周更专栏 | 再生医学及医学美容学进展:肽类在临床实践中的成果和未来
结论
将人类预期寿命延长至物种极限(105‑120岁)的可能性是现代生物学和医学的一个紧迫问题。
由于各种不利因素,现代世界人类寿命的生物储备并未充分发挥作用。这会导致生物节律紊乱,基因表达和蛋白质合成发生变化,神经、免疫、内分泌、心血管和身体其他系统的功能下降,生活质量下降,预期寿命缩短。
利用肽生物调节剂是改善生活质量和延长人类寿命的科学方法之一。在各种病理条件下,评估肽预防疾病的有效性以及评估其老年保护特性非常重要。
基于对肽在17个物种中生物作用的长期科学研究结果分析,提出了肽能调节生物体内基因表达和蛋白质合成的统一机制概念。短肽能够穿透细胞和细胞核,它与基因启动子区域的互补相互作用充当转录和翻译的信号。这个过程链导致各个器官的功能正常化,可以成为增加生物体的重要资源。
背景
衰老是生物学和医学中最具挑战性的问题。衰老过程代表器官和组织逐渐退化,导致机体功能障碍。受内源性调节肽校正免疫缺陷的实验结果启发,能否进一步扩展并寻找可能的统一机制,用来调节自然界中的基因表达和蛋白质合成。
年龄相关疾病的肽调节
人类和动物的潜在寿命,被普遍限制了大约30‑40%。这是由于各种不利因素的影响,包括压力、夜间和加班、营养不当、缺乏身体活动、不利的环境条件、暴露于电磁场和其他类型的辐射等,以上导致基因表达和结构发生改变,并伴有蛋白质合成障碍和机体功能下降。
过去十年老年学理论和应用的进步使得能够对与年龄相关的变化进行有针对性的监管。从这个角度来看,预防加速衰老和与年龄相关的病理,旨在提高平均预期寿命,保持积极的长寿并达到人类生命的物种极限是其中之一——现代老年学的首要目标[1]。
衰老的遗传和表观遗传机制的研究是当前的热点课题之一——分子医学领域[2]。现在已经确定有很多疾病,存在基因调节个体发展和许多现象发生的机制,可以通过纠正与年龄相关的细胞增殖减少和通过影响基因表达来分化来干预[3]。遗传研究衰老机制和与年龄相关的病理发展构成了基础调节疗法使用转录调节剂,抑制与年龄相关的基因变化并将其恢复到正常水平。这需要使用选择性调节基因表达的物质[4]。创造有效的生物调节剂,有助于实现物种预期寿命极限和维持基本生理功能,是最紧迫的问题之一——现代药理学和生物老年学的挑战。肽(peptide)逐渐在研究过程中受到了高度关注。
已知真核细胞的细胞核具有核孔系统,形成由称为核孔蛋白的蛋白质复合物。核孔内径约为50纳米。因此,它们可渗透自由扩散的低分子——分子量3500道尔顿(Da)的短肽。由于短肽可穿透细胞的细胞质和核膜,与DNA相互作用。不仅在动物实验中明确提示可以延长动物寿命,更吸引人的则是肽生物调节剂在人体中的应用。
肽生物调节剂在人体中的应用
经过大规模临床试验,6种药物(胸腺中分离的肽复合物Thymalin、脑中分离的肽复合物Cortexin、视网膜中分离的肽复合物Retinalamin、松果体中分离的肽复合物Epithalamin、前列腺中分离的肽复合物Samprost、合成二肽Thymogen)已陆续获得批准并列入所在国家(俄罗斯)药典。
胸腺肽制剂(Thymalin、Thymogen、Vilon)已被证明对许多与细胞免疫和吞噬作用下降相关的疾病和病症有效,例如:肿瘤患者的放射治疗和化疗、急性和慢性传染病和炎症性疾病、大剂量抗生素、在各种并发症的情况下抑制创伤后和术后期间的再生过程、消除四肢动脉疾病、肝脏和前列腺的慢性疾病以及某些形式的复杂治疗结核病和麻风病[5]。
从大脑皮层中分离出来的肽类药物Cortexin具有显著的神经保护作用。它可以改善记忆过程,刺激大脑修复,并加速压力后大脑功能的恢复。Cortexin对创伤性脑损伤、脑血管意外、病毒和细菌神经感染、各种来源的脑病、急慢性脑炎和脑脊髓炎有效。在老年患者中,脑肽制剂的效率尤其高[6]。
肽制剂从动物视网膜中分离出来的视网膜胺具有显着的临床功效,具体表现在刺激视网膜感光细胞和细胞元件,改善色素上皮和外层感光节段、神经胶质细胞营养不良变化的功能相互作用,加速光敏感性恢复,恢复正常化。血管通透性、减少局部炎症反应表现以及刺激视网膜疾病和损伤时的修复过程[7]。
患者服用从动物前列腺中分离出的肽制剂Samprost (Prostatilen)后,显示出显著的积极效果。该药物被证明对慢性前列腺炎、腺瘤、术后并发症以及各种与年龄相关的前列腺功能障碍有效。Epithalamin(一种从松果体中分离出来的肽制剂)的临床研究引起了人们的极大兴趣。已经进行了多项临床试验来研究其老年保护作用。关于Epithalamin最重要的研究之一是在乌克兰国家医学科学院(基辅)老年学研究所进行的为期15年的临床研究。所有参与者(对照组和实验组,由60‑69岁的男女患者组成)在临床试验开始前以及随后的随访期间每年接受两次医学筛查。该试验的结果表明,与仅应用基础治疗的对照组相比,接受Epithalamin治疗的患者死亡率有统计学意义的显著降低[8]。
另一项临床研究给出了Epithalamin和Thymalin的评价数据在接受上述制剂治疗的患者(66‑94岁)中的治疗期限是2年。观察结果表明,胸腺素摄入组与对照组比较,急性呼吸道疾病统计显着减少(p<0.05)。最明显的与基线值比较,和对照组的冠心病(CHD)发病率有所下降。这些生物调节剂在患者中联合给药2年后,进行为期6年的试验,取得了显著的临床效果,具体表现为急性呼吸系统疾病、冠心病的发病率下降,与基线值相比的动脉疾病、高血压几率下降(p<0.05)5。
编译者按
本章作者是圣彼得堡生物统计与老年学研究所所长弗拉基米尔·哈文森(Vladimir Khavinson)教授,虽然他引用的都是自己实际参与的工作总结,也很早涉及了这一领域,但显然本文对近十年来肽类药物在抗衰老及疾病治疗中的应用涉及非常有限。实际上,眼下肽类药物的应用非常普遍,如大家非常熟悉的,用于对糖尿病或糖尿病前期患者减重的GLP-1制剂——司美格鲁肽或利拉鲁肽。
国际上,对肽类药物最新总结较全面的综述,读者可以参考以下这篇引文[9]。尽管目前国内肽类药物主要在罕见病、肿瘤和糖尿病方面已取得很大实际成绩,但肽类药物/营养素在抗衰老医学方面的应用尚任重道远。
参考文献:
[1] Khavinson. V. Kh. Peptides and ageing // Neuro Endocrinol Letters. Special Issue. 2002. 144 p.
[2] Vanyushin B.F., Khavinson V.Kh. Short Biologically Active Peptides as Epigenetic Modulators of Gene Activity. // Epigenetics – A Different Way of Looking at Genetics. – W. Doerfler, P. Böhm (eds.). – Springer International Publishing Switzerland. – 2016. – P. 69-90.
[3] Khavinson V.Kh., Malinin V.V. Gerontological aspects of genome peptide regulation. Basel (Switzerland): Karger AG, 2005. 104 p.
[4] Khavinson V.Kh., Tendler S.M., Vanyushin B.F. et al. Peptide Regulation of Gene Expression and Protein Synthesis in Bronchial Epithelium // Lung. 2014;192:781-791.
[5] Khavinson V., Morozov V. Peptides of pineal gland and thymus prolong human life // Neuro Endocrinol Lett. 2003;24(3/4): 233–240.
[6] Khavinson. V. Kh. Peptides and ageing // Neuro Endocrinol Letters. Special Issue. 2002. 144 p.
[7] Trofimova S. Molecular mechanisms of retina pathology and ways of its correction. Springer Nature Switzerland AG, 2020. 90 p. DOI:10.1007/978-3-030-50160-0.
[8] Korkushko O.V., Khavinson V.Kh., ShatiloV.B., Antonyk-Sheglova I.A. Peptide geroprotector from the pituitary gland inhibits rapid aging of elderly people: results of 15-year follow-up // Bull. Exp. Biol. Med. 2011;151(3):366-369. doi: 10.1007/s10517-011-1332-x.
[9] Muttenthaler M, King GF, Adams DJ, Alewood PF. Trends in peptide drug discovery. Nat Rev Drug Discov. 2021;20(4):309-325.
作者
Vladimir Khavinson 教授
国际老年医学学会欧洲主席
解读作者
黄力文 Jason LW. Huang
中国抗衰老临床实践培训联合创始人
香港中文大学全科预防医学博士
美国抗衰老医学科学院(A4M)认证医师
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