การปรับเปลี่ยนตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของความเสื่อมสภาพของเซลล์แบบเสริมฤทธิ์ด้วยเมทริกซ์สารอาหารเชิงบำบัดที่จำเพาะเจาะจงต่อเป้าหมาย

Synergistic Modulation of Cellular Senescence Biomarkers by Target-Specific Nutraceutical Matrices: An In Vitro Biophysical Evaluation

Note on Data Provenance

NOTE ON DATA PROVENANCE: ผลลัพธ์เชิงปริมาณที่นำเสนอในบทความนี้เป็นชุดข้อมูลจำลอง (in silico) ซึ่งสร้างขึ้นภายในช่วงพารามิเตอร์ที่รายงานในวรรณกรรมปฐมภูมิที่อ้างถึง ข้อมูลเหล่านี้มีจุดประสงค์เพื่อแสดงกรอบการวิเคราะห์และทางชีวกายภาพของการประเมิน in vitro ที่นำเสนอเท่านั้น ข้อมูลเหล่านี้ ไม่ใช่ การวัดผลจากการทดลองจริง การอ้างอิงถูกจำกัดไว้เฉพาะวรรณกรรมปฐมภูมิและบทความวิจารณ์ที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ (peer-reviewed) และค่าที่ได้จากการจำลองจะถูกระบุไว้อย่างชัดเจน [1]

Abstract

ภาวะเสื่อมสภาพของเซลล์ (Cellular senescence) คือสถานะการหยุดชะงักของการเติบโตที่คงที่ ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับความเสียหายของ DNA, การกระตุ้นตัวยับยั้งวัฏจักรเซลล์ และการเกิดฟีโนไทป์การหลั่งสารที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพ (senescence-associated secretory phenotype หรือ SASP) ซึ่งส่งเสริมการอักเสบ [2, 3] เซลล์ที่เสื่อมสภาพสามารถส่งผลกระทบต่อการทำงานของเนื้อเยื่อผ่านตัวกลางของ SASP เช่น ไซโตไคน์ (cytokines), เคมโมไคน์ (chemokines) และเอนไซม์ปรับแต่งโครงสร้างเนื้อเยื่อ (matrix-remodeling enzymes) โดยความเข้มข้นและองค์ประกอบของ SASP ขึ้นอยู่กับปัจจัยกระตุ้นความเครียดและวิถีการส่งสัญญาณต้นน้ำ (เช่น การตอบสนองต่อความเสียหายของ DNA ที่ต่อเนื่อง และกิจกรรมของ NF-κB) [2, 4]

การศึกษาในปัจจุบันนำเสนอและสาธิต—โดยใช้ชุดข้อมูลจำลองที่ระบุไว้อย่างชัดเจน—ถึงกรอบการประเมิน in vitro สำหรับชุดสารอาหารเชิงหน้าที่ (nutraceutical matrices) ที่จำเพาะต่อเป้าหมาย ซึ่งออกแบบมาเพื่อปรับคุณลักษณะเสริมของการเสื่อมสภาพ:

• การกำจัดเซลล์เสื่อมสภาพด้วยกลไก Senolytic
• การยับยั้ง SASP ด้วยกลไก Senomorphic
• การฟื้นฟูทางเมตาบอลิซึม/ไมโทคอนเดรียของความผิดปกติที่เชื่อมโยงกับการเสื่อมสภาพ [5, 6]

มีการเลือกใช้แผงตัวบ่งชี้หลายชนิด (multi-marker panel) เนื่องจากไม่มีตัวบ่งชี้ทางชีวภาพตัวใดตัวหนึ่งที่จำเพาะต่อการเสื่อมสภาพเพียงอย่างเดียว โดยตัวบ่งชี้การทดลองทั่วไปรวมถึงกิจกรรมของ SA-β-gal, p16^INK4a/p21^CIP1 และจุดรวมความเสียหายของ DNA เช่น γH2AX ร่วมกับค่าการอ่านผล SASP รวมถึง IL-6 และ IL-8 [2, 4, 7]

ในชุดข้อมูลจำลองของเรา การเสื่อมสภาพของเซลล์ไฟโบรบลาสต์ WI-38 แสดงออกโดยสัดส่วนเซลล์ที่มีผลบวกต่อ SA-β-gal ในระดับสูง และการเพิ่มขึ้นของ p16/p21 ควบคู่ไปกับการกระตุ้น SASP และระดับ reactive oxygen species (ROS) ที่สูงขึ้น [2, 8] ชุดสาร senolytic จำลอง (M1) ลดจำนวนเซลล์ที่มีผลบวกต่อ SA-β-gal จาก 68.4% เหลือ 27.1% และเพิ่มผลบวกต่อ Annexin V เป็น 18.7% ในวัฒนธรรมเซลล์ที่เสื่อมสภาพ (จำลอง) [5, 6] ชุดสาร senomorphic จำลอง (M2) ยับยั้ง IL-6 จาก 512 เหลือ 148 pg/mL และลดการเคลื่อนย้าย NF-κB p65 เข้าสู่พลาสม่าของนิวเคลียส (จำลอง) ซึ่งสอดคล้องกับการควบคุม SASP โดย NF-κB และการส่งสัญญาณความเครียดต้นน้ำ [2, 9] ชุดสารเมตาบอลิซึมจำลอง (M3) ฟื้นฟู NAD⁺/NADH (2.7 เป็น 6.9; จำลอง) และปรับปรุงศักย์ไฟฟ้าของเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรีย (ΔΨ_m; จำลอง) ซึ่งสอดคล้องกับบทบาทที่เป็นที่ยอมรับของเมตาบอลิซึม NAD⁺ และความผิดปกติของไมโทคอนเดรียในการกำหนดฟีโนไทป์ของการเสื่อมสภาพ [10, 11]

โดยรวมแล้ว ผลลัพธ์ที่จำลองขึ้นแสดงให้เห็นว่าการออกแบบสารอาหารเชิงหน้าที่ในระดับชุดสาร (matrix-level) สามารถจับคู่กับโมดูลตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่มีกลไกพื้นฐานรองรับได้อย่างไร พร้อมทั้งบูรณาการการอ่านผลในระดับประชากรและการถ่ายภาพที่ใช้ในการวิจัยการเสื่อมสภาพ (เช่น การตรวจหา SA-β-gal และการวัดเชิงปริมาณด้วย flow cytometry) [11]

Keywords

Cellular senescence; SA-β-gal; SASP; senolytics; senomorphics; polyphenols; NAD⁺ metabolism; γH2AX; lamin B1; multimodal phenotyping [7, 8]

Introduction

ภาวะเสื่อมสภาพของเซลล์ (Cellular senescence) หมายถึงการหยุดชะงักของวัฏจักรเซลล์ที่ยาวนานและมักไม่สามารถย้อนกลับได้ พร้อมด้วยการเปลี่ยนแปลงหน้าที่และฟีโนไทป์ที่เป็นเอกลักษณ์ รวมถึงการปรับโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาและเมตาบอลิซึมที่เปลี่ยนไป [12, 13] สถานะนี้มักเกี่ยวข้องกับความเสียหายของ DNA, การส่งสัญญาณตอบสนองต่อความเสียหายของ DNA (DDR) ที่ต่อเนื่อง และการกระตุ้นวิถียับยั้งการเจริญเติบโตตามมาตรฐาน (เช่น p53→p21 และ p16^INK4a/RB) ซึ่งร่วมกันบังคับให้เกิดการหยุดชะงักของการเพิ่มจำนวนเซลล์แม้จะมีการกระตุ้นด้วยสารไมโทเจน (mitogenic stimulation) ก็ตาม [2, 14]

การเสื่อมสภาพสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ—การหดสั้นและความผิดปกติของเทโลเมียร์ระหว่างการเพาะเลี้ยงที่ยาวนาน (replicative senescence), การกระตุ้นยีนก่อมะเร็ง (oncogene-induced senescence) และปัจจัยกระตุ้นความเครียด เช่น ความเครียดจากออกซิเดชันหรือสารพิษต่อยีน (stress-induced premature senescence) [8, 12, 14]

นอกเหนือจากการหยุดชะงักของการเติบโต เซลล์ที่เสื่อมสภาพจะพัฒนาฟีโนไทป์การหลั่งสารที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพ (SASP) ที่ซับซ้อน ซึ่งประกอบด้วยไซโตไคน์ที่ส่งเสริมการอักเสบ, เคมโมไคน์, ปัจจัยการเจริญเติบโต และเอนไซม์ปรับแต่งโครงสร้างเนื้อเยื่อที่สามารถออกฤทธิ์แบบ autocrine และ paracrine [2, 5] บทวิจารณ์ต่างๆ เน้นย้ำว่า SASP เป็นโปรแกรมที่มีพลวัตและยาวนาน ซึ่งการสร้างขึ้นและความแปรผันนั้นถูกควบคุมในหลายระดับ (รวมถึงการถอดรหัส การแปลรหัส และการหลั่งสาร) และการหยุดชะงักของการเพิ่มจำนวนและ SASP สามารถแยกออกจากกันได้โดยการมุ่งเป้าไปที่วิถีต้นน้ำที่แตกต่างกัน [4] การส่งสัญญาณ DDR ที่ต่อเนื่องซึ่งไม่สิ้นสุดลงด้วยการตายของเซลล์ตามกำหนด (regulated cell death) สามารถ "ล็อค" เซลล์ให้อยู่ในสภาวะเสื่อมสภาพและส่งเสริมการพัฒนา SASP ในขณะที่วงจรป้อนกลับเชิงบวกสามารถขยายผลผลิตของ SASP และแพร่กระจายการอักเสบในสภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้อเยื่อรอบข้าง [4]

การระบุการเสื่อมสภาพจากการทดลองจำเป็นต้องใช้แผงตัวบ่งชี้เนื่องจากการอ่านผลรายตัวมักไม่มีความจำเพาะเพียงพอหรืออาจเข้าถึงไม่ได้ในเนื้อเยื่อทางคลินิก [2, 7] กิจกรรมของ SA-β-galactosidase (ตรวจพบที่ pH 6) ยังคงเป็นตัวบ่งชี้การทดลองที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากเซลล์ที่เสื่อมสภาพจะแสดงมวลไลโซโซมและกิจกรรมของ β-galactosidase ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถวัดได้ทางฮิสโตเคมี (เช่น X-Gal) หรือโดยวิธีเรืองแสง เช่น flow cytometry ที่ใช้ C12FDG [2, 11, 15] ตัวบ่งชี้มาตรฐานเพิ่มเติม ได้แก่ การเพิ่มขึ้นของตัวยับยั้งเอนไซม์ cyclin-dependent kinase p16^INK4a และ p21^CIP1, การสะสมของจุดรวม DDR รวมถึง γH2AX/53BP1 และการปรับโครงสร้างนิวเคลียร์ลามินา (nuclear lamina) เช่น การสูญเสีย lamin B1 พร้อมกับปัจจัย SASP เช่น IL-6 และ IL-8 และเอนไซม์ matrix metalloproteinases (เช่น MMP-1/3/9) [2, 14]

ในมุมมองด้านการประยุกต์ใช้ (translational perspective) การคงอยู่ของเซลล์ที่เสื่อมสภาพในเนื้อเยื่อที่ชราภาพและโรคเรื้อรังได้กระตุ้นให้เกิดกลยุทธ์การบำบัดด้วย senotherapeutic ซึ่งมักแบ่งออกเป็น senolytics และ senomorphics [5, 6] Senolytics ถูกออกแบบมาเพื่อเหนี่ยวนำการตายของเซลล์ (apoptosis) แบบเลือกสรรในเซลล์ที่เสื่อมสภาพโดยมุ่งเป้าไปที่วิถีการต้านการตายของเซลล์ที่เสื่อมสภาพ (SCAPs) ในขณะที่ senomorphics มีวัตถุประสงค์เพื่อยับยั้ง SASP และผลผลิตที่ส่งเสริมการอักเสบที่เกี่ยวข้องโดยไม่จำเป็นต้องย้อนกลับการหยุดชะงักของการเติบโต [5] โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซลล์ที่เสื่อมสภาพสามารถเพิ่มการทำงานของเครือข่ายการอยู่รอดหลายเครือข่าย (เช่น PI3K/AKT, dependence receptor/tyrosine kinases และองค์ประกอบในตระกูล BCL-2) ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นทางกลไกสำหรับวิธีการกำจัดแบบเลือกสรร [6]

Nutraceuticals—โดยเฉพาะโพลีฟีนอล (polyphenols) และฟลาโวนอยด์ (flavonoids)—ได้รับการเสนอให้เป็นตัวเลือกสำหรับการบำบัด senotherapeutic เนื่องจากมีกิจกรรมต้านอนุมูลอิสระและต้านการอักเสบที่ตัดกับวิถีที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพ รวมถึงชีววิทยาของ ROS และการส่งสัญญาณการอักเสบ [2] โพลีฟีนอลประกอบด้วยสารเมตาบอไลต์ที่ได้จากพืชหลากหลายชนิดที่มีกิจกรรมทางชีวภาพหลายอย่าง และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของสารเหล่านี้เชื่อมโยงกับกิจกรรม senotherapeutic ผ่านการกำจัด ROS และการเพิ่มขึ้นของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ [2] ในบรรดาสารประกอบจากพืชที่ถูกพูดถึงในฐานะ senotherapeutics นั้น quercetin และ fisetin มักถูกเน้นย้ำถึงศักยภาพในด้าน senolytic ในบริบทของเซลล์บางชนิด ในขณะที่ resveratrol มักถูกมองว่าเป็นสารปกป้องเซลล์บุผนังหลอดเลือดและไฟโบรบลาสต์จากการเสื่อมสภาพที่เกิดจากความเครียดและช่วยปรับการส่งสัญญาณการอักเสบ [16]

เหตุผลของการใช้ชุดสารอาหารเชิงหน้าที่ (nutraceutical matrices)—ซึ่งในที่นี้หมายถึงส่วนผสมของสารประกอบหลายชนิดที่ประกอบขึ้นอย่างจงใจแทนที่จะเป็นสารเดี่ยว—เป็นไปตามข้อสังเกตเสริมสองประการจากวรรณกรรม ประการแรก ชีววิทยาการเสื่อมสภาพมีความแตกต่างกันไปตามประเภทของเซลล์และโหมดการเหนี่ยวนำ และการมุ่งเป้าไปที่วิถีเดียวอาจไม่เพียงพอที่จะจัดการกับความขึ้นต่อกันของ SCAP และโปรแกรม SASP ที่หลากหลาย [8, 16] ประการที่สอง การผสมผสานของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพสามารถก่อให้เกิดผลเสริมฤทธิ์ (additive) หรือการทำงานร่วมกัน (synergistic) ตามที่มีรายงานสำหรับ:

• ยาค็อกเทล senolytic dasatinib + quercetin (D+Q) ซึ่งได้รับการอธิบายว่าสามารถทำลายเซลล์ที่เสื่อมสภาพได้อย่างเลือกสรรในหลายบริบท และได้ก้าวหน้าไปสู่การประเมินทางคลินิก
• ส่วนผสมของสารอาหารเชิงหน้าที่ที่ให้ผลดีกว่าส่วนประกอบเดี่ยวในการยับยั้งผลผลิตจากการอักเสบ/SASP [2, 9]

การทำงานร่วมกัน (Synergy) ในส่วนผสมของสารอาหารเชิงหน้าที่ได้รับการดำเนินการอย่างชัดเจน in vitro โดยการนิยามว่าการทำงานร่วมกันเกิดขึ้นเมื่อผลลัพธ์ของส่วนผสมเกินกว่าผลรวมของผลลัพธ์ของส่วนประกอบแต่ละตัว ตัวอย่างเช่น ในแบบจำลองเซลล์บุผนังหลอดเลือดที่ส่วนผสมของสารประกอบสามชนิดให้ผลการลดตัวบ่งชี้การอักเสบ เช่น IL-1β และ IL-8 ในระดับที่เสริมฤทธิ์กันเมื่อเทียบกับสารประกอบเดี่ยว [17]

ในวงกว้างขึ้น นักวิชาการได้โต้แย้งว่าพฤกษเคมีจากอาหารทั้งส่วน (whole-food phytochemicals) อาจมีปฏิสัมพันธ์และทำงานร่วมกัน และชุดสารที่เฉพาะเจาะจงสามารถเปลี่ยนการดูดซึม (bioavailability) และการตอบสนองทางชีวภาพได้ [18, 19]

แม้จะมีความสนใจเพิ่มขึ้น แต่การศึกษา senotherapeutic จำนวนมากยังคงยึดโยงอยู่กับตัวบ่งชี้ทางชีวเคมีเพียงอย่างเดียว ในขณะที่วรรณกรรมด้านระเบียบวิธีที่กำลังเติบโตเน้นย้ำถึงการวิเคราะห์ฟีโนไทป์แบบต่อเนื่อง (multimodal phenotyping) ที่บูรณาการการถ่ายภาพและ flow cytometry เพื่อตรวจจับการปรับโครงสร้างออร์แกเนลล์, ความหลากหลายของ SA-β-gal และการกระจายตัวของตัวบ่งชี้การเสื่อมสภาพในประชากรเซลล์ [11] ในขนานกัน มีความจำเป็นต้องมีกรอบการประเมินที่จับคู่การออกแบบชุดสารที่แตกต่างกันเข้ากับโมดูลการเสื่อมสภาพที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน: การกำจัด (senolysis), การยับยั้ง SASP (senomorphy) และการฟื้นฟูเมตาบอลิซึม (เช่น NAD⁺ และความคงตัวของไมโทคอนเดรีย) [5, 10]

ด้วยเหตุนี้ งานวิจัยชิ้นนี้จึงขอนำเสนอกรอบบทความวิจัย in vitro ในรูปแบบสิ่งพิมพ์ที่:

1. กำหนดชุดสารอาหารเชิงหน้าที่ที่จำเพาะต่อเป้าหมายสามชนิด
2. ระบุตัวบ่งชี้ทางชีวภาพและแผงการอ่านผลที่มีพื้นฐานมาจากวรรณกรรมด้านการเสื่อมสภาพ
3. แสดงรูปแบบผลลัพธ์ที่คาดหวังโดยใช้ชุดข้อมูลจำลองที่ระบุไว้อย่างชัดเจน ซึ่งออกแบบมาให้อยู่ในช่วงการทดลองที่เป็นไปได้ตามรายงานการศึกษาการเสื่อมสภาพของเซลล์ไฟโบรบลาสต์และเซลล์บุผนังหลอดเลือด [1, 8]

SASP Modulation and Modeled M2 Outcomes

สอดคล้องกับวรรณกรรมที่เน้นการหลั่ง IL-6 และ IL-8 ว่าเป็นค่าการอ่านผลหลักของการปรับเปลี่ยน SASP และระบุว่า IL-6 เป็นไซโตไคน์ SASP ที่สำคัญ ชุดข้อมูล M2 ที่จำลองขึ้นจึงให้ความสำคัญกับการยับยั้ง IL-6 และ IL-8, การลดการแสดงออกของ MMP-3 รวมถึงการลด ROS และการเคลื่อนย้าย NF-κB เข้าสู่นิวเคลียส ซึ่งเป็นจุดยุติที่เชื่อมโยงกับ SASP โดยตรง [2, 4]

Table 2. Modeled outcomes for M2 Senomorphic-antioxidant matrix

ค่าทั้งหมดเป็นค่าจำลอง (in silico) และมีจุดประสงค์เพื่อประกอบภาพกรอบแนวคิดมากกว่าการรายงานการวัดผลจริง [1]

M3 Metabolic-Mitochondrial Module

M3 ถูกตีความว่าเป็นโมดูลการฟื้นฟูทางเมตาบอลิซึมและไมโทคอนเดรีย เนื่องจากแหล่งข้อมูลหลายแห่งเชื่อมโยงระดับความรุนแรงของการเสื่อมสภาพและการควบคุม SASP เข้ากับความคงตัวของไมโทคอนเดรียและเมตาบอลิซึมของ NAD⁺ รวมถึงหลักฐานที่ว่าการสร้างชีวภาพของ NAD⁺ ที่ควบคุมโดย NAMPT เป็นตัวกำหนดความรุนแรงของ SASP ที่ส่งเสริมการอักเสบในระหว่างการเสื่อมสภาพ [10]

ภาวะเสื่อมสภาพที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของไมโทคอนเดรียมีลักษณะเด่นคือความสามารถในการหายใจลดลงและศักย์ไฟฟ้าของเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรีย (ΔΨ_m) ต่ำลง พร้อมกับการผลิต ROS ที่เพิ่มขึ้น และความผิดปกติของไมโทคอนเดรียสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวกระตุ้นและผลพวงของการเสื่อมสภาพผ่านวงจรป้อนกลับเชิงบวก [11]

ดังนั้น ชุดข้อมูล M3 ที่จำลองขึ้นจึงเน้นที่การฟื้นฟู NAD⁺/NADH, การปรับปรุงศักย์ไฟฟ้าของเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรีย และการลดจุดรวมความเสียหายของ DNA (γH2AX) ควบคู่ไปกับการกู้คืน lamin B1 ซึ่งสอดคล้องกับการที่การสูญเสีย lamin B1 เป็นตัวบ่งชี้ที่พบภายใต้สิ่งเร้าการเสื่อมสภาพที่หลากหลาย [4, 11]

Table 3. Modeled outcomes for M3 Metabolic-mitochondrial matrix

ค่าทั้งหมดเป็นค่าจำลอง (in silico) และมีจุดประสงค์เพื่อประกอบภาพกรอบแนวคิดมากกว่าการรายงานการวัดผลจริง [1]

Biophysical Fingerprint

แรงจูงใจหลักในการรวมตัวบ่งชี้ระดับโมเลกุลเข้ากับการอ่านผลที่เข้ากันได้กับการถ่ายภาพและระดับประชากรคือ ฟีโนไทป์ของการเสื่อมสภาพนั้นมีความหลากหลายและไม่สามารถสรุปได้ด้วยการวัดเพียงครั้งเดียว จึงนำไปสู่การใช้วิธีการแบบต่อเนื่อง (multimodal) ที่ผสมผสานจุลทรรศน์และ flow cytometry เข้าด้วยกัน [11]

Flow cytometry ให้สถิติเชิงปริมาณที่ให้ผลลัพธ์สูง (รวมถึงการกระจายความเข้มของ SA-β-gal/C12FDG) ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงให้ข้อมูลเชิงพื้นที่เกี่ยวกับการปรับโครงสร้างออร์แกเนลล์และการระบุตำแหน่งของตัวบ่งชี้ [11]

ในชุดข้อมูลจำลอง ได้มีการรวม "ลายนิ้วมือทางชีวกายภาพ" (biophysical fingerprints) ตัวแทนสามตัวเพื่อแสดงการบูรณาการแบบหลายมิติ: ตัวแทนความแข็งเชิงกล (Young’s modulus), ตัวแทนองค์ประกอบแบบไม่ต้องติดฉลาก (Raman ratio) และตัวแทนสัณฐานวิทยาแบบความต้านทานไฟฟ้า (ECIS) ซึ่งแต่ละรายการถูกรายงานไว้อย่างชัดเจนว่าเป็นจุดยุติที่จำลองขึ้นแทนที่จะเป็นการวัดเชิงประจักษ์ [2, 11]

Synergy Analysis

การทำงานร่วมกัน (Synergy) ได้รับการเน้นย้ำเนื่องจากทั้งวรรณกรรมด้าน senotherapeutic และ nutraceutical ต่างให้ความสำคัญกับกลยุทธ์การใช้สารผสม รวมถึงหลักฐานของกิจกรรม senotherapeutic ที่เสริมฤทธิ์กันระหว่างยาสังเคราะห์และโพลีฟีนอล และตัวอย่างที่ชัดเจนว่าส่วนผสมให้ผลดีกว่าสารประกอบเดี่ยวในการลดผลผลิตจากการอักเสบ/SASP [2, 9]

ในเชิงปฏิบัติ การทำงานร่วมกันในส่วนผสมของสารอาหารเชิงหน้าที่ถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบผลของส่วนผสมกับผลรวมของผลจากสารประกอบเดี่ยว และกรอบการทำงานตามผลลัพธ์นี้ได้ชี้นำการแสดง "ดัชนีการทำงานร่วมกัน" (combination index) ที่จำลองขึ้นในกรอบการทำงานนี้ [17]

Table 4. Modeled synergy indices

ค่า CI เป็นค่าจำลอง (in silico) และมีจุดประสงค์เพื่อแสดงตรรกะการตัดสินใจของการประเมินการทำงานร่วมกันมากกว่าการรายงานค่าสัมประสิทธิ์การปฏิสัมพันธ์จากการทดลองจริง [1, 17]

Discussion

This paper’s primary contribution

การบูรณาการของ:

• ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการเสื่อมสภาพที่มีกลไกพื้นฐานรองรับ
• ตรรกะการมุ่งเป้าจากชุดสารสู่โมดูลอย่างชัดเจน (การกำจัด, การยับยั้ง SASP, การฟื้นฟูเมตาบอลิซึม)
• แนวคิดการวิเคราะห์ฟีโนไทป์แบบต่อเนื่องที่นำเสนอผ่านชุดข้อมูลจำลองที่ระบุไว้อย่างชัดเจน เพื่อแสดงผลลัพธ์ในระดับรูปแบบและการตัดสินใจวิเคราะห์ที่คาดหวัง [1, 5, 8]

Interpreting matrix-level effects through senescence biology

การเสื่อมสภาพมักถูกกระตุ้นโดยการหดสั้นของเทโลเมียร์, ความเครียดจากออกซิเดชัน และความเสียหายของ DNA ที่เป็นพิษต่อยีน ซึ่งทั้งหมดนี้รวมกันที่การส่งสัญญาณ DDR และวิถียีนต้านมะเร็งที่บังคับให้เกิดการหยุดชะงักของวัฏจักรเซลล์ (p53/p21 และ p16/RB) [12, 14]

วิถีวัฏจักรเซลล์เหล่านี้ได้รับการเสริมด้วยกลไกการเสริมแรงเพิ่มเติม รวมถึงการหลั่งโปรตีน (SASP), การเปลี่ยนแปลงของไมโทคอนเดรีย และการปรับโครงสร้างโครมาตินที่สามารถทำให้ฟีโนไทป์ของการเสื่อมสภาพที่ไม่สามารถย้อนกลับได้นั้นคงที่ [1, 18]

รูปแบบ M1 ที่จำลองขึ้น—การลดผลบวกต่อ SA-β-gal และการเพิ่มผลบวกต่อ Annexin V—ถูกตีความว่าเป็นผลลัพธ์ที่มุ่งเน้นการกำจัด ซึ่งสอดคล้องกับคำนิยามของ senolytics ในฐานะสารที่กระตุ้นการตายของเซลล์โดยการยับยั้ง SCAPs [5]

รูปแบบ senomorphic M2 รวมถึงการยับยั้ง IL-6 และ IL-8 พร้อมด้วยการลดการระบุตำแหน่งของ NF-κB ในนิวเคลียส ในขณะที่รูปแบบเมตาบอลิซึม M3 มุ่งเน้นไปที่การฟื้นฟู NAD⁺/NADH, การปรับปรุง ΔΨ_m, การลดจุดรวม γH2AX และการกู้คืน lamin B1 บางส่วน โดยสำรวจวิถีและตัวบ่งชี้ที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพ [4, 10, 11]

Synergy and rationale for nutraceutical matrices

กลยุทธ์การผสมผสานได้รับแรงบันดาลใจจากความหลากหลายของการเสื่อมสภาพในเนื้อเยื่อและบริบทการเหนี่ยวนำที่ต่างกัน และจากความจำเพาะต่อประเภทเซลล์ที่ได้รับการบันทึกไว้ของ senolytics บางชนิด [16, 26]

ตารางการทำงานร่วมกันที่จำลองขึ้นแสดงให้เห็นถึงแนวทางการวิเคราะห์เพื่อประเมินผลของส่วนผสม มากกว่าการยืนยันค่าสัมประสิทธิ์การทำงานร่วมกันเชิงประจักษ์สำหรับชุดสารเฉพาะ [1, 17]

Integrating multimodal phenotyping

การวิเคราะห์ฟีโนไทป์ของการเสื่อมสภาพได้รับประโยชน์จากการผสมผสานวิธีการทางจุลทรรศน์และ flow cytometry เพื่อแยกแยะความหลากหลาย การอ่านผลเชิงปริมาณที่ให้ผลลัพธ์สูง เช่น การกระจายกิจกรรมของ SA-β-gal ควบคู่ไปกับตัวแทนทางสัณฐานวิทยา ให้กรอบการทำงานที่แข็งแกร่งสำหรับการประเมินที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพ [11, 27]

ในกรอบการทำงานปัจจุบัน จุดยุติทางชีวกายภาพตัวแทนเน้นย้ำถึงการปรับโครงสร้างฟีโนไทป์ในวงกว้าง รวมถึงการเปลี่ยนแปลงในสัณฐานวิทยาของเซลล์, เมตาบอลิซึม และความเสียหายของโมเลกุลขนาดใหญ่ [11, 12]

Translational Outlook

การศึกษาทางคลินิกและพรีคลินิกยังคงสำรวจการผสมผสานของ senolytic เช่น dasatinib และ quercetin ส่วนผสมของสารอาหารเชิงหน้าที่เผยให้เห็นผลการทำงานร่วมกันในการยับยั้งตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการอักเสบ ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการวิจัยเพื่อเชื่อมโยงข้อมูลเชิงลึกของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในหลอดทดลองไปสู่ผลลัพธ์ทางคลินิก [2, 5, 19, 28]

Limitations

• ผลลัพธ์เป็นข้อมูลจำลอง (in silico) มากกว่าการวัดจากการทดลอง ซึ่งจำกัดการอนุมานและการตรวจสอบความถูกต้อง [1]
• แผงตัวบ่งชี้มีความหลากหลายตามบริบทและไม่มีความจำเพาะอย่างสมบูรณ์ แนะนำให้ใช้แผงตัวบ่งชี้หลายชนิดและตัวควบคุม [2, 7]
• การเสื่อมสภาพในร่างกาย (in vivo) เกี่ยวข้องกับพลวัตของการกำจัดโดยระบบภูมิคุ้มกันซึ่งไม่ได้ถูกรวมไว้ในแบบจำลอง in vitro ที่เน้นเซลล์ไฟโบรบลาสต์ [7]
• การดูดซึมของสารอาหารเชิงหน้าที่อาจแตกต่างกันไป ทำให้การแปลผลไปสู่รูปแบบการใช้โดสในระดับสิ่งมีชีวิตมีความซับซ้อน [19]

Conclusions

ภาวะเสื่อมสภาพของเซลล์เป็นการรวมกันของการหยุดชะงักของการเติบโตที่คงที่เข้ากับการส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับ DDR และโปรแกรม SASP ที่ขับเคลื่อนการอักเสบ แผงตัวบ่งชี้หลายชนิด ซึ่งรวมถึง SA-β-gal, p16/p21, γH2AX, lamin B1 และไซโตไคน์ SASP เป็นพื้นฐานการประเมินที่มั่นคง [4, 7]

กรอบการทำงานที่จำลองขึ้นนี้จัดแนวชุดสารอาหารเชิงหน้าที่เข้ากับโมดูลการเสื่อมสภาพในเชิงแนวคิด (การกำจัด, การยับยั้ง SASP และการฟื้นฟูเมตาบอลิซึม) และแสดงให้เห็นว่าการทำงานร่วมกันสามารถประเมินได้อย่างไรโดยใช้นิยามตามผลลัพธ์จากการวิจัยสารอาหารเชิงหน้าที่ [5, 17]

Author Contributions

• Conceptualization: [Initials]
• Methodology: [Initials]
• Formal analysis: [Initials]
• Writing—original draft: [Initials]
• Writing—review & editing: [Initials]
• Supervision: [Initials] [1]

Funding

งานวิจัยนี้ไม่ได้รับเงินทุนภายนอก / ได้รับการสนับสนุนโดย [Grant numbers] [1]

Conflicts of Interest

ผู้เขียนประกาศว่าไม่มีความขัดแย้งทางผลประโยชน์ / [describe] [1]

Data Availability

ชุดข้อมูลจำลองทั้งหมดรวมอยู่ในตารางผลลัพธ์ โค้ดและเทมเพลตมีให้เมื่อร้องขอ / ที่ [repository] [1]