衰老标志物脂褐素形成ppt课件.ppt

衰老标志物，从脂褐素举一反三,1,2013-06-06Cell发表引领前沿大综述,2,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,Issue6,1194-1217,6June2013,3,与Cell20130606的综述文章激烈辩论,4,细胞综述文章作者的回复,5,ChristiandeDuve溶酶体研究之父,20130504诺奖得主94岁安乐死,6,7,AgingandAgePigments(Lipofuscinlipo-confusion),8,9,老年斑随龄增,10,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,11,抽提液荧光与原位荧光的异同,12,抽提液荧光与原位荧光的异同,13,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,14,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,15,CarbonylStress,GeneralMechanismsofAgePigmentFormation,氧应激与糖应激生化的异同,16,AgePigment经典引文,17,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）,18,AD的神经病理,A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。,19,1.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),20,Lipofuscin(Agepigments),21,Lipofuscin(Agepigments),22,Lipofuscin(Agepigments),23,24,Consecutivesectionsimmunostainedforamyloidprotein(A),MDA(brown)/GFAP(red)(B)andtau-2(C).,25,26,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、A、PrP（阮蛋白病）、-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。,27,Damage-relatedAgingTheories(MolecularLevel),Thecross-linkingtheoryofagingThefreeradicaltheoryofagingTheglycationtheoryofagingThecarbonyltoxificationtheoryofaging,EnergymetabolismdirectedBiochemicalSide-reactionsallleadtoAgePigment-likeSubstances,28,AgePigments=aresultofbiochemicalside-reactions?,29,OxidativeStressandDefenses,30,OXIDATIVEBURST（呼吸爆发）,CYTOPLASM,PHAGOLYSOSOME,2NADPH,2NADP+,2O2,2O2-,2O2-+2H+O2+H2O2H2O2+Cl-+H+H2O+HOClHOCl+RNH2RNHCl+H2O,MPO,31,StoichiometricConversionofOxygentoSuperoxideByActivatedNeutrophils,O2Consumption(M),0,50,100,150,200,250,50,100,150,200,O2-Production(M),2,4,6,8,Time(minutes),PMA,PMA,0,FromMakinoJBC1986,32,MembraneLipidPeroxidation,33,YearManWoman_-101.860.60(10)2.040.48(7)11-202.640.60(10)*2.640.54(9)21-303.140.56(10)2.980.50(9)31-403.760.52(11)*3.060.50(9)*41-503.940.60(11)3.160.54(10)*51-603.920.92(8)3.300.74(10)61-703.940.70(10)3.460.72(10)71-3.760.76(12)3.300.78(10)_*P0.05Comp.-10;*P0.05Comp.21-30;*P0.05Comp.Mensgroup(DatafromYagi),RelationofOxidativeStress/Aging(nmolMDA/mlserum),34,脂肪氧化三步曲,FreeRadicalOxidativeStressonmembranelipidsetc.,35,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。,36,黑色素形成的生化机制,37,胶原蛋白的结构,38,胶原纤维之间形成羰-氨共价交联键,39,胶原纤维之间形成醇-醛缩合共价键,40,老化过程中胶原分子的交联,41,细胞外基质（ECM）约占体内蛋白总量的1/3,42,肝损伤导致肝脏纤维化,43,细胞因子加速组织纤维化的形成,44,糖应激导致器官组织纤维化,45,肾小管间质纤维化机制,46,Agepigments,47,Bloodvessle,动脉粥样硬化,48,Agingmechanismsinageneralview,DamagesRepairing=AgingChanges(agingcauses)(includingapoptosis)(criticalagingprocess),Whyoxidativestresstheoryofagingdoesnotwork?,Whyoxidativestresstheoryofagingdoesnotwork?,老年色素,自由基损伤,49,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。,50,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,51,非酶糖基化,Glycation,52,自由基-美拉德反应衰老学说,GlycationCrosslinkers非酶糖基化产生生物镣铐,53,羰基应激造成的高级糖基化终产物（AGEs）举例,Advancesglycationend-productsformedbyreactivecarbonyls,54,55,56,57,58,59,ProteinCarbonylIncrease(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.,60,RelationshipofAgePigment-likeSubstances,61,Aging=aresultofcarbonyltoxification?,62,63,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。,64,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。,65,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）,66,Taurine-acarbonylscleaner,Anti-diabetesAnti-atherosclerosisAnti-inflammationAnti-neurodegenerationAnti-Alzheimersdiseases,67,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。,68,牛磺酸的抗应激营养保健作用及生化机理,研究发现牛磺酸为人体内含量很高的奇异氨基酸，提出了人体心脏器官中存在大量的“无机氨基酸”和“无基因氨基酸”的新概念。研究发现牛磺酸有着独特的抗羰基应激反应活性，因而可以有效地清除体内的代谢垃圾，进而可以解读正常健康人群“心脏无疲劳”，“不休息”的奇异生物学现象。牛磺酸的“无机氨基酸”（无基因氨基酸）的存在和独特的分子结构反过来证实和支持了羰基毒害衰老学说的科学性及机体抗羰基应激的重要性。,中西医学在亚分子水平的大统一,69,A.脑老化研究总好像缺点什么？,多种损伤氧应激糖应激热损伤UV-光损伤等等,似乎缺失的一环?,CNS中单胺神经递质消耗现象,抗氧化剂,单胺氧化酶抑制剂,？,种种神经退行性疾病ADPDHDALS等等,70,B.脑老化机制被羰基应激完美补阙,多种损伤氧应激糖应激热损伤UV-光损伤等等,毒性羰基垃圾及其蓄积,CNS中单胺神经递质消耗现象,种种神经退行性疾病ADPDHDALS等等,抗氧化剂,单胺氧化酶抑制剂,睡眠休息的去羰基毒化作用,71,MoreExamplesofToxicCarbonyls（众多羰基类毒素分子急慢性）,Formaldehyde(C1),acetaldehyde(C2,ethanal),Glyoxal(C2),Methylglyoxal(C3,MG),Acrolein(C3),Malondialdehyde(C3,MDA),Hydroxypyruvaldehyde(C3,HPA),Erythrosone(C4,ES),3-Deoxyerythrosone(C4,3DE),Ribosone(C5,RS),3-Deoxyribosone(C5,3-DR),Glucosone(C6,GS),1-Deoxyglucosone(C6,1-DG),3-Deoxyglucosone(C6,3-DG),3,4-Dideeoxyglucosone-3-ene(C6,3,4-DGE),etc.,72,AminesasAnti-CarbonylStressandAnti-AgingElixirs（长命仙丹）,Amine-relatedDe-carbonylChemicals:Lysine,Arginine,Carnosine,L-DOPAMelatonin，Serotonine,Pyridoxamine,Procaine(inGH3),Deprenyl,Pargiline,Clorgyline,Reboxetine,Taurine(牛磺酸),Glucosamine(甲壳素),Amphetamine(冰毒),Polyamines(Spermine),NO,etc.Thiol-relatedDe-carbonylChemicals:Cysteine,Glutathione,Lipoicacid,etc.,抗疲劳抗衰老,73,肾透析,74,Thereisverylittleceroidandlipofuscin-relatedsubstances,冬眠龟尿与人尿的差别,75,结果,清除生物垃圾,76,老年学权威教授Hayflick与Carnes教授的评论,“YourpaperwithKejiChenisinafolderthatIcallClassics.IciteitinalmosteverypaperIwriteandithasbecomeanimportantcomponentofmyownconceptualframeworkonaging.”“你与陈可冀的衰老本质文章被我归入“经典”之列，我几乎写每一篇相关文章都会将其引用，该文已经成为我衰老研究科学框架中的核心理论元素。”,77,References1.YinD,ChenK.Theessentialmechanismsofaging:Irreparabledamageaccumulationofbiochemicalside-reactions.ExpGerontol.2005;40:455465.2.HayflickL.Biologicalagingisnol