Wnt в старых стволовых клетках кишечника, вероятно, удастся справиться с возраст-ассоциированными расстройствами желудочно-кишечного тракта.

www.nature.com/articles/s41586-019-1383-0

Теломеры: способность предсказывать ПЖ.

Несмотря на важную роль теломер в старении, непонятно насколько их длина влияет на ПЖ разных видов. В новом исследовании ученые показали, что ПЖ вида не ассоциирована с изначальной длиной теломер, но коррелирует со скоростью их укорочения.

Исследователи измерили длину теломер мононуклеарных клеток крови, взятых у птиц и млекопитающих разных видов со значительно варьирующейся ПЖ и размером тела, включая мышь, оленя, фламинго, дельфина и слона. Далее был проведен расчет скорости укорочения теломер клеток каждого вида за год. Было показано, что по изначальной длине теломер невозможно предсказать ПЖ вида. Более того, наметился тренд более короткой ПЖ у видов с изначально более длинными теломерами. Исследователи также показали, что смерть вида наступает при укорочении теломер на 50-75% от изначальной длины. Скорость укорочения теломер сильно коррелировала с ПЖ вида. Например, у человека как одного из долгоживущих видов скорость укорочения теломер составляет 70 пар нуклеотидов в год, а у мыши как у короткоживущего млекопитающего – 7000 пар в год. Скорость укорочения теломер (также как и ПЖ) коррелирует с размером тела животных и скоростью сердцебиения (обратная корреляция). Факт того, что скорость укорочения теломер является надежным предиктором ПЖ вида говорит о том, что клеточные процессы, запускаемые критически короткими теломерами (например, сенесценция) являются важными факторами, определяющими долголетие животного. Вероятно, стратегии, направленные на увеличение длины теломер в определенном возрасте или устранение факторов, приводящих к их укорочению (например, ультрафиолета или оксидативного стресса) смогут увеличить ПЖ человека.

www.pnas.org/content/116/30/15122

Омоложение кожи: механизмы регенерации.

Появление морщин и фотостарение кожи – часто первый повод задуматься о собственном старении для многих людей. На рынке косметических средств уже присутствует целый ряд средств с маркировкой “антивозрастное”. Однако, эффективность большинства из них сомнительна. Компонентом же с доказанной эффективностью является ретиноевая кислота (RA) – метаболит витамина А, содержащаяся в некоторых средствах для топического нанесения и являющаяся регулятором функции стволовых клеток. Еще одним методом омоложения кожи является применение лазера. До сих пор неясно было, какие механизмы стоят за регенерацией кожи после травмы или же повреждения лазером. В новом исследовании было показано, что в основе этого процесса лежит запуск синтеза RA в результате активации рецептора TLR3 двухцепочечными РНК (dsRNA). Этот путь ранее был известен своей ролью в противовирусном ответе.

В первой части экспериментов 17 испытуемых (женщины, средний возраст – 55 лет) прошли лечение лазером, после чего спустя 1 неделю у них были взяты образцы кожи для анализа разницы в экспрессии генов. В результате применения лазера была отмечена повышенная экспрессия dsRNA-лиганд TLR3 и ферментов, участвующих в синтезе RA. Далее ученые сравнили транскриптом и протеом обычных кератиноцитов (клетки эпидермиса кожи) с клетками под воздействием dsRNA или RA. В результате оба воздействия привели к схожим изменениям в экспрессии генов, многие их которых участвуют в дифференциации кератиноцитов. Дальнейшие эксперименты показали, что dsRNA путем воздействия на TLR3 запускают процесс конвертации ретиналя в RA засчет повышенной экспрессии соответствующих ферментов. Эти результаты были подтверждены in vivo на модели мышей с неогенезом волосяных фолликул, вызванном раной (wound-induced hair neogenesis – WIHN). На образцах кожи людей, прошедших процедуру лечения лазером было показано, что синтез RA повышен по сравнению с контролем. Полученные данные говорят о потенциальном успехе комбинированной терапии агонистами TLR3 и RA для регенерации кожи после травмы, ожога и борьбе с фотостарением.

www.nature.com/articles/s41467-019-10811-y…