Процесс старения сопряжён с постоянно растущей нагрузкой неправильно свёрнутых и повреждённых белков, а также снижением правильного протеостаза в тканях.

Введение

Протеом — это совокупность всех белков, присутствующих в клетке, ткани или организме в определённый момент времени. Термин был введён в 1994 году, и с тех пор протеомика стала активно развивающейся областью научных исследований. Они направлены на изучение структуры, функций и изменений белков, которые могут быть связаны с физиологическими процессами или патологическими состояниями.

Белки — это самые разнообразные и сложные макромолекулы в клетке, которые играют важную роль во всех известных аспектах жизни. Их функция определяется специфической нативной трёхмерной структурой, которая может быть нарушена вследствие мутаций или прямого химического и физического воздействия. Важнейшей причиной нарушения структуры и функции белка является окислительный стресс.

Окислительный стресс и, как частный его вариант, реакция карбонилирования могут определять скорость процессов старения, а также лежать в основе патогенеза ряда заболеваний. Такую концепцию выдвинул профессор Мирослав Радман, в своих исследованиях продемонстрировавший, что выживаемость клетки в большей степени зависит от степени повреждения белков, чем молекул её ДНК. Именно белковые структуры играют ключевую роль в процессах ремонта ДНК и обновления белковых компонентов клеток. Для эффективного выполнения этих функций необходимо сохранять определённый уровень активности протеома в клетках.

Окислительное повреждение белковых структур вследствие воздействия факторов окружающей среды приводит к образованию фенотипов, подобных фенотипам старения, что, в свою очередь, позволяет предположить: старение может быть следствием накопления повреждений протеома, прогрессирующих с возрастом.

Протеостаз и его нарушения

Поддержание здорового протеома возможно благодаря сложным биологическим механизмам, совокупность которых описывается термином «протеостаз». Он включает в себя точную трансляцию аминокислот, соединённых в белковую цепь, последующую её укладку в трёхмерную структуру при помощи белков — шаперонов, а также механизмы, отвечающие за утилизацию устаревших нефункциональных структур.

Нарушение протестаза приводит к формированию некачественного протеома. Такой протеом не способен в полной мере выполнять свои функции, а также имеет тенденцию к накоплению так называемых агрегатов, проявляющих токсичные свойства. Одна из важнейших причин накопления агрегатов — окисление, в особенности карбонилирование белков.

Реакция карбонилирования в клетке представляет собой процесс, при котором молекулы белков взаимодействуют с реактивными формами кислорода, такими как свободные радикалы и перекись водорода. Это приводит к образованию карбонильных групп (например, альдегидных или кетонных групп) на аминокислотных остатках белков.

Карбонилирование белков может быть вызвано различными факторами, включая окислительный стресс, воспаление, повышенное содержание свободных радикалов, ультрафиолетовое излучение и другие вредные воздействия. 90 % белков, подвергшихся реакции карбонилирования, полностью и безвозвратно утрачивают способность к восстановлению своей нормальной структуры и впоследствии обнаруживаются в виде агрегатов.

С возрастом наблюдается нарушение функционирования систем поддержания протеостаза, например, есть данные, что в человеческом мозге с возрастом ингибируются АТФ-зависимые шапероны, наблюдается снижение аутофагии, всё это приводит к накоплению дефектных нефункциональных белков.

Сохранение функциональности белков и снижение уровня их карбонилирования за счёт действия антиоксидантных шаперонов представляют собой ключевую стратегию борьбы со старением.

Старение кожи

Кожа защищает организм от физических и биологических факторов окружающей среды, в связи с чем непосредственно контактирует с ними и подвергается агрессивному воздействию, например, ультрафиолетового излучения, перепадов температуры, ксенобиотиков (вирусов, бактерий, грибков и паразитов) и химических загрязнителей.

Каждый из перечисленных факторов может стать причиной окислительного повреждения белковых структур, и, как следствие, привести к изменению ключевых параметров кожи: цвета лица, увлажнения и структуры дермы.

Именно правильно свёрнутые и функциональные белки определяют внешний вид и нормальное функционирование кожи. В частности, коллаген и эластин формируют структуру кожи, определяют её свойства упругости и прочности. Вследствие карбонилирования коллагеновые и эластиновые волокна теряют свою прочность, становятся не способны выполнять свою функцию. Карбонилированый аквапорин не способен осуществлять транспортировку воды, а кератин после окисления меняет свои светоотражающие свойства, делает кожу тусклой.

В целом, количество белков, необходимых для жизни клеток, огромно: ферменты репарации ДНК, гормоны, коннексины, которые опосредуют клеточную коммуникацию, и так далее. С возрастом, а также в результате воздействия негативных факторов внешней среды карбонилированные белки труднее выводятся и накапливаются в виде токсических агрегатов, которые нарушают физиологию клеток. Белковые агрегаты выступают как в качестве маркеров старения, так и в качестве его ускорителей. Из-за нарушения работы системы клеточной детоксикации они превращают протеостаз, необходимый для сбалансированных процессов жизнедеятельности, в протеотоксичность, ускоряющую старение.

Нейтрализация свободных радикалов позволяет избежать повреждения белковых и клеточных структур. Типичными защитными механизмами от высокой нагрузки активных форм кислорода являются детоксицирующие ферменты, такие как супероксиддисмутазы, каталаза, пероксиредоксины, глутатионпероксидазы, а также неферментативные компоненты, такие как L-аскорбат, α-токоферол, β-каротин, мочевая кислота, CoQ10 и вся глутатионовая система. Кожа хорошо снабжена несколькими из этих ферментов, включая ферментативные и неферментативные антиоксиданты.

Также важную роль в поддержке правильного протеостаза играют группа шаперонов — специальных белков, которые помогают другим белкам правильно свернуться, поддерживают их конформацию в агрессивной среде, и группа протеасом — белков, способных разрушать неправильно свёрнутые или повреждённые белки, прежде чем они превратятся в агрегаты.

Изучение естественных механизмов защиты организма легло в основу различных терапевтических подходов, которые включают в себя использование витаминов и природных антиоксидантов, стимуляцию аутофагии и клеточного иммунитета.

Экстремофилы: бессмертные организмы

Особый интерес представляет изучение организмов, способных выживать в экстремальных условиях, так называемых экстремофилов. Они выживают в условиях, близких к физическим и биологическим пределам живых существ: экстремальные температуры, pH, содержание соли, ионизирующее излучение и так далее. Одним из представителей условно бессмертных организмов является Deinococcus radiodurans — бактерия, которую по праву можно считать одной из самых устойчивых к действию агрессивных факторов внешней среды.

По мнению профессора Мирослава Радмана, более 40 лет исследовавшего механизмы адаптации экстремофилов, Deinococcus radiodurans чрезвычайно устойчива благодаря идеально защищённому протеому.

В 2010 году исследователями из лабораторий Naos в снеге была обнаружена бактерия Arthrobacter agilis. Она родом из Антарктиды, обладает удивительной способностью к выживанию, что позволяет ей выдерживать самые экстремальные температуры, УФ-лучи и окислительный стресс. Экстракт A. agilis обладает гораздо более сильными антиоксидантными свойствами, чем Deinococcus radiodurans — эталонная бактерия, используемая в исследовании профессора Радмана.

Некоторые молекулы этой бактерии-экстремофила, в частности красные биологические пигменты бактериоруберины, обладают функцией физического щита для протеома. Именно бактериоруберины обеспечивают высокую выживаемость А. agilis в экстремальных условиях.

В лабораториях Naos удалось извлечь эти пигменты для создания запатентованной биотехнологии Age Proteom. Бактериоруберины способны имитировать естественные защитные системы кожи, так как имеют специфическое сродство с белками дермы, проявляют одновременно свойства антиоксиданта и шаперона, защищая белки от карбонилирования [Рис. 1, 2].

Выбор препарата

Запатентованная биотехнология Age Proteom легла в основу создания сыворотки Age Proteom Advanced Serum [Фото 1] , предназначенной для долгосрочного ухода за кожей, снижения процессов карбонилирования и, как следствие, замедления процессов старения.

При создании продукта особое внимание разработчиков было уделено принципам экобиологии: в состав вошли только биомиметические ингредиенты, которые сохраняют экосистему кожи. К примеру, инновационные увлажняющие компоненты — полиолы — позволили исключить из состава средства традиционные консерванты, что сделало его более безопасным и повысило его переносимость.

Сыворотка представляет из себя лёгкую эмульсию, поэтому, в отличие от традиционных гелевых текстур, не образует плёнки на коже и не требует обязательного завершающего ухода в виде крема. Сыворотка комфортно переносится кожей любого типа, длительно увлажняет, не раздражает слизистую глаз.

Применение сыворотки позволяет добиться впечатляющих результатов в отношении всех ключевых параметров кожи, таких как однородность цвета, сияние и выраженность морщин [Рис. 3].

Заключение

Использование действия молекул-шаперонов позволяет замедлить процесс карбонилирования. Они могут применяться как в профилактических целях, чтобы предотвратить возникновение возрастных изменений, так и в коррекционных — для устранения уже имеющихся признаков старения.

---

Автор: Юлия Галлямова, д. м. н., врач-дерматолог, трихолог, Москва

Полную версию статьи вы можете прочитать в журнале Облик. Esthetic Guide №3(52), стр. 130–132