衰老的生物标志物。 面板脆弱。 第二部分

我们继续对“脆弱”面板的描述,请参阅上一篇文章。 所示工作是创建老化诊断的重要步骤。 反过来,这是从根本上延长人的寿命的中心主题。

5. 神经元与神经肌肉接头
神经元的丧失会终生发生,尤其是在60岁以后。 是什么原因导致老年人脑萎缩,神经炎症,认知能力下降,神经肌肉连接受损和运动能力丧失。

已经描述了阿尔茨海默氏病,血管性痴呆和轻度认知障碍中身体虚弱与认知能力之间的关系。 已经发现,包括阿尔茨海默氏病,脑血管疾病和帕金森氏病在内的脑部病理学与步行速度的更快降低和老年性乏力的更快发展有关。

总之,与年龄相关的神经炎性,血管性,代谢性变化可对神经回路,认知功能受损和神经退行性疾病(例如与年龄有关的痴呆,神经精神疾病,抑郁症)的发生产生巨大影响,这些被认为是老年性虚弱的危险因素和后果。

在这方面,一些蛋白质被认为是认知障碍,神经元受损和神经肌肉连接的潜在生物标志物:

5.1。 神经营养性脑因子(BDNF) 。 它在许多组织中表达,包括神经,肌肉骨骼,呼吸系统,心血管,泌尿生殖系统和生殖系统。 在大脑中,活跃于海马,皮层和前脑。 该蛋白调节神经元发育和功能的重要方面。 如各种神经元群体的存活和分化,突触发生,损伤后神经元的恢复。 BDNF还参与能量稳态和体重控制。


脑神经营养因子的结构

5.2。 阿格林(Agrin,AGRN) 。 它在突触的形成和稳定中(包括在神经肌肉连接中)具有重要作用。 Agrin在各种组织以及非神经元细胞类型,心脏,肝脏,肾脏,肺和雪旺氏细胞中表达。 它与多种疾病有关,例如糖尿病,肾脏疾病,肺病,心血管疾病,免疫疾病和神经退行性疾病,以及骨关节炎和脑外伤。

5.3。 前颗粒蛋白(PGRN) 。 富含半胱氨酸的蛋白质,由上皮细胞,免疫系统细胞,神经元,脂肪细胞合成。 它首先被鉴定为参与早期胚胎发生,组织重塑并具有抗炎特性的生长因子。 在中枢神经系统中,前颗粒蛋白具有神经营养和神经保护作用。

5.4。 补码分量C3和C1q(补码因子3和1Q) 。 炎症急性期的蛋白质属于免疫系统补体的级联,它控制着对有害病原微生物以及凋亡细胞和无效突触的识别和消除。 在肝脏,巨噬细胞,成纤维细胞和淋巴样细胞中合成。

5.5。 AGER受体(高级糖基化终产物特异性受体) 。 属于免疫球蛋白家族。 它的激活与糖尿病,神经系统疾病和某些形式的癌症的发展有关。

5.6。 蛋白质HMGB1(高迁移率组框1) 。 它属于核非组蛋白HMG的组。 它与细胞核DNA相互作用(调节基因表达),在炎症和适应性免疫应答中发挥作用,是细胞因子的介质。 HMGB1还是线粒体功能,细胞增殖和自噬的重要调节剂。 在脑损伤后的神经炎症中观察到HMGB1水平升高,伴有癫痫和认知功能障碍,也可引起并增强缺血性损伤中的炎症级联反应。


HMGB1蛋白结构

5.7。 致癌性ST2的可溶性抑制剂(致癌性2的可溶性抑制)。 参与免疫反应,刺激T细胞各个亚群的分化增加,并启动抗原非依赖性细胞因子的产生。 它与与年龄有关的疾病有关,例如2型糖尿病,心血管疾病。

6. 细胞骨架和激素 。 细胞骨架是一种细胞成分,长期以来其作用被大大低估了,现在已被认为是各种细胞功能中的重要因素。 这对于连接细胞过程(例如极化,细胞器移动性,对外部信号的反应)的信号网络至关重要。 氧化应激可导致对细胞骨架肌动蛋白的损害和凋亡。 因此,细胞骨架在衰老和与年龄有关的疾病中起重要作用就不足为奇了。

激素级联反应受正反馈回路和负反馈回路的调节,因此迅速变化并影响彼此的产生和分泌。 衰老过程中的激素失调是众所周知的。 目前认为,激素在衰老过程中直接影响健康,并代表抗衰老疗法的主要目标,例如,-Klotho和ghrelin。 例如,生长激素释放肽或合成激动剂被用作增加与老年性乏力相关的疾病的食欲和肌肉质量的措施。 此外,大多数激素很容易在血清和尿液中检出,它们可以作为生物衰老的良好预后因素。

在此已识别出以下生物标记:

6.1。 生长激素 。 生长激素,刺激细胞的生长,繁殖和再生。 生长激素通过JAK-STAT信号通路刺激另一种激素IGF-1的产生。 因此,认为生长激素主要通过IGF-1发挥其作用。


生长激素结构

6.2。 胰岛素样生长因子1,IGF-1(胰岛素样生长因子1 )。 促进胎儿在怀孕期间和出生后出生后的生长发育。 尽管IGF-1基因在体内普遍表达,但IGF-1主要在肝脏中产生。

IGF-1在许多过程中在分子水平上起着至关重要的作用,例如碳水化合物,脂肪和蛋白质的代谢,体内稳态和细胞组织,细胞分化,细胞衰老和凋亡。 他还参与与免疫系统,炎症,线粒体功能障碍和年龄相关疾病相关的各种生理和病理生理过程。


IGF-1蛋白质结构

6.3。 克洛托(Klotho) 。 一种跨膜蛋白,可控制人体对胰岛素的敏感性,并在细胞稳态中发挥重要作用。 它是与衰老最明显相关的蛋白质之一;其数量随着年龄的增长而显着下降。 在现代老年病学方面非常积极的研究。

6.4。 成纤维细胞生长因子23(成纤维细胞生长因子23,FGF23) 。 FGF23是成纤维细胞生长因子(FGF)家族的成员,负责磷酸盐和维生素D的代谢。它由骨细胞分泌,并需要-Klotho作为其生物作用的共同受体。


FGF23蛋白结构

6.5。 成纤维细胞生长因子21(fibroblast growth factor 21,FGF21) 。 FGF21是肝素,即肝脏分泌的激素。 通过中枢神经系统调节葡萄糖的摄入。 除线粒体疾病外,它还被用作各种病理的潜在生物标志物,例如代谢综合征,糖尿病,败血症,肾脏,肝脏,肌肉骨骼疾病,心血管和眼部疾病,以及骨关节炎,类风湿性关节炎。

6.6。 抵抗素(Resistin,RETN) 。 它是一种脂肪因子,即由脂肪组织(脂肪细胞)分泌。 抵抗素在许多过程中起着重要作用,例如炎症,细胞增殖,凋亡和线粒体功能。 抵抗素与胰岛素和瘦素抵抗的出现有关。据报道,患有心力衰竭,冠心病和其他心血管疾病的成年人和老年人抵抗素水平升高。

6.7。 脂联素(ADIPOQ) 。 它是另一种从脂肪组织分泌的脂肪因子,并作为激素在血液中循环。 在各种病理状况下,例如肥胖,糖尿病和冠状动脉疾病,脂联素水平降低。 脂联素调节各种过程,包括与衰老有关的过程,包括炎症,线粒体功能,细胞凋亡和细胞增殖。 因此,它可以保护细胞免于炎症,减少细胞因子的分泌,并抑制促炎因子NF-κB的信号传导。

脂联素正在积极研究作为各种疾病的生物标记物,包括丙型肝炎,炎症,肾脏疾病,动脉粥样硬化,偏头痛,也直接作为治疗靶标。 它具有作为衰老的诊断,预后和治疗生物标志物的巨大潜力。


脂联素结构

6.8。 瘦素(LEP) 。 这是另一种循环的脂肪因子。 除脂肪细胞外,它还在多种其他组织中表达:心血管,生殖,肌肉骨骼,肝脏和神经元。 瘦素控制体重和能量消耗。 另外,瘦素调节各种生理和病理生理过程,包括细胞凋亡,血管生成,细胞增殖,能量代谢,炎症,糖尿病,生殖和肥胖。 有明显证据表明瘦素在衰老和与年龄有关的疾病中的作用。

6.9。 Ghrelin(GHRL) 。 它是一种主要在胃,肠,胰和下丘脑中分泌的小肽激素。 它在调节食欲和新陈代谢中起重要作用。 引起多种生物效应,例如:1)食欲增加,2)食物吸收增加,3)葡萄糖稳态和胰岛素敏感性的调节以及4)生长激素的产生增加。

除这六个主要类别外,作者还发现了不止一个类别的其他几种潜在的衰老生物标志物:

1) MicroRNA 。 小型非编码RNA分子在基因表达的调节中起重要作用,并与衰老和与年龄有关的疾病有关。

2) 腺苷高半胱氨酸酶(Adenosylhomocysteinase,AHCY) 。 它控制细胞内AHC(S-腺苷同型半胱氨酸)的水平,这对甲基化过程和代谢功能很重要。 AHCY评估的高度优先事项是基于以下事实:已经证明了衰老和与年龄相关的疾病中的AHCY失调,并且直接和间接抑制已显示出明显的治疗效果。

3) 循环的(细胞外)微泡 。 血液中存在小的(0.1-1.0μm)细胞外囊泡。 它们从各种类型的细胞(主要是血小板)以及红细胞,粒细胞,单核细胞,淋巴细胞和内皮细胞进入血液。 它们可以在细胞活化,细胞损伤,细胞衰老和凋亡期间释放。 它们包含影响各种细胞过程的免疫活性分子,例如炎症,凝血,抗原呈递和细胞凋亡。

4) 角蛋白18(KRT18) 。 指细胞角蛋白,构成上皮细胞细胞骨架的细胞内中间细丝的蛋白质。 KRT18与线粒体功能障碍有关。 它是细胞凋亡的众所周知的标志物,并且已被提议作为诸如非酒精性脂肪肝疾病等慢性肝脏疾病进展的指标,非酒精性脂肪肝是与代谢综合征相关的非常常见的病理。

5) 糖蛋白非转移性黑色素瘤B(糖蛋白非转移性黑色素瘤B,GPNMB) 。 GPNMB膜蛋白具有抗炎和再生功能。 因此,在急性肾和肝功能不全时,GPNMB促进巨噬细胞的极化和纤维化与纤维化之间的平衡。 类似地,在非酒精性脂肪性肝炎和伤口愈合中描述了GPNMB的有益作用及其作为生物标志物的重要性,其中它调节巨噬细胞与间充质干细胞之间的串扰。 此外,GPNMB的重要作用在神经退行性疾病中得到体现。 因此,事实证明,GPNMB在肌萎缩性侧索硬化和脑缺血的动物模型中具有神经保护作用。

6) 乳铁蛋白(LTF,乳运铁蛋白) 。 转铁蛋白家族的多功能蛋白。 它是免疫系统的组成部分之一,参与非特异性体液免疫系统,调节免疫能力细胞的功能,并且是炎症急性期的蛋白质。 乳铁蛋白具有潜在的生物标志物的作用,可以识别与年龄有关的神经退行性疾病-阿尔茨海默氏病和帕金森氏病以及心血管疾病。


乳铁蛋白结构

总结他们的研究,作者认为,他们形成的生物标志物组应比单个标志物更有效地预防早衰。 健康状况的微小偏差的累积最终会导致身体更大,更具有临床意义的身体机能障碍。 生物标志物组可能对相对较小的变化更为敏感,并且一起将有助于在早期识别出身体机能的普遍下降,这将有助于老年性衰弱的发展。

由Alexey Rzheshevsky编写

资料来源:
  • Cardoso AL等。 迈向脆弱的生物标志物:来自衰老和与年龄有关的疾病的基因和途径的候选者。 老龄化牧师 2018年7月30日.pii:S1568-1637(18)30093-X。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN419819/


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