20151128衰老标志物脂褐素形成(印大中)

暨南大学附属清远医院抗衰老研究所印大中2013-06-06《Cell》发表引领前沿大综述衰老标志物：基因组失稳、端粒损耗、表观遗传学改变、蛋白质稳态丧失、营养素感应失调、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞耗竭、胞间通讯改变。Cell,Volume153,Issue6,1194-1217,6June2013与《Cell》20130606的综述文章激烈辩论《细胞》综述文章作者的回复ChristiandeDuve溶酶体研究之父20130504诺奖得主94岁安乐死AgingandAgePigments(Lipofuscin…lipo-confusion)1992WithBrunkandSohal’sinFinland赫尔辛基老年斑随龄增脂褐素与老年色素形成的生化基础首先跨越了三大外围科研技术难关抽提液荧光与原位荧光的异同抽提液荧光与原位荧光的异同各种细胞组分被紫外光照射后的共同归宿在超净工作台里培育人造老年色素老年色素荧光全景图油提水提提剩未提三维荧光扫描荧光等高线图CarbonylStressGeneralMechanismsofAgePigmentFormation氧应激与糖应激生化的异同AgePigment经典引文ConsequensesofoxidationrelatedtohistopathologicalterationsinADNeurofbrillarytangles(NFTs)（神经纤维缠结，含tau蛋白等…）Senileplaques(SP)（老年斑，含amyloidprecursorprotein,APP等）Neuriticplaques(NP)（神经炎斑）Amyloidangiopathy(AAP)（淀粉样血管病变）AD的神经病理Aβ沉积和SP经典的老年斑在中心存在Amyloid核(一个箭头)，周围为晕(两个箭头)和Amyloid冠(4G8染色)。Sp中存在小胶质细胞，营养不良的轴突、突触和星形细胞和多种炎性蛋白。1.嗜银物质与胞内脂褐素沉积密切相关。2.纤维样团块充满胞体大部分。3.缠结扩展到树突近端，而不扩展到轴突近端。4.有缠结神经元最终死亡。缓慢进行的神经元老化退行性改变：1.嗜银物质与胞内脂褐素沉积密切相关；2.纤丝样团块充满胞体的大部分；3.某些类型神经元缠结可扩展到近端树突；4.有缠结的神经元最终死亡。Neurofbrillarytangles(NFTs)Lipofuscin(Agepigments)Lipofuscin(Agepigments)Lipofuscin(Agepigments)Consecutivesectionsimmunostainedforamyloidprotein(A),MDA(brown)/GFAP(red)(B)andtau-2(C).Alzheimer病防治的几个战略思考异常蛋白质的沉积与聚合是中枢神经系统诸多变性疾病的共同性标志（一种痴呆性疾病可以有不止一种蛋白质聚合物）APP、Aβ、PrP（阮蛋白病）、α-共核蛋白（PD、Lewy体痴呆）、Huntingtin蛋白、tau蛋白（AD、额颖叶痴呆）等都是能促进蛋白质聚合的神经细胞蛋白质。组成这些聚合物的蛋白质本身都有其正常的功能因为生化副反应的伤害作用（老化）而形成聚合物，使之正常功能丧失。若无法被代谢降解清除则造成蓄集，并可能具有生物毒性。Damage-relatedAgingTheories(MolecularLevel)Thecross-linkingtheoryofagingThefreeradicaltheoryofagingTheglycationtheoryofagingThecarbonyltoxificationtheoryofagingEnergymetabolismdirectedBiochemicalSide-reactionsallleadtoAgePigment-likeSubstancesAgePigments=aresultofbiochemicalside-reactions?OxidativeStressandDefensesOXIDATIVEBURST（呼吸爆发）CYTOPLASMPHAGOLYSOSOME2NADPH2NADP+2O22O2-2O2-+2H+O2+H2O2H2O2+Cl-+H+H2O+HOClHOCl+RNH2RNHCl+H2OMPOStoichiometricConversionofOxygentoSuperoxideByActivatedNeutrophilsO2Consumption(µM)05010015020025050100150200O2-Production(µM)2468Time(minutes)PMAPMA0FromMakinoJBC1986MembraneLipidPeroxidationYearManWoman______________________________________________________________________________________________________________________-101.86±0.60(10)2.04±0.48(7)11-202.64±0.60(10)*2.64±0.54(9)21-303.14±0.56(10)2.98±0.50(9)31-403.76±0.52(11)**3.06±0.50(9)***41-503.94±0.60(11)3.16±0.54(10)***51-603.92±0.92(8)3.30±0.74(10)61-703.94±0.70(10)3.46±0.72(10)71-3.76±0.76(12)3.30±0.78(10)____________________________________________________________________________________________________________________*P0.05Comp.-10;**P0.05Comp.21-30;***P0.05Comp.Men’sgroup(DatafromYagi)RelationofOxidativeStress/Aging(nmolMDA/mlserum)FreeRadicalOxidativeStressonmembranelipidsetc.交联衰老理论Cross-linkingandAging生物体在完成了繁殖(或是细胞分裂)以后，大部分生物的机体则无可避免地暴露在一个自动缓慢，不可逆转的交联变迁的过程中。长命蛋白的交联硬化，荧光化，以及随之而来的种种老化现象组成了交联衰老理论的核心部分。黑色素形成的生化机制胶原蛋白的结构胶原纤维之间形成羰-氨共价交联键胶原纤维之间形成醇-醛缩合共价键老化过程中胶原分子的交联细胞外基质（ECM）约占体内蛋白总量的1/3肝损伤导致肝脏纤维化细胞因子加速组织纤维化的形成糖应激导致器官组织纤维化肾小管间质纤维化机制Agepigments46老年色素老年色素(AgePigments)(AgePigments)••无论是脂褐素还是腊黄素无论是脂褐素还是腊黄素，其中不仅含有脂肪氧化，其中不仅含有脂肪氧化的产物，也含有蛋白质，的产物，也含有蛋白质，碳水化合物的代谢产物和碳水化合物的代谢产物和一些金属元素。这些成分一些金属元素。这些成分相互交织缠结，继续氧化相互交织缠结，继续氧化共轭，逐渐脱水浓缩，不共轭，逐渐脱水浓缩，不断衍变增墒，最终形成难断衍变增墒，最终形成难解难溶，千奇百色的生物解难溶，千奇百色的生物渣质。渣质。Bloodvessle20心脑血管疾病与衰老心脑血管疾病与衰老••心脑血管的逐渐心脑血管的逐渐老化是老化疾病老化是老化疾病中的罪魁祸首中的罪魁祸首。。••包括血压升高，包括血压升高，粥样动脉硬化，粥样动脉硬化，血管壁交联硬化血管壁交联硬化，管壁增厚，管，管壁增厚，管径变窄径变窄…………AtherosclerosisandAging动脉粥样硬化AgingmechanismsinageneralviewDamages–Repairing=AgingChanges(agingcauses)(includingapoptosis)(criticalagingprocess)老年色素自由基损伤非酶糖基化与衰老GlycationandAging1912年Maillard发现葡萄糖与多种氨基酸反应能产生黄色以至褐色产物，这个反应就是著名的食品的非酶褐变反应MaillardReaction，是食品储藏过程中的一个大敌。近代的临床医学发现，糖尿病患者因为血液中的糖含量高于正常人而提早出现种种衰老现象和退化性疾病。糖尿病患者晚期往往并发各种心脏疾病，心脑血管疾病，粥样动脉硬化，肺叶，关节，血管由于胶元组织交联提前发生硬化，出现加速的肾小球基底膜增厚，免疫功能早损，提前出现眼球晶体白内障，骨关节炎，肺气肿和其它退化性疾病。Glycation,CataractandAging非酶糖基化与衰老Glycation自由基-美拉德反应衰老学说GlycationCrosslinkers非酶糖基化产生生物镣铐羰基应激造成的高级糖基化终产物（AGEs）举例Advancesglycationend-productsformedbyreactivecarbonylsProteinCarbonylIncrease(inOldAnimals)美国国立医学科学院Stadtman教授发现老年动物体内蛋白质的羰基含量大大高于年轻动物，据估计老龄动物体内40-50%Pro已被氧化而以含羰基的醛酮形式存在。(蛋白质组学研究的麻烦和注意点,改变了蛋白的三维结构.糖基化没关系).巯基氧化交连可能为第一道防御.RelationshipofAgePigment-likeSubstancesAging=aresultofcarbonyltoxification?羰-氨交联反应是生物老化关键过程Carbonyl-aminocrosslinkingiscommoninlipofuscinformationandinaging1992年，笔者发表在《MechAgeingDev》杂志的一篇文章，首次明确地指出羰-氨反应是自由基氧化和非酶糖基化两大生化副反应的共同点，是老年色素形成的关键过程。以后又进一步阐明了羰-氨反应是氧化和糖基化造成缓慢生物老化过程的不可避免，并且是大部不可修复的核心过程。FoodStorage(4Enemies!!!!)食品储藏主要有四个大敌:一是微生物(Microorganisms)：如各种细菌，霉菌；二是生物酶(Enzymes)类造成的变化：如刀削苹果造成的酶促褐变；三为氧化(Oxidation)：如不饱和脂肪酸的蛤败；四为糖基化(Glycation)造成的美拉德反应：例如果汁饮料的非酶褐变。生物体内自发性生化应激的防御更新氧化应激抗氧化物质：维生素C、维生素E、CoQ10、谷胱甘肽抗氧化酶类：超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶羰基应激（毒性代谢中间产物）巯基类药物、单胺及多胺类药物、醛酮类脱氢酶、谷胱甘肽转移酶生物不可修复性损伤蓄积（遗弃与更新）Taurine---acarbonylscleanerAnti-diabetesAnti-atherosclerosisAnti-inflammationAnti-neurodegenerationAnti-Alzheimer’sdiseases……生物学特性牛磺酸(taurine，Tau)化学名为2-氨基乙磺酸，又称为牛胆酸、牛胆素，其分子式为：H2N-CH2-CH2-SO3H，其分子结构式如下图所示:因1827年首次从牛胆汁中分离出而得名，1975年Hayes等报道牛磺酸为猫和早产儿的必需营养物质，此后国际上对牛磺酸进行了广泛的研究，牛磺酸的研究和开发有着广阔的前景。牛磺酸的抗应激营养保健作用及生化