کاربرد ترکیبات بیواکتیو کیلیت کننده آهن در رژیم غذایی در مکانیسم های مولکولی پیری سلولی ناشی از استرس اکسیداتیو قسمت 2

لطفا تماس بگیریدoscar.xiao@wecistanche.comبرای اطلاعات بیشتر

3.2. پیری سلولی

پیری سلولی یکی از نشانگرهای رایج پیری ارگانیسم است. بارزترین ویژگی این فرآیند بنیادی سلولی توقف دائمی چرخه سلولی است که با تجمع درون سلولی ماکرومولکول های آسیب دیده و همچنین یک فنوتیپ ترشحی و متابولیسم تغییر یافته همراه است [55،56]. دو نوع پیری سلولی در سلول های پستانداران شناسایی شده است. اینها به عنوان "پیری تکراری" و "پیری سلولی ناشی از استرس"[56] شناخته می شوند. اولین مورد معمولاً پس از تعداد معینی از تقسیمات در انواع مختلف سلول رخ می دهد. چندین دهه پیش در فیبروبلاست های کشت شده انسانی توصیف شد [57]. این پدیده بعدها به ساییدگی تلومر، کوتاه شدن تدریجی انتهای خطی کروموزوم ها در هر تکثیر DNA نسبت داده شد [58]. از سوی دیگر، پیری سلولی ناشی از استرس تا حد زیادی مستقل از طول تلومر است و نشان‌دهنده یک پاسخ حاد به عوامل استرس‌زای متعدد از جمله استرس اکسیداتیو، استرس ژنوتوکسیک، زوال میتوکندری، هیپوکسی، محرومیت از مواد مغذی و فعال‌سازی نابجای انکوژن‌ها است. {8}}. جالب توجه است که استرس اکسیداتیو مخرج مشترکی برای همه این موارد است زیرا ممکن است در همه سیگنال‌های استرس‌زای ذکر شده در بالا دخیل باشد [62-65].

پیری سلولی بدون شک با پیری ارگانیسم مرتبط است [55،56].مزایای سینوموریوم،با این حال، سلول های پیر به طور انحصاری در بافت های پیر تشخیص داده نمی شوند. آنها را می توان در هر مرحله زندگی شناسایی کرد و ممکن است نقش مفیدی در طیف وسیعی از فرآیندهای فیزیولوژیکی و پاتولوژیک انسان از جمله جنین زایی، بهبود زخم و سرکوب تومور ایفا کند [56،61]. با این حال، تجمع مداوم سلول‌های پیر با افزایش سن اثرات مضری دارد و با بیماری‌ها و عوارض مرتبط با پیری مرتبط است [56،59،{5}}].

لطفا برای دانستن بیشتر اینجا را کلیک کنید

با توجه به مورفولوژی آنها، سلول های پیر علائم مشترکی از جمله اجسام سلولی بزرگ شده، مسطح و نامنظم را نشان می دهند. ترکیب تغییر یافته غشای پلاسمایی؛ از دست دادن تراکم هسته ای؛ و افزایش محتوای لیزوزومی بتا-گالاکتوزیداز مرتبط با پیری (SA{3}}gal)J70،71]. آنها همچنین تغییرات چشمگیری را در پروفایل ترشحی خود نشان می دهند و بیان و ترشح سیتوکین ها و کموکاین های پیش التهابی، فاکتورهای رشد، اجزای ماتریکس خارج سلولی (متالوپروتئینازهای ماتریکس، پروتئازهای سرین) و ROS را نشان می دهند [59]. همه این تغییرات همچنین با تجمع تدریجی درون سلولی یک "مواد زائد" غیرقابل تجزیه بیولوژیکی همراه است که به طور معمول "لیپوفوسین" یا "سروئید" یا حتی "رنگدانه سن" نامیده می شود[72-74].

بخش‌های بعدی جنبه‌های مکانیکی تشکیل لیپوفوسسین را توصیف می‌کنند و ابزارهای ممکن برای ممانعت یا جلوگیری از تجمع آن را پیشنهاد می‌کنند.

3.3. تشکیل و تجمع لیپوفوسسین در سلول های پیر

این رنگدانه امروزه به عنوان "لیپوفوسین" شناخته می شود، در سال 1842 توسط بافت شناس هلندی هانوفر [75] کشف و گزارش شد. اصطلاح لیپوفوسسین در ابتدا توسط بورست در سخنرانی های خود استفاده شد اما برای اولین بار توسط Hueck در سال 1912 منتشر شد [76،77]. این نام از کلمه یونانی lipo (به معنی چربی) و کلمه لاتین fuscus (به معنی تاریک یا تاریک) گرفته شده است. تشکیل و تجمع لیپوفوسین تغییرات مشخصه ای با تظاهرات جهانی در سلول های پیر هستند[78-80] و در سلول های پس از میتوز طولانی مدت، مانند نورون ها، کاردیومیوسیت ها، سلول های عضلانی اسکلتی و سلول های اپیتلیال رنگدانه شبکیه (RPE) عمیق تر هستند. 74،81]. این سلول‌ها پس از توقف تکثیرشان برای مدت طولانی به زندگی عادی خود ادامه می‌دهند، اما به تدریج مقادیر فزاینده‌ای لیپوفوسین را جمع‌آوری می‌کنند که نمی‌تواند تجزیه یا اگزوسیتوز شود.

سیستانچ می تواند ضد پیری باشد

با استفاده از تکنیک‌های مختلف به منظور تشخیص سلول‌های پیر، مشاهده شد که میزان تجمع لیپوفوسین در انواع مشابه سلول‌های پس میتوزی ارگانیسم‌های مختلف با طول عمر آنها رابطه معکوس دارد [82]. به طور خاص، این سرعت در گونه‌های کوتاه‌مدت سریع و در گونه‌های طولانی‌مدت کند بود، که نشان می‌دهد تجمع لیپوفوسین احتمالاً اثرات مضری بر عملکرد سلولی دارد و به کوتاه شدن طول عمر ارگانیسم مرتبط است [80،83،84] . علیرغم اهمیت قابل توجه این همبستگی، مکانیسم های بیوشیمیایی دقیق زیربنای تجمع لیپوفوسسین، و همچنین تأثیر آن بر عملکردهای سلولی، به خوبی شناخته نشده است.

لیپوفوسین عمدتاً در لیزوزوم‌ها یافت می‌شود، اما در مقادیر کمتری نیز در سیتوزول سلول‌های پیر یافت می‌شود [85،{1}}]. این طیف گسترده ای از خود فلورسانس را با رنگ زرد مایل به قهوه ای نشان می دهد [80،87]، اما ساختار و ترکیب آن به خوبی تعریف نشده است. اگرچه ترکیب آن در انواع مختلف سلول متفاوت است، اما نشان داده شده است که عمدتاً از پروتئین ها و لیپیدهای اکسید شده (مانند تری گلیسیرید، اسیدهای چرب آزاد، کلسترول و لیپوپروتئین ها) و تعداد کمی کربوهیدرات و قطعات نوکلئوتیدی تشکیل شده است که توسط آنها به یکدیگر متصل شده اند. پیوندهای کووالانسی از انواع مختلف [84].سنبل بیابانیچسبیدن آهن بر روی سطح آن نیز نشان دهنده یک ویژگی مشترک لیپوفوسین است [88،89].

اگرچه اثرات نهایی تجمع لیپوفوسین بر عملکردهای سلولی نامشخص است، نشان داده شده است که می تواند فعالیت سیستم های تجزیه پروتئین پروتئازومی و لیزوزومی را مهار کند. علاوه بر این، شواهد تجربی وجود دارد که نشان می‌دهد می‌تواند تشکیل بیشتر رادیکال‌های آزاد فعال را از طریق یون‌های آهن فعال ردوکس (آهن ناپایدار) متصل به سطح آن کاتالیز کند [89].

3.4. لیپوفوسین به عنوان ماده بیش از حد اکسید شده در سلول های در معرض استرس اکسیداتیو

از آنجایی که لیپوفوسسین شامل یک مجموعه بسیار اکسید شده است که عمدتاً از پروتئین ها و لیپیدهای دارای پیوند کووالانسی تشکیل شده است، منطقی است که فرض کنیم آهن حساس - قادر به کاتالیز کردن تولید رادیکال های آزاد بسیار فعال است - در مسیرهای تشکیل آن دخیل است. [91]. شواهدی که عمدتاً از سیستم‌های تجربی به دست آمده نشان داده‌اند که قرار گرفتن سلول‌ها در معرض افزایش سطوح استرس اکسیداتیو همواره منجر به ایجاد یک فنوتیپ پیری قوی در انواع مختلف سلول، با شتاب موازی تشکیل داخل سلولی و تجمع مواد لیپوفوسین‌مانند می‌شود. [87,89,92,93]. مراحل متمایز متوالی منجر به تشکیل لیپوفوسسین در شکل 2 نشان داده شده است.

همانطور که در بالا مورد بحث قرار گرفت، وجود آهن حساس برای تولید ROSهای ​​بسیار واکنش پذیر (درجه HO و RO*)، که مسئول اکسیداسیون و اکسیداسیون بیش از حد ماکرومولکول های سلولی هستند مورد نیاز است (شکل 2A, B). علاوه بر این، ماکرومولکول های اصلاح شده اکسیداتیو می توانند از تخریب پروتئین و سیستم های ترمیم سلولی جلوگیری کنند، بنابراین چرخه های بیهوده افزایش نرخ اکسیداسیون را تسهیل می کنند (شکل 2C). تجمع تدریجی اجزای سلولی بیش از حد اکسید شده و تجزیه ناپذیر در سلول ها منجر به تشکیل لیپوفوسسین می شود (شکل 2D)، که برای کمک به فرآیند پیری سلول پیشنهاد شده است (شکل 2E).

شکل 2. نمایش شماتیک مراحل متوالی که منجر به تشکیل لیپوفوسسین می شود و به پیری سلولی کمک می کند. توجه داشته باشید که Fe2 plus برای تولید ROSهای ​​بسیار واکنش پذیر (HO و RO) که مسئول اکسیداسیون و اکسیداسیون بیش از حد ماکرومولکول های سلولی هستند (A, B) مورد نیاز است. ماکرومولکول های بیش از حد اکسید شده می توانند سیستم های ترمیم سلولی (به ویژه پروتئازوم 20S) را مهار کنند، بنابراین چرخه های بیهوده افزایش تدریجی نرخ اکسیداسیون (C) را تسهیل می کنند. اجزای سلولی اصلاح‌شده و غیرقابل تجزیه سلولی به تدریج در سلول‌ها به‌عنوان توده‌های بهم پیوسته کووالانسی به شکل لیپوفوسسین (D) انباشته می‌شوند، واقعیتی که برای تأثیرگذاری بر روند پیری سلولی (E) پیشنهاد می‌شود. نوک پیکان و سر صاف به ترتیب نشان دهنده القاء و مهار فرآیندها هستند.روش استخراج فلاونوئید pdfجالب است که مرزآبادی و همکاران.[94] مشاهده کرد که با استفاده از داروی کلات کننده آهن دسفریوکسامین از تجمع لیپوفوسین در سلول های فاقد آهن جلوگیری شد، که نشان می دهد تشکیل لیپوفوسین به رادیکال های آزاد بسیار واکنش پذیر مانند درجه HO و درجه RO نیاز دارد (شکل 2). بدیهی است که این رادیکال‌های واکنش‌پذیر می‌توانند واکنش‌های زنجیره‌ای را آغاز کنند که منجر به محصولات تجزیه پراکسیداسیون لیپیدی می‌شود، که باعث ایجاد پیوند متقابل تجزیه‌ناپذیر و غیر اختصاصی اجزای سلولی می‌شود.

در مجموع، نتایج فوق نشان می‌دهد که تعادل حساس بین سطح پراکسید داخل سلولی و آهن حساس موجود، تحریک انواع اثرات سمی را تعیین می‌کند که با تجمع لیپوفوسین به اوج خود می‌رسد، و همچنین القای پیری سلولی و مرگ سلولی توسط آپوپتوز. یا نکروز [29،95].

القای پیری سلولی توسط پراکسیدها نیز می تواند از طریق مسیرهای مختلف به دست آید. برای مثال، نرخ‌های متوسط ​​سلول‌های H، O، ممکن است مستقیماً باعث فعال شدن MAP کینازهای خاص و انتقال سیگنال‌های پیری شوند، که باعث فعال شدن محور p16INK4aINK4A می‌شود و منجر به القای پیری سلول می‌شود [64،65،92] ,96]. از سوی دیگر، غلظت‌های بالاتر HO، همانطور که در مناطق شدیدا ملتهب که فاگوسیت‌های فعال را جذب می‌کنند، می‌تواند اکسیداسیون مستقیم کاتالیز شده با آهن را بر روی DNA ایجاد کند که متعاقباً مسیرهای پیام‌رسانی پیری را آغاز می‌کند. در هر دو مورد، تشکیل موازی و تجمع مولکول های سلولی درشت اصلاح شده اکسیداتیو پیامدهای آشکاری را نشان می دهد. با این حال، باید توجه داشت که این سوال که آیا تجمع لیپوفوسین یک عامل سببی برای پیری سلولی است یا پیامد آن است، یک سوال اصلی اما به نتیجه نرسیده است.

3.5. هموستاز آهن داخل سلولی و تشکیل لیپوفوسین

همانطور که در بالا توضیح داده شد، آهن یک عنصر ضروری برای سلول ها و موجودات زنده است زیرا در واکنش های بیوشیمیایی متنوعی شرکت می کند که از عملکردهای اساسی مانند انتقال اکسیژن، تنفس سلولی و سنتز و ترمیم DNA پشتیبانی می کند. با این حال، آهن همچنین می‌تواند در واکنش‌هایی که منجر به تولید رادیکال‌های آزاد مخرب، معروف به واکنش‌های نوع فنتون می‌شود، دخیل باشد. به منظور به حداقل رساندن سمیت آهن، پستانداران مکانیسم های پیچیده ای را توسعه دادند که در دسترس بودن آن را تنظیم می کند35،37I. علی‌رغم آن، بخش کوچک و دقیقی از آهن فعال ردوکس که معمولاً به عنوان «آهن ناپایدار» نامیده می‌شود، همیشه وجود دارد، که احتمالاً نشان‌دهنده حرکت واقعی آهن بین بخش‌های مختلف سلولی است [6،38]. بنابراین، آهن حساس یک پارامتر سلولی پویا را نشان می دهد که می تواند با تغییر سطح خود به انواع محرک ها پاسخ دهد و هدف آن ایجاد تعادل بین جلوگیری از آسیب سلولی و خواسته های سلول تضمینی است.

در شرایط افزایش موقت غلظت پراکسیدها (که به طور معمول استرس اکسیداتیو نامیده می شود)، آهن حساس می تواند رویدادهای زیر را واسطه کند: (الف) شروع و انتشار واکنش های زنجیره ای پراکسیداسیون لیپیدی، (ب) اکسیداسیون پروتئین و اتصال متقابل، (ج) القای آسیب DNA مانند شکستگی های تک و دو رشته ای، و (د) راه اندازی انواع مسیرهای سیگنالینگ ردوکس پیچیده [10،29،43]. تمام این اثرات کاتالیز شده توسط آهن می تواند منجر به پیری سلولی همراه با تشکیل و تجمع لیپوفوسین شود.

در اینجا شایان ذکر است که ما قبلاً در مجموعه‌ای از انتشارات، پیشگیری از آسیب DNA و آپوپتوز ناشی از H2O{1} در سلول‌هایی با سطوح خالی از آهن صفرا را با استفاده از انواع عوامل کیل‌کننده آهن اثبات کرده‌ایم [11]. ,29,42,43,97]. در این بررسی‌ها، ما از یک سیستم آزمایشی مبتنی بر کشت سلولی in vitro استفاده کردیم که در آن انواع مختلف سلول‌های انسانی در معرض استرس اکسیداتیو به شکل H و O قرار گرفتند و آسیب در DNA هسته‌ای با استفاده از سنجش دنباله‌دار به صورت کمی برآورد شد. روشی حساس که تشکیل شکستگی تک رشته ای DNA را در سلول های منفرد تشخیص می دهد. جالب توجه است که قبل از انکوباسیون سلول ها با یک سری از آنتی اکسیدان های قوی شناخته شده مانند اسید اسکوربیک، o-توکوفرول، ترولوکس، N-استیل سیستئین و اسید o-lipoic قبل از قرار گرفتن در معرض H، O، هیچ محافظتی ارائه نمی دهد [7]. ]. از آنجایی که ظرفیت این عوامل برای مبارزه با رادیکال‌های آزاد در مطالعات آزمایشگاهی متعدد ثابت شده است، نتایج منفی ذکر شده در بالا به ناتوانی این عوامل در از بین بردن موثر رادیکال‌های آزاد فعال تولید شده در داخل سلول‌ها نسبت داده شد.

یکی از پارامترهای مهم اتصال متقابل کاتالیز شده با آهن ممکن است تسهیل اتصال کووالانسی اجزای سلولی محلول اکسید شده به غشاهای بیولوژیکی باشد. چنین رویدادی باید اگزوسیتوز مواد متصل به غشاء را مختل کند و منجر به تجمع دائمی درون سلولی آن شود. منطقی است که حدس بزنیم که غشاهای لیزوزومی باید در این مورد به دلیل نزدیکی به محل تشکیل لیپوفوسین، اهداف اولیه باشند. در واقع، لیپوفوسین اغلب در داخل سلول‌هایی که توسط بخش‌های غشای لیزوزومی در آغوش گرفته شده‌اند شناسایی شده است [98].

با توجه به اهمیت آهن حساس موجود برای تشکیل و تجمع لیپوفوسسین، به نظر می رسد تنظیم هموستاز درون سلولی آن در فرآیند پیری بسیار مهم باشد. قدردانی از در دسترس بودن آهن حساس به عنوان یک عامل محوری که اکسیداسیون و اکسیداسیون بیش از حد اجزای سلولی و تجمع لیپوفوسین در سلول ها را تعیین می کند، ممکن است راه را برای توسعه استراتژی های جدید با هدف تداخل و تعدیل ساعت بیولوژیکی باز کند. روند پیر شدن.

3.6. غیرفعال سازی سیستم های تعمیر توسط اجزای سلولی بیش از حد اکسید شده

استراتژی های سلولی برای ترمیم اجزای مختلف سلول اکسید شده بسته به ماهیت اجزای خاص، بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، نوکلئوتیدهای DNA اکسید شده از طریق فرآیندی به نام "تعمیر حذف نوکلئوتید" حذف شده و با نوکلئوتیدهای معمولی جایگزین می شوند، در حالی که پروتئین های اکسید شده به اسیدهای آمینه منفرد تجزیه می شوند که می توانند دوباره برای سنتز پروتئین جدید مورد استفاده قرار گیرند.

چندین سیستم مختلف تخریب پروتئین وجود دارد: در سلول ها، آنزیم های لیزوزومی وجود دارد. در سیتوزول، پروتئازوم ها و کالپین ها وجود دارد. در ماتریکس میتوکندری، پروتئازهای Lon (پروتئازهای وابسته به ATP) وجود دارد. و در غشای میتوکندری، پروتئازهای سه گانه A وجود دارد [78،{3}}]. علاوه بر این، علاوه بر پروتئین‌های اصلاح‌شده اکسیداتیو، لیزوزوم‌ها می‌توانند حتی اندامک‌های آسیب‌دیده مانند میتوکندری یا بخشی از سیتوپلاسم را در فرآیندهایی به نام اتوفاژی با واسطه چاپرون، ماکرو اتوفاژی و میکرو اتوفاژی جذب کرده و تجزیه کنند [82،101].

علیرغم این واقعیت که اکثر زیست مولکول ها و اندامک های اصلاح شده اکسیداتیو می توانند به طور موثر توسط سلول ها ترمیم یا تخریب شوند، مشاهده شده است که برخی از آنها با افزایش سن تجمع می یابند که نشان دهنده نارسایی ذاتی مکانیسم های گردش سلولی است.فلاونوئیدهانشان داده شده است که اجزای سلولی قبلاً اکسید شده می توانند تغییرات اکسیداتیو بیشتری را متحمل شوند که منجر به تشکیل محصولاتی می شود که سیستم های تخریب سلولی قادر به مقابله با آنها نیستند [34،84]. انباشت چنین کنگلومراهای غیرقابل تجزیه می تواند به نوبه خود، عملکرد سیستم های تخریب را مختل کند، بنابراین اثرات را تشدید کرده و منجر به یک چرخه معیوب می شود، همانطور که به طور شماتیک در شکل 2 نشان داده شده است.

در شرایط استرس اکسیداتیو افزایش یافته و طولانی مدت، ظرفیت ترمیم سلول ها به طور کلی و ظرفیت تخریب پروتئین به طور خاص می تواند به سطوح اشباع برسد و در نتیجه منجر به حضور مداوم اجزای اکسید شده می شود. این وضعیت احتمال اکسیداسیون بیشتر اجزای از قبل اکسید شده و تشکیل تغییرات اکسیداتیو اضافی و عمیق تر، از جمله تشکیل پیوند کووالانسی درون و بین مولکولی را افزایش می دهد. پیچیدگی کلی ساختارهای شیمیایی تشکیل شده از توانایی تخریب سیستم های پروتئولیتیک سلولی (به ویژه پروتئازوم 20S) فراتر می رود که منجر به تجمع تدریجی مواد "زباله" غیرقابل تجزیه بیش از حد اکسید شده در داخل سلول ها، عمدتاً به لیزوزوم ها می شود [82،102].

در مجموع، تجمع مواد بیش از حد اکسید شده در داخل سلول ها، احتمال اکسیداسیون بیشتر اجزای سلولی قبلاً اکسید شده را در طول زمان افزایش می دهد، بنابراین شروع یک چرخه معیوب اکسیداسیون، اکسیداسیون بیش از حد و تجمع را تسهیل می کند. همه اینها در نهایت منجر به اختلال پیشرونده عملکرد سلولی می شود، همانطور که در پیری و پیری آشکار است.

3.7. لیزوزوم ها به عنوان محل های اصلی تشکیل لیپوفوسسین

به عنوان یک نتیجه تخریب طبیعی اتوفاژیک، محفظه لیزوزومی غنی از آهن حساس است زیرا بسیاری از ماکرومولکول ها و اندامک های خود فاگوسیته شده حاوی آهن هستند. حضور ترکیبی آهن ردوکس فعال و pH پایین در لیزوزوم ها تشکیل رادیکال های بسیار واکنش پذیر از پراکسیدهای نسبتاً غیر فعال را از طریق واکنش فنتون تسهیل می کند. بنابراین، این اندامک نسبت به استرس اکسیداتیو خفیفی که سلول ها به طور طبیعی در طول نوسانات گذرا H, O، حالت پایدار درون سلولی تجربه می کنند، بسیار حساس است. HOهای تولید شده فوراً اکسیداسیون زنجیره ای اجزای لیزوزومی، مانند پروتئین ها و لیپیدهای غشایی را القا می کنند، که منجر به تشکیل مواد لیپوفوسسین مانند می شود که در واقع نشان داده شده است که در لیزوزوم ها انباشته شده اند.

در شرایط استرس اکسیداتیو شدید و طولانی مدت، حضور همزمان H2O2 و آهن حساس باعث اکسیداسیون بیشتر در بالای مولکول‌های زیستی اکسید شده از قبل اکسید شده به فاگوسیتوز شده می‌شود که منجر به تولید محصولات بیش از حد اکسید شده که با پیوندهای کووالانسی متعدد به هم متصل می‌شوند. .هسپریدین استفاده می کنداین ماده علاوه بر اینکه در برابر تخریب مقاوم است، می تواند سیستم های بازسازی سلولی را مهار کند، همانطور که در پروتئازوم ها ثابت شده است [85،102]. این پیشنهاد قویاً با مشاهده اینکه ترکیب استرس اکسیداتیو با مهار پروتئازهای لیزوزومی، تخریب ماکرومولکول‌های فاگوسیتوز خودکار را به تأخیر می‌اندازد و زمان بیشتری را برای اکسیداسیون آنها فراهم می‌کند، به طور چشمگیری تشکیل لیپوفوسسین را در سلول‌های کشت‌شده تسریع می‌کند. لیپوفوسین خود می تواند از انواع مختلفی از مواد فاگوسیتوز خودکار یا هترو فاگوسیتوز نشات بگیرد. در بسیاری از سلول‌ها، به ویژه در سلول‌های بسیار هوازی مانند میوسیت‌های قلبی و نورون‌ها، میتوکندری‌های فاگوسیتوز خودکار بخش عمده‌ای از مواد غیرقابل تجزیه درون لیزوزومی را تشکیل می‌دهند. شواهد قوی برای منشاء میتوکندریایی بخش قابل توجهی از بدن لیپوفوسین نشان دهنده این است که زیر واحدهای سنتاز ATP فراوان در سلول های بارگذاری شده با لیپوفوسین وجود دارد [103]. با این حال، در سلول‌های روبنده حرفه‌ای با فاگوسیتوز فعال مانند ماکروفاژها، سلول‌های میکروگلیال و سلول‌های اپیتلیال رنگدانه شبکیه، ممکن است بخش قابل‌توجهی از محتوای لیپوفوسسین آنها نیز مشتق شود.

3.8. تشخیص سلول های پیر

با توجه به شواهد فزاینده در مورد نقش پیری در آسیب شناسی های انسانی، تشخیص سلول های پیر یک مسئله حیاتی است [56,104]. علاوه بر این، زمینه به سرعت در حال گسترش شیمی درمانی نیاز به تشخیص دقیق سلول های پیر دارد [105]. نشانگرهای مختلفی که حسگرهای پیری سلولی را تشخیص می‌دهند در جدول 1 ارائه شده‌اند. یافته‌های اخیر پیامدهای پیری را در COVID{4}} نشان داده‌اند، که کاربرد شیمی‌درمان‌ها را برای درمان یا پیشگیری از بیماران COVID-19 توجیه می‌کند [106.

تجمع لیپوفوسین تازه تشکیل شده را می توان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، کانفوکال و فلورسانس و همچنین فلوسیتومتری تشخیص داد و کمیت آن را تعیین کرد. علاوه بر این، لیپوفوسسین را می توان بر اساس اتوفلورسانس آن در ترکیب با تعدادی از تکنیک های هیستوشیمیایی و سیتوشیمیایی تشخیص داد [68,87,110,111]. به ویژه، GL13، یک آنالوگ شیمیایی بیوتینیله شده سودان Black-B(SBB) که به صورت تجاری به عنوان "SenTraGorTM" موجود است، با لیپوفوسین تعامل می کند و امکان شناسایی دقیق سلول های پیر را در شرایط آزمایشگاهی و خارج از بدن با استفاده از روش تشخیص با واسطه آنتی بادی فراهم می کند. 56,107,110]. با استفاده از این روش، تعیین کمی سطح لیپوفوسسین محلول یا استخراج شده در رویی کشت سلولی، مایعات بدن و هموژنه های بافت نیز قابل دستیابی است [112]. توالی رویدادهایی که منجر به تجمع لیپوفوسین در طول پیری و برهمکنش آن با لیپوفوسین می شود به صورت شماتیک در شکل 3A ارائه شده است. تصاویری از سلول های Li-Fraumeni-p21WAF1/Cip1 Tet-OFF و ON (پیر شده)، رنگ آمیزی شده با SenlraGor، در شکل 3B ارائه شده است. یک سیگنال سیتوپلاسمی قهوه ای قوی در سلول های پیر مشهود است (تصویر سمت راست)، در حالی که هیچ سلول القایی منفی نیست (تصویر سمت چپ).

توسعه کاربردهای ترانوستیک مبتنی بر فناوری نانو ممکن است امکان هدف‌گیری دقیق سلول‌های پیر را فراهم کند [113-115]. نقشه برداری از سلول های پیر در داخل بدن یک چالش بزرگ باقی مانده است. در این زمینه، ترکیب جدید GL13 ممکن است با ادغام نقاط کوانتومی یا سایر نانوحامل‌های مناسب و یک بدنه آبدوست برای محصور کردن کل سیستم غنی شود و GL13 را به یک نامزد امیدوارکننده برای تصویربرداری مولکولی در داخل بدن تبدیل کند [114].

شکل 3. (A) SenTraGorTM به طور خاص در برابر لیپوفوسین، محصول جانبی غیرقابل تجزیه پیری سلولی واکنش نشان می دهد، که امکان شناسایی دقیق سلول های پیر را در شرایط آزمایشگاهی و خارج از بدن با استفاده از یک روش تشخیص با واسطه آنتی بادی فراهم می کند. (ب) رنگ‌آمیزی SenTraGor روی سلول‌های Li-Fraumeni-p21WAF1/Cip1 Tet-OFF (تصویر چپ) و ON (تصویر سمت راست). بزرگنمایی اصلی: × 200. 4. ترکیبات زیست فعال در رژیم غذایی و استرس اکسیداتیو

مطالعات اپیدمیولوژیک متعددی که عمدتاً در نیمه دوم قرن گذشته انجام شده است، رژیم غذایی مدیترانه ای سنتی (رژیم غذایی که در سواحل شمالی حوضه مدیترانه رواج داشت) با بروز کمتر برخی از بیماری های مزمن و کاهش خطرات مرگ و میر مرتبط است [{{0] }}]. از این رو، تلاش‌های تحقیقاتی شدیدی برای شناسایی عوامل رژیم غذایی مدیترانه‌ای که قادر به جلوگیری یا کاهش اثرات مضر استرس اکسیداتیو و تعیین نحوه عملکرد مولکولی آنها هستند، انجام شده است.

4.1. ترکیبات زیست فعال در رژیم غذایی: آنتی اکسیدان های پاک کننده رادیکال آزاد یا شلاتورهای ضعیف آهن؟

رژیم غذایی سنتی مدیترانه ای با مصرف زیاد روغن زیتون و غذاهای گیاهی مانند میوه ها، سبزیجات، غلات تصفیه نشده و حبوبات مشخص می شود. مصرف متوسط ​​ماهی، محصولات لبنی و شراب؛ و مصرف کم فرآورده های گوشتی [119]. فواید آن برای سلامتی اغلب به مقادیر بالای آنتی اکسیدان از نوع پاک کننده رادیکال آزاد نسبت داده شده است که عمدتاً در غذاهای معمولی این رژیم وجود دارد. به طور کلی فرض بر این بود که چنین جاذب‌کننده‌های رادیکال آزاد می‌توانند با رادیکال‌های آزاد تعامل داشته باشند و آن‌ها را خنثی کنند، بنابراین با اکسیداسیون در بدن مبارزه می‌کنند و در نتیجه بروز بیماری‌های مزمن مختلف، از جمله روند پیری را به تاخیر می‌اندازند یا حتی از آن پیشگیری می‌کنند [120-123].

با این حال، نتایج بزرگترین کارآزمایی‌های بالینی مکمل‌های آنتی‌اکسیدانی که تاکنون انجام شده، نتوانسته است محافظت قابل‌توجهی در برابر ایجاد بیماری‌های مزمن نشان دهد [124-137]. علاوه بر این، نگرانی هایی در مورد ایمنی مکمل های آنتی اکسیدان با دوز بالا مطرح شده است زیرا در برخی موارد ارتباط با خطرات سلامتی مشاهده شده است [138,139]. این شکست را می‌توان با این واقعیت توضیح داد که رادیکال‌های آزاد مانند درجه HO و درجه RO بسیار واکنش‌پذیر هستند، به طور فوری و غیر اختصاصی به هر گروه شیمیایی موجود در مجاورت نسل خود حمله کرده و اکسید می‌کنند[140]. بنابراین، هنگامی که در داخل سلول ها تولید می شود، عملاً غیرممکن است که هیچ گونه رادیکال آزاد مشتق شده خارجی آنها را خنثی کند. در اینجا باید تاکید کرد که تنها شانس محافظت از ترکیبات سلولی در برابر اکسیداسیون و آسیب تحت شرایط استرس اکسیداتیو، جلوگیری از تولید چنین رادیکال‌های آزاد بسیار واکنش‌پذیر است. یکی دیگر از استراتژی های ممکن برای جلوگیری از اکسیداسیون ماکرومولکول های حیاتی بیولوژیکی مانند DNA و پروتئین ها در چنین شرایطی می تواند دستکاری محل تشکیل آنها با استفاده از عوامل کلات کننده آهن باشد. همانطور که در زیر بحث می شود، رژیم غذایی به طور کلی و رژیم غذایی مدیترانه ای، به طور خاص، حاوی انبوهی از شلاتورهای آهن ضعیف است (شکل 4) که زمانی که قادر به عبور از غشای سلولی باشند، می توانند آهن حساس ضعیف را از درشت مولکول های مهم جدا کنند. بنابراین آنها را از اکسیداسیون نامطلوب محافظت می کند، صرف نظر از اینکه آیا واکنش فنتون را مهار می کنند یا خیر.

شکل 4. ارائه شماتیک نشان می دهد که غذاهای مشتق شده از گیاه در رژیم غذایی مدیترانه ای حاوی مقادیر فزاینده ای از ترکیبات اتصال دهنده به آهن هستند که می توانند آهن حساس داخل سلولی را کیلات کنند و از تولید رادیکال های آزاد بسیار واکنش پذیر که مسئول اکسیداسیون غیرقابل تنظیم اجزای سلولی هستند، جلوگیری می کند. غذاهای معمولی رژیم مدیترانه ای حاوی ترکیبات متعددی از جمله الکل های فنولیک، اسیدهای فنولیک و فلاونوئیدها هستند که مکرراً پیشنهاد شده است که به عنوان آنتی اکسیدان های مهار کننده رادیکال های آزاد عمل کنند. تعدادی از این ترکیبات توسط گروه تحقیقاتی ما مورد بررسی قرار گرفته است، و ما یک رابطه قوی بین ظرفیت محافظتی هر ترکیب و توانایی آن در کیلیت کردن آهن حساس داخل سلولی مشاهده کردیم، اما نه با توانایی آنها در از بین بردن رادیکال های آزاد در شرایط آزمایشگاهی [8،9، 12]. یک ویژگی ضروری اضافی این ترکیبات که برای اعمال ظرفیت حفاظتی مورد نیاز بود، توانایی آنها برای رسیدن به داخل سلول از طریق انتشار یا هر نوع انتقال دیگر از طریق غشای پلاسمایی بود [11،42،141]. بر اساس این مشاهدات، ما پیشنهاد کردیم که ترکیبات فعال زیستی که همه جا در رژیم غذایی مدیترانه ای وجود دارند، اثرات محافظتی سلولی خود را با جدا کردن آهن حساس داخل سلولی از اجزای حیاتی سلولی ارائه می دهند، بنابراین اکسیداسیون نامطلوب آنها را کاهش می دهند.

4.2. آیا عوامل کلات آهن در رژیم غذایی از تشکیل لیپوفوسین جلوگیری می کنند؟

بر اساس ملاحظات ذکر شده در بالا، منطقی است که حدس بزنیم که عوامل بیواکتیو کلات کننده آهن موجود در رژیم غذایی مدیترانه ای ممکن است عوامل کلیدی برای جلوگیری از تشکیل لیپوفوسسین و در نتیجه روند پیری به طور کلی باشد. تا آنجا که می دانیم، تلاش های سیستماتیک با هدف آزمایش تجربی این فرضیه مهم هنوز انجام نشده است.

تعداد زیادی مولکول کلات کننده آهن با ساختارها و ویژگی های شیمیایی متفاوت در یک رژیم غذایی معمولی مدیترانه ای موجود است. به عنوان مثال، ما عصاره‌های گیاهی حاوی پلی فنل‌های متعدد را مطالعه کرده‌ایم و ثابت کرده‌ایم که ترکیبات فنلی با گروه ارتو دی هیدروکسیل در برابر استرس اکسیداتیو محافظت می‌کنند، در حالی که آن‌هایی که فاقد یک هیدروکسیل هستند یا آن را در موقعیت متا یا پارا قرار دارند، کاملاً بی‌اثر هستند. [8،{5}}]. این مشاهدات این سوال اضافی را مطرح می کند که آیا عوامل کلات کننده آهن موجود در غذاها قادر به نفوذ به چندین مانع برای رسیدن به داخل سلول های هدف هستند یا خیر. در این مورد، عوامل رژیمی خاص را می توان «آنتی اکسیدان های غیرمستقیم» در نظر گرفت، زیرا آنها به جای سم زدایی پس از تولید درون سلولی، از تولید رادیکال های آزاد واکنش پذیر جلوگیری می کنند.

در برخی موارد، یون‌های آهن حساس درون سلولی به دلیل جذب کم و رقیق شدن قابل‌توجه در بدن، می‌توانند به طور ناقص با عوامل مشتق شده از رژیم غذایی هماهنگ شوند، بنابراین امکان درگیر شدن آهن در واکنش‌های ردوکس را فراهم می‌کنند. با این وجود، عوامل یکسان معمولاً دارای عملکرد دوگانه هستند زیرا می توانند هم خاصیت اتصال آهن و هم خاصیت مهار رادیکال آزاد را در یک مولکول داشته باشند. از این رو، شلاتورهای آهن حاصل از رژیم غذایی ممکن است به روشی دوگانه عمل کنند: یا کاهش آسیب سلولی ناشی از استرس اکسیداتیو با از بین بردن آهن ناپایدار آزادانه از ماکرومولکول‌های آسیب‌پذیر سلولی و غیرفعال کردن کامل آن یا با هماهنگی ناقص آهن، که منجر به حذف آن می‌شود. موقعیت اصلی خود را دارد، اما به آن اجازه می دهد تا فعال ردوکس باقی بماند و قادر به اکسید کردن شلاتورهای آهن مربوط به رژیم غذایی باشد.

5. نتیجه گیری ها

یکی از برجسته ترین مفاهیم در حوزه پیری امروزه به اصطلاح "نظریه رادیکال آزاد پیری" است. بر اساس این نظریه، پیری ارگانیسم ها ناشی از آسیب اکسیداتیو تجمعی ناشی از رادیکال های آزاد بسیار واکنش پذیر است که در درجه اول در نتیجه ایجاد می شود. متابولیسم هوازی تولید مداوم چنین رادیکال‌های بسیار واکنش‌پذیر باعث تشکیل و تجمع تدریجی توده‌های غیرقابل ترمیم اجزای سلولی آسیب‌دیده می‌شود. این ماده شیمیایی تعریف نشده، که عمدتاً از پروتئین ها و لیپیدها تشکیل شده و دارای فلورسانس زرد-قهوه ای است، به عنوان "لیپوفوسین"، "سروئید" یا "رنگدانه سن" شناخته می شود و یکی از مشخصه های پیری سلولی در نظر گرفته می شود.

لیپوفوسین عمدتاً از طریق تغییرات اکسیداتیو کنترل نشده و غیراختصاصی ماکرومولکول های سلولی تشکیل می شود. سلول ها به سیستم های دفاعی چند وجهی برای نظارت و ترمیم درشت مولکول های اکسید شده مجهز هستند. با این حال، زمانی که استرس اکسیداتیو شدید برای مدت زمان طولانی ادامه داشته باشد، همواره منجر به تولید رادیکال‌های آزاد بسیار واکنش‌پذیر و اکسیداسیون بیش از حد مواد از قبل اکسید شده می‌شود، در نتیجه محصولاتی را ایجاد می‌کند که قابل تعمیر، تخریب یا حتی اگزوسیتوز نیستند. توسط سیستم های سلولی مربوطه علاوه بر این، نشان داده شده است که مواد بیش از حد اکسید شده می‌توانند باعث غیرفعال شدن تدریجی سیستم‌های حفاظت و ترمیم سلولی شوند، در نتیجه چرخه‌های بیهوده افزایش نرخ تجمع لیپوفوسسین را تحریک می‌کنند.

از آنجایی که رادیکال‌های آزاد بسیار واکنش‌پذیر را می‌توان در فرآیندهای اکسیداسیون کاتالیز شده با آهن (واکنش فنتون) تولید کرد، در دسترس بودن آهن حساس یک پیش‌شرط ضروری برای تشکیل لیپوفوسین و تجمع در داخل سلول‌ها است. بر اساس این ملاحظات، می توان حدس زد که تنظیم خوب هموستاز آهن سلولی در توزیع آهن عمومی و حساس، به طور خاص، ممکن است نشان دهنده روشی باشد که تا به حال قدردانی نشده بود برای به تاخیر انداختن تشکیل لیپوفوسسین درون سلولی و در نتیجه پیری سلولی (پیری). ما قبلاً نشان داده‌ایم که تعدادی از مواد مغذی گیاهی کیلیت‌کننده آهن موجود در رژیم غذایی مدیترانه‌ای قادر به نفوذ به غشاهای بیولوژیکی و رسیدن به درون سلول هستند [8،9،11،12]. این عوامل آهن حساس داخل سلولی (نه لزوما با میل ترکیبی بالا) را کیلات می کنند و بنابراین توزیع آن و در نتیجه محل اکسیداسیون ناشی از استرس اکسیداتیو را تعیین می کنند. طبق مکانیسم پیشنهادی، فیتوکمیکال‌های مشتق شده از رژیم غذایی باید ویژگی‌های زیر را در ساختار خود ترکیب کنند تا بتوانند از سلول‌ها در شرایط استرس اکسیداتیو محافظت کنند: آنها باید بتوانند (الف) به غشای سلولی نفوذ کنند؛ (ب) سلول‌ها را کلات کنند. آهن حساس؛ و (ج) در مورد برهمکنش آهن متصل با پراکسیدها (اشغال ناقص مکانهای هماهنگی آن)، برای از بین بردن رادیکال واکنشی تشکیل شده.

با جمع بندی نتیجه گیری از ارائه فوق، می توان اظهارات زیر را بیان کرد: (الف) آهن حساس عامل اصلی تولید رادیکال های آزاد بسیار واکنش پذیر است که قادر به اکسیداسیون اجزای سلولی در شرایط استرس اکسیداتیو است، (ب) اجزای سلولی اکسید شده و به ویژه بیش از حد اکسید شده بدنه اصلی لیپوفوسسین را تشکیل می دهند که در این شرایط در داخل سلول ها تشکیل و تجمع می یابد، (ج) تخلیه آهن حساس داخل سلولی توسط عوامل کیلیت کننده آهن از اکسید شدن اجزای سلولی جلوگیری می کند، و د) رژیم غذایی ما و به ویژه رژیم غذایی مدیترانه ای حاوی تعداد زیادی از ترکیبات است که می توانند توزیع آهن درون سلولی را تعدیل کنند.

با در نظر گرفتن ملاحظات فوق با هم، منطقی است انتظار داشت که شناسایی ترکیبات غذایی فعال زیستی با خواص اختصاص داده شده ممکن است امکان استفاده از آنها را به عنوان ابزارهای دارویی برای اقدامات حفاظتی بتن در شرایط افزایش استرس اکسیداتیو در سلول ها، بافت ها و کل موجودات زنده فراهم کند. این پیشنهاد ممکن است راه های جدیدی را برای توسعه استراتژی هایی با هدف کاهش سرعت ظهور و توسعه بیماری های مرتبط با سن باز کند.

این مقاله از Antioxidants 2021, 10, 491 استخراج شده است. https://doi.org/10.3390/antiox10030491 https://www.mdpi.com/journal/antioxidants