
Geroprotectors(抗衰老药)anti-aging drugs
抗衰老药物是一种降低衰老速度,延长寿命的药物。目前还没有临床证明的人类老年保护剂,因此我们讨论了已被证明可以延长模型生物寿命的潜在候选药物。
例如,槲皮素、白藜芦醇、亚精胺、姜黄素和萝卜硫素等天然化合物已被报道可以增加酵母、线虫、苍蝇和小鼠[2]等模型的寿命。其他作者特别关注药物,如雷帕霉素、senolytics、二甲双胍、NAD+增强剂和锂,仅举几例。潜在的老年保护剂在网上数据库中有总结。Geroprotectors.org (http://geroprotectors.org/) [4] and DrugAge (http://genomics.senescence.info/drugs/) [5].
衰老符合国际疾病分类 (ICD) 的疾病标准 [6],在第11版 ICD 中纳入新的老年综合征将扩大潜在老年保护剂的临床试验列表,增加未来我们将看到获批作为老年保护剂的药剂的可能性。为了有意义地转化为广泛的人类使用,有必要的是,除了延长动物的寿命,这些化合物还应该增加健康寿命——‘健康度过的生命时期,没有衰老的慢性疾病和残疾。
在之前的一项研究中,我们提出了一套潜在的老年保护剂(Box 1)[8]的主要和次要选择标准,以及基于内稳态概念的老年保护因子的分类。
人们普遍认为,衰老是细胞和组织损伤逐渐累积的系统性反应,导致体内平衡能力的恶化。细胞和身体通过多种方式延缓损伤的积累,比如预防病变,修复病变,移除病变和更换无法修复的结构,下游补偿[1]。衰老主要是这些保护机制的失调,因此,潜在的衰老保护因子可以根据它们影响的衰老机制分为子类(表1)。然而,同样的化合物可以在几种途径上发挥作用,而且每种老年保护剂不限于单一的子类。
The primary selection criteria for potential geroprotectors were as follows:
(i) Extension of life in experiments with wild-type animal models. The geroprotector should prolong the life of the model
beyond the intact maximum lifespan by protecting it from one or more mechanisms of aging.
(ii) Improvement in molecular, cellular, and physiological biomarkers to a younger state or a reduction in the progression
of age-related changes in humans.
(iii) Most potential geroprotectors are preventive only when applied at relatively high concentrations. The lifespan-extending
dose should be several orders of magnitude less than the toxic dose.
(iv) Minimal side effects at the therapeutic dosage during chronic application.
(v) The potential benefit of taking a geroprotector may come after a long period. Potential geroprotectors should initially
improve some parameters of health-related quality of life, such as physical, mental, emotional, or social functioning of
the person.
The secondary selection criteria for potential geroprotectors were as follows:
(i) The target or mechanism of action of the geroprotector that extends the lifespan of the model organism should be
evolutionarily conserved.
(ii) Reproducibility of geroprotective effects on different model organisms increases the possibility that effects will also be
discovered in humans, even in the absence of a known conserved target.
(iii) Candidate geroprotectors should be able to delay the progression of one or several age-associated diseases in
humans.
(iv) Potential geroprotectors should increase organismal resistance to unfavorable environmental factors.
We applied these selection criteria to well-established [9] and new potential geroprotectors [121]. Further, we identified
groups of potential geroprotectors, based on their mechanisms of action, aimed at preventing or reversing the aging process.
潜在老年保护剂的主要筛选标准如下:
(i)野生型动物模型实验的寿命延长。老年保护器应该通过保护模型不受一种或多种老化机制的影响,将模型的寿命延长到完整的最大寿命之外。
(ii)改善分子、细胞和生理生物标记物,使其达到更年轻的状态,或减少人类年龄相关衰退变化的进展。
(iii)大多数潜在的老年保护剂只有在使用相对高浓度时才具有预防作用。延长寿命的剂量应比有毒剂量低几个数量级。
(iv)在长期应用过程中,治疗剂量的副作用最小。
(v)服用老年保护剂的潜在益处可能需要很长一段时间。潜在的老年保护剂最初应改善与健康相关的生活质量的一些参数,如人的身体、精神、情感或社会功能。
潜在老年保护剂的二级筛选标准如下:
(i)延长模型生物寿命的老年保护剂的作用靶点或作用机制应是进化保守的。
对不同模式生物的老年保护作用的可重复性增加了在人类身上也发现这种作用的可能性,即使没有已知的保守靶点。
(iii)候选老年保护剂应能够延缓人类一种或几种年龄相关疾病的进展。
(iv)潜在的老年保护剂应增加机体对不利环境因素的抵抗力。
我们将这些选择标准应用于已建立的和新的潜在老年保护因子。此外,我们根据它们的作用机制,确定了一些潜在的老年保护因子,旨在防止或逆转衰老过程。
为了确定各种模式生物和各种独立研究中衰老保护剂作用的重现性,我们分析了最新版本的DrugAge(Build 3)。在未参考统计学显著性的情况下进行分析,因为显著性值取决于寿命延长幅度和对照组寿命的差异。因此,我们认为,当老年保护者对寿命的影响程度极小时,负面结果也应被视为进一步验证老年保护者效应的尝试。
为了确定哪些老年保护剂在不同的研究中得到了独立确认,我们统计了每种老年保护剂的不同PubMed id的数量,以下简称为单一/不同研究的数量。我们观察到,在DrugAge中绝大多数潜在的老年保护剂只在一项研究中得到验证(图1А,B)。白藜芦醇、雷帕霉素、姜黄素、二甲双胍和维生素E是最大量不同研究的老年保护剂。

不幸的是,这些观察结果似乎表明,对于大多数潜在的老年保护剂,对其效果进行多种不同的研究并不是常见的做法。相反,在大多数情况下,老年人保护剂对寿命的潜在影响仅在单一研究中进行过,偶尔会针对不同或相似的剂量进行多次验证
Table 1. Classification of potential geroprotectors based on their aging mechanismsa

缩写:AGE,高级糖基化最终产物;dPUFAs,氘化多不饱和脂肪酸;PGC-1α,过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活物-1α;PI3K,磷酸肌醇3激酶;PPAR,过氧化物酶体增殖物激活受体;RAGE,晚期糖基化最终产物受体;TORC1, TOR复合体1
Intraspecies reproducibility of geroprotective effects
老年保护作用的种内重现性
此外,在同一物种中,老年保护剂的效果应该在不同的研究中得到重复。我们观察到,类似于我们上面讨论的,大多数老年保护剂对每个物种只有一项研究。就单个物种而言,白藜芦醇再次拥有最多的独特研究(图2)。此外,秀丽隐杆线虫似乎是拥有最多研究的模式生物。
除了种内重现性,我们还在不同的研究中寻找重复的老年保护效应。为此,暂且不论剂量和种类,本研究统计了使用重复性最高的老年保护剂治疗后,平均寿命变化的分布(图3)。在不同的研究中,研究最广泛的化合物白藜芦醇的寿命影响显示出很大的差异,而咖啡因显示出更大的差异结果。在多项研究中,雷帕霉素和维生素E的结果更加一致,对寿命产生了类似的影响。鉴于此,雷帕霉素和维生素E作为潜在的老年保护剂是有充分理由的。
我们还分析了在不同研究中重复剂量的化合物的效果。与我们之前观察到的类似,白藜芦醇对寿命的影响似乎在不同的研究中有很大差异,即使在相似的剂量下(图3)。相比之下,槲皮素和雷帕霉素在相似的剂量下对寿命的影响似乎最一致,使它们成为老年保护剂的可靠候选人。
(对以上内容做一个总结,作者统计了那些有报道的抗衰老药物,大多数只被报道过一次,然后再统计了在不同模式生物的实验中有效的药物,进一步统计了在相同剂量下延长寿命的浮动情况,得出的结果是雷帕霉素的维生素E效果比较稳定,在多数实验中都有效)
Reproducibility of geroprotective effects in a dose- and species-dependent manner
以剂量和物种依赖方式的老年保护作用的可重复性
最后,我们希望解释剂量和物种在老年保护剂引起的寿命变化中所起的作用。不幸的是,根据DrugAge,所有老年保护剂和剂量的组合仅有关于一种模式生物的信息。我们需要在其他模型上进行独立确认。这并不是说 DrugAge 在不同模型中没有具有相似剂量的条目,而是大多数条目仅参考单个研究。此外,DrugAge是一个手动管理的数据库,因此,可能缺乏近期研究的信息。然而,DrugAge中包含的数据使我们能够得出关于老年保护者研究中一般前景的结论
Drugs targeting the aging mechanism
Oxidation prevention
Free radical scavengers and antioxidants
慢性炎症、缺陷线粒体的积累、重金属的积累、内源性抗氧化剂的表达减少、自噬效率降低、蛋白酶体降解和线粒体LON蛋白酶活性都可能导致氧化大分子的数量随着年龄的增长而增加。抗氧化剂可以是内源性的(超氧化物歧化酶,过氧化氢酶,谷胱甘肽过氧化物酶,谷胱甘肽)或外源性的[10]。最近的一项系统综述和荟萃分析显示,较高的水果和蔬菜饮食摄入量和/或血液中外源抗氧化剂的浓度,如维生素C、类胡萝卜素和α-生育酚,与降低心血管疾病、总癌症和全因死亡率[11]相关。
10. Liguori, I. et al. (2018) Oxidative stress, aging, and diseases.Clin. Interv. Aging 13, 757–772
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然而,这类食物含有广泛的活性物质,不仅限于抗氧化剂。此外,在抗氧化药物给药试验中很少观察到有益作用。例如,全身服用膜抗氧化剂如维生素E和硒不会影响死亡率。
从当代的观点来看,体内抗氧化剂不应该直接清除活性氧(ROS),而是作为一种外源性生物制剂,通过核因子红系2相关因子2 nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2)途径诱导先天抗氧化酶的表达。在我们之前的研究中,类胡萝卜素褐藻黄质在成纤维细胞中产生了明显的抗氧化作用。转录组数据显示NRF2/抗氧化剂反应元件(ARE)通路[13]相关基因表达增加。相比之下,过量的外源性直接抗氧化剂的补充是没有好处的,因为它可以抑制这种应激反应,并在高浓度下起促氧化作用[14,15]。此外,外源性抗氧化剂在生理上很难清除体内所有的活性自由基(如羟基自由基),其效率往往不如内源性酶促抗氧化剂[14]。尽管如此,一些针对特定年龄相关疾病的药物的三期临床试验正在启动(例如,用于干眼病的线粒体抗氧化剂SkQ1)
13.Guvatova, Z. et al. (2020) Protective effects of carotenoidfucoxanthin in fibroblasts cellular senescence. Mech. AgeingDev. 189, 111260
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Deuterated polyunsaturated fatty acids
氘化多不饱和脂肪酸
ROS能够诱导脂质过氧化(LPO),在这个过程中氧化剂攻击含有C-C双键的脂质,特别是多不饱和脂肪酸(PUFAs)[16]。LPO、衰老过程和衰老相关疾病之间的关系已被广泛研究。
Retrotope是一家致力于用同位素氘取代碳双键上的氢原子,以化学方式强化必需脂肪酸的公司。补充氘化PUFAs (dPUFAs)可减轻秀丽隐杆线虫的氧化应激,延长其寿命。在亨廷顿氏舞蹈病[18]小鼠模型中,强化亚油酸降低了LPO并减轻了认知障碍。dPUFA在弗里德里奇共济失调(FRDA)患者中的随机临床试验目前正在进行中。FRDA是由编码线粒体铁结合蛋白frataxin的FXN基因突变引起的。frataxin的表达减少导致铁的不平衡,引发LPO,导致氧化应激增加和线粒体功能障碍。
自噬诱导物和蛋白酶体激活物的调节
蛋白质清除系统中与衰老相关的缺陷在蛋白质聚集物的逐渐积累中起着至关重要的作用。在蛋白质降解系统中,核内体-自噬体-溶酶体途径(Box 2)是主要的降解机制,特别是对大型蛋白质聚集体[20]。
20. Koh, J.-Y. et al. (2019) Lysosomal dysfunction in proteinopathicneurodegenerative disorders: possible therapeutic roles ofcAMP and zinc. Mol. Brain 12, 18
蛋白质平衡的丧失是衰老的主要标志之一。随着年龄的增长,受损、错误折叠或交联的蛋白质聚集在一起。核oporins、胶原蛋白和弹性蛋白等长寿蛋白的聚集尤其常见,因为它们会随着时间的推移发生广泛的修饰,导致功能丧失、不溶性和蛋白质水解消化能力下降[122]。修饰的例子包括糖氧化、氨基酸残基的外消旋化、交联、氨甲酰化、羰基化、硝化、氯化和4-羟基-2-壬烯醛修饰。
随着年龄的增长,由于蛋白酶体降解、自噬和线粒体LON蛋白酶诱导能力受损,受损蛋白的清除减少。由此产生的内质网(ER)应激导致细胞衰老、凋亡和炎症。
自噬是蛋白质平衡的重要过程,也是生命周期干预的终点之一。作为自噬的结果,细胞降解蛋白质聚集物和受损的细胞器,这允许在发育的关键时期和对与细胞饥饿相关的应激反应中释放氨基酸来重新合成蛋白质。同时,清除细胞中不必要的结构。自噬在应激下支持细胞内稳态,其随年龄的减少有助于在衰老和年龄相关疾病中受损大分子和细胞器的积累[123]。
122. Toyama, B.H. and Hetzer, M.W. (2013) Protein homeostasis:live long, won’t prosper. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 14, 55–61123. Barbosa, M.C. et al. (2018) Hallmarks of aging: an autophagicperspective. Front. Endocrinol. 9, 790
一些具有延长生命作用的化合物是自噬诱导剂,如VPS34 pi3激酶抑制剂(LY 294002,渥曼宁),组蛋白去乙酰化酶(HDACs) (trichostatin A, β羟丁酸),丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)(亚精胺),TOR复合体1 (TORC1)(雷帕霉素,依维莫司),以及amp激活激酶的激活剂(二甲双胍,白藜芦醇)[21,22]。其中一些有很大的潜力在未来转移到人类身上;例如,天然多胺亚精胺在衰老动物模型和人类[23]中显示出明显的神经和心脏保护作用。
随着年龄的增长,溶酶体pH失调[24],因此,通过使用PDE抑制剂和Zn2+离子载体,或通过诱导V-ATPase(一种负责降低溶酶体pH的酶)来增加细胞中cAMP和游离锌水平,可能有利于使溶酶体pH正常化[20],作为一种增加自噬的方法。
除了自噬,蛋白酶体活性也随着年龄的增长而下降[25]。通过小分子激活蛋白酶体有不同的方式,包括p38 MAPK抑制,尽管这些分子往往是非特异性的[26]。对各种分子的筛选揭示了一些新的小分子候选物;然而,它们的保护电位尚不清楚[27]。
Anti-glycation agents and advanced glycation end product crosslink breakers
抗糖化剂和高级糖化终产物交联破胶剂
糖基化是一种非常常见的蛋白质修饰,导致有害的晚期糖基化终产物(AGEs)的形成。几种植物衍生的酚类化合物,其中许多在动物模型中延长了寿命([28,29]中综述),具有抗糖基化性质[30]。实例包括可防止AGE诱导的胶原交联并保护细胞免受氧化损伤的车布力酸[31]、可延长秀丽隐杆线虫寿命的阿魏酸和苦味酸[32],以及在一项研究中可减少AGE形成的迷迭香酸和鼠尾草酸,以及体外甲基乙二醛和羰基化蛋白质的浓度达90%[33]。
这些酚类化合物抑制AGE形成的能力至少部分依赖于金属螯合[34]。因此,非酚金属螯合剂是潜在的保护糖基化剂。其中包括延长秀丽隐杆线虫寿命的EDTA和延长大鼠寿命的硫辛酸[35,36]。
然而,并非所有的抗糖基化剂都是金属螯合剂。具有O-乙酰基的化合物具有很强的抗糖基化活性,据报道可以乙酰化并保护蛋白质的赖氨酸残基[37]。AGE交联破胶剂包括噻唑鎓衍生物,如N-苯乙酰基噻唑鎓溴化物(PTB)和阿拉格溴(ALT-711),吡啶鎓衍生物如TRC4186和TRC4149可以分解二酮化合物[38]。Revel Pharmaceuticals已开始资助筛选能够破坏葡糖环交联的候选治疗酶
细胞外基质转换刺激因子
胶原是结缔组织的主要蛋白质。衰老相关的胶原改变(如矿化和AGE修饰)会降低胶原纤维的结构和机械完整性,以及基质金属蛋白酶进行组织重塑的能力[39]。值得注意的是,许多遗传、营养和药理学长寿干预措施延缓了与年龄相关的胶原蛋白表达下降[40]40. Ewald, C.Y. et al. (2015) Dauer-independent insulin/IGF-1-signalling implicates collagen remodelling in longevity. Nature519, 97–101
动脉壁的弹性纤维由弹性蛋白组成,负责大动脉的顺应性。动脉弹性蛋白通常仅在青春期早期合成,但米诺地尔已显示能刺激高血压成年大鼠主动脉中弹性蛋白的表达[41]
Suppression of genomic instability Retrotransposition inhibitors
抑制基因组不稳定性 逆转录酶抑制剂
逆转录转座元件(RTE)是衰老相关基因组不稳定性的主要原因,可导致表观遗传变化和细胞衰老[42,43]。RTE激活也可导致炎症性抗病毒反应[44]。I型干扰素(IFN-I)反应是晚期衰老的一种表型,有助于维持衰老相关的分泌表型。用核苷逆转录酶抑制剂拉米夫定治疗老年小鼠,下调IFN-I激活和炎症[44]。这类药物消除了老年sirtuin 6(SIRT6)缺陷细胞中的IFN-I反应,并显著改善了SIRT6敲除小鼠的健康和寿命,这些小鼠表现出严重的寿命缩短、生长迟缓和1型长散布核元素(LINE1)活性高度升高[45]。
端粒稳定剂
端粒逐渐缩短是大多数人类体细胞中不完全复制和端粒酶失活导致的与年龄相关的基因组不稳定性的一部分[46]。端粒功能障碍通过p53依赖性方式下调肝脏中的sirtuins(NAD依赖性HDAC)。通过补充烟酰胺单核苷酸(NMN)增加NAD+可稳定端粒并减少DNA损伤,进而改善小鼠模型中的肝纤维化[47]。
表观遗传药物
在衰老过程中,表观遗传发生了明显的变化和积累。这是年龄依赖性全局DNA低甲基化、DNA的基因特异性高甲基化和染色质重塑的结果[48]。sirtuin的激活剂是HDAC的一个家族,被广泛讨论为潜在的geroprotectors。然而,它们的影响仍有争议[49]。
与sirtuins相比,其他HDAC在长寿方面具有相反的效果。
HDAC1的邻位基因Rpd3的表达减少,延长了酵母、蠕虫和果蝇的寿命,因此这种酶的抑制剂可能是潜在的geroprotector[50]。
在第一项基于表观遗传时钟的人类临床研究中,与对照组相比,在治疗12个月后,重组人生长激素(rhGH)、脱氢表雄酮(DHEA)和二甲双胍的联合治疗可减少表观遗传衰老约2.5年[51]。
有趣的是,在NU-AGE试点研究中,1年的地中海饮食被报道为促进表观遗传年轻化[52]。
Regulation of mitochondrial function
线粒体功能的调节
线粒体兴奋(mitorothomesis)是一种低浓度、非细胞毒性ROS刺激线粒体稳态和质量控制过程(如线粒体吞噬)的过程[53]。
根据兴奋理论,小剂量的损伤可以激活应激反应,从而修复并抵消负面影响。然而,剂量的进一步增加会导致保护机制的耗尽和损伤的累积。
二甲双胍通过选择性地使复合物I中的氧化还原域和质子转移域去耦来抑制能量转导。这导致线粒体NADH/NAD+偶联的氧化,而不会引发线粒体退化[54]。二甲双胍通过过氧化物酶体蛋白PRDX-2通过促分裂延长秀丽隐杆线虫的寿命[55]。尽管二甲双胍被广泛称为糖尿病治疗剂,但多项试验表明二甲双胍在非糖尿病患者中具有积极作用[56–58]。二甲双胍已显示出对多种疾病的益处,包括糖尿病、癌症、肥胖症、肝病、心血管疾病和肾脏疾病([59]中综述)59. Lv, Z. and Guo, Y. (2020) Metformin and its benefits for variousdiseases. Front. Endocrinol. 11, 191
二甲双胍的使用与2019年冠状病毒病(COVID-19)患者死亡率的降低相关[60]。鉴于这些有希望的结果,第一项评估延缓虚弱的药理学方法的临床试验——二甲双胍靶向衰老(TAME)已经启动[61]。然而,二甲双胍作为一种预防性药物在无糖尿病人群中的应用仍存在争议[62]。根据综述,在没有糖尿病的人群中,它并不能降低患心血管疾病等疾病的风险[62]。其他研究表明,二甲双胍治疗不会减缓Horvath的表观遗传时钟[63],抑制老年人线粒体对有氧运动的适应[64],并减轻糖尿病前期患者运动的影响[65]。
黄连素是另一种能减缓细胞衰老并延长小鼠寿命的抗糖尿病化合物,也发挥其作为外源性促分裂素的作用[66]。禁食或生酮饮食(低碳水化合物和中等蛋白质)也会增加对线粒体呼吸的依赖,并通过酮β-羟基丁酸盐诱导促分裂[67]
Mitophagy inducers
线粒体吞噬诱导物
线粒体吞噬促进线粒体池的更新,并防止受损线粒体的积累。随着年龄的增长,功能失调的线粒体数量增加会导致各种与年龄相关的疾病,如肌肉减少症和虚弱,以及阿尔茨海默病和帕金森病[68]。NAD+前体补充、尿石蛋白A(UroA)或放线素对线粒体吞噬的刺激已显示可逆转阿尔茨海默病模型中的记忆障碍[68]。UroA是一种天然代谢产物,由微生物群对鞣花酸(植物食品的一种成分)的作用产生,可以刺激老年动物的线粒体吞噬,改善肌肉健康[69]。UroA还改善了小鼠的全身胰岛素敏感性[69],延长了秀丽隐杆线虫和老年小鼠的寿命[70]。最近,进行了第一项临床试验,在4周的时间内,对久坐不动的健康人进行了UroA治疗。UroA证明了安全性和生物利用度,改变了骨骼肌线粒体基因的表达,并调节了血浆中的酰基肉碱[71]。
Drugs combating NAD+ depletion
抗NAD+耗竭的药物
NAD+已被证明通过DNA修复和表观遗传学在衰老中发挥独特作用[72]。黄酮类化合物木犀草素和木犀草醇能够抑制酶CD38,该酶导致细胞中NAD+的年龄相关性耗竭[73]。也许,这是我们在果蝇和秀丽隐杆线虫中观察到的木犀草素治疗改善寿命的机制之一[74]。烟酰胺核糖(NR)是NAD+前体。NR的摄入以剂量依赖的方式增加全血NAD+水平,无明显副作用[75]。与NR一样,NMN(烟酸NAD+生物合成的另一种中间体)[76]挽救了老年小鼠和大鼠的脑血管内皮功能并改善了认知功能[77]。
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Inhibition of aging-associated signaling pathways
Inhibitors of TORC1
TORC1整合了感知氨基酸和生长因子可用性的信号;它通过支持蛋白质生物合成、细胞周期进展和细胞代谢促进细胞生长。
此外,TORC1抑制自噬[78],并导致内质网(ER)应激[79]。
雷帕霉素是mTOR1的抑制剂,延长了模型生物的寿命[80]。有大量数据表明雷帕霉素及其类似物在人类年龄相关疾病中的积极作用[81–83]。AgelessRx与加州大学合作,正在启动雷帕霉素-PEARL(雷帕霉素长寿老化参与性评估)的双盲、随机、安慰剂对照远程医学临床试验(https://www.agelessrx.com/pearl). 然而,雷帕霉素和雷帕霉素有几个副作用,特别是在较高剂量下,其中大多数是相关的代谢缺陷,如高血糖、高血脂、胰岛素抵抗和糖尿病样症状[84]。84. Salmon, A.B. (2015) About-face on the metabolic side effectsof rapamycin. Oncotarget 6, 2585–2586
在啮齿类动物模型的一些研究中,雷帕霉素的长期治疗会导致葡萄糖稳态标志物受损[85]。加上雷帕霉素的一些免疫抑制和神经干细胞抑制[86]作用,所有这些副作用都限制了其作为一种热抗衰老药物的广泛应用
其他mTOR抑制剂也表现出保护性。RTB101是一种双磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/mTOR抑制剂。一项临床试验表明,催化抑制剂(BEZ235、dactolisib或RTB 101)与变构TORC1抑制剂(RAD001)的低剂量组合是安全的,并与药物启动研究后1年内老年受试者感染率的降低相关[87]。
Ras抑制剂
酵母中Ras/Cyr1/PKA通路活性降低的突变可以通过激活转录因子Ras/Cyr1/PKA和线粒体抗氧化酶Sod2来延长寿命和增加抗应激能力[88]。Ras-Erk-ETS信号在果蝇衰老过程中起着关键作用。直接降低Ras或Erk活性可延长寿命[89]。
抑制剂的组合
考虑到一些与衰老相关的信号通路部分重叠,通过组合不同的干预措施来达到相加或协同效应可能是有希望的。雷帕霉素与渥曼肽(PI3K抑制剂)联合使用可使果蝇的寿命延长23.4%[90]。Danilov, A. et al. (2013) Selective anticancer agents suppressaging in Drosophila. Oncotarget 4, 1507–1526
影响转化生长因子β (TGF-β)和IGF通路的药物可协同延长秀丽隐杆线虫的寿命[91]。91. Admasu, T.D. et al. (2018) Drug synergy slows aging and improves healthspan through IGF and SREBP lipid signaling.Dev. Cell 47, 67–79
同时抑制TGF-β/ ALK5/p-Smad 2,3和激活催产素/MAPK通路可增强老年小鼠的神经发生,减少神经炎症,改善认知能力,使肝脏和肌肉恢复活力,并减少表达p16的衰老细胞数量[92]。Mehdipour, M. et al. (2019) Rejuvenation of brain, liver andmuscle by simultaneous pharmacological modulation of twosignaling determinants, that change in opposite directionswith age. Aging (Albany NY) 11, 5628–5645
MAPK激酶(MEK)抑制剂曲美替尼、mTOR复合体1 (mTORC1)抑制剂雷帕霉素和糖原合成酶激酶-3 (GSK-3)抑制剂锂的三联药组合可增加果蝇的寿命[93]93. Castillo-Quan, J.I. et al. (2019) A triple drug combination targetingcomponents of the nutrient-sensing network maximizes longevity.Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 116, 20817–20819
话虽如此,这是一个需要更广泛研究的领域,因为结合小分子可能产生高度不可预测的影响。
Hormetins荷尔蒙激素
由于细胞修复机制的储备有限,大多数老年保护剂的效果相对较小。出于同样的原因,组合激素是没有用的。前面已经讨论过丝裂激素的例子。锂通过GSK-3/ nrf2依赖的激效促进长寿[94]。另外两种主要的老年保护剂亚精胺[95]和黄连素[96]在哺乳动物中相对高剂量时也是有毒的。事实上,即使不是全部,也有一些天然化合物,如多酚、异硫氰酸酯、萜类和多胺,通过激活应激反应因子,如FOXO3a、热休克转录因子1 (HSF-1)、AMPK或NRF-2,介导小剂量的激素反应。其中一种化合物是花椰菜衍生的萝卜硫素,它能激活NRF2通路,并能将秀丽隐杆线虫的寿命延长18.2% [97】97. Qi, Z. et al. (2021) Sulforaphane promotes C. elegans longevityand healthspan via DAF-16/DAF-2 insulin/IGF-1 signaling.Aging (Albany NY) 13, 1649–1670
Senolytics
Senolytics是一类消除衰老细胞,减缓衰老过程,改善心脏功能,延长健康寿命的新型药物[98]。目前有几十种候选化合物,它们已被证明对人体有效[99]。此前,达沙替尼和槲皮素联合作为senolytics在特发性肺纤维化(IPF)小鼠模型中效果良好[100]。在一项相同组合的临床研究中,受试者的肺功能、脆弱指数和健康状况没有变化。受试者的部分身体功能明显改善。这是一项小型试点研究,没有对照组或安慰剂组[101]。
UNITY生物技术公司此前通过移除小鼠衰老细胞实现了寿命延长,该公司在膝关节炎患者中进行了senolytic UBX0101的I期临床试验。该研究评估了疼痛,该药物在不同组中显示出相互矛盾的结果(https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03513016)。
Senostatics是防止衰老细胞积累引起的过度损伤的另一种有前途的方法。虽然还需要更多特异性的神经传导抑制蛋白[102],但神经传导抑制蛋白的一些初步治疗靶点已经被确定,如NF-κB、p38、GATA4、mTOR、BRD4和cGAS/STING。
观察到对槲皮素[103]和饮食限制[104]ampk介导的感觉抑制活性。
黄连素是一种能延长自然衰老小鼠寿命的感觉抑制剂,通过调节p16和cyclin蛋白的表达挽救了晚期细胞数量翻倍的衰老细胞[105]105. Dang, Y. et al. (2020) Berberine ameliorates cellular senescenceand extends the lifespan of mice via regulating p16 and cyclinprotein expression. Aging Cell 19, e13060
Antifibrotic agents
如前所述,衰老伴随着细胞外基质的表达和更新的减少。相比之下,大多数慢性炎症疾病的常见结局纤维化的特征是正常实质组织的结缔组织替代和过多的细胞外基质成分的积累[106]。然而,这似乎是一个矛盾,因为细胞外基质的随机非酶修饰会触发细胞衰老并驱动组织纤维化[106]。
年龄是IPF的主要危险因素之一[107]。吡非尼酮和尼intedanib可能延缓IPF的进展[108],有前景的临床试验正在进行或即将进行[109]。
肾小管间质纤维化在老化肾脏中增加。l -肉碱[110]或大黄提取物[111]的治疗已被证明可减缓该病的进展。
Immunomodulators免疫调节剂
免疫衰老和炎症有多种机制和靶点。在当前的大流行形势下,免疫衰老可能导致更严重的COVID-19结果。
一些潜在的老年保护因子具有显着的免疫调节特性。锂影响免疫的许多方面,包括B细胞、T细胞和巨噬细胞的活性,以及细胞因子水平[112]。NAD前体可缓解T细胞中功能失调的线粒体[113]。二甲双胍可减缓衰老相关炎症[114]。在一项针对糖尿病前期患者的随机、双盲、对照交叉试验中,阿卡波糖选择性调节肠道菌群以改善免疫系统[115]。115. Zhang, X. et al. (2017) Effects of acarbose on the gut microbiotaof prediabetic patients: a randomized, double-blind, controlledcrossover trial. Diabetes Ther. 8, 293–307
Prebiotics, metabiotics, and enterosorbents
益生元,代谢物和肠吸收剂
随着年龄的增长,肠道菌群多样性降低,促炎病原体比例增加[116]。一些结肠细菌产生具有潜在老年保护特性的物质,例如尿石素A、亚精胺、维生素K2和短链脂肪酸(SCFAs)。维生素K2有助于钙在骨骼中的保留,降低骨质疏松和心血管疾病的风险,因此是一种强有力的老年保护候选者[117]。117. Schwalfenberg, G.K. (2017) Vitamins K1 and K2: the emerginggroup of vitamins required for human health. J. Nutr. Metab.2017, 6254836
SCFAs丙酸和丁酸是由梭状芽胞杆菌和拟杆菌通过大肠内的植物纤维发酵产生的。它们是肠上皮细胞和脑细胞的能量代谢物。丁酸盐和膳食纤维都可以被认为是潜在的老年保护剂,因为它们可以改善与衰老相关的神经炎症[118]118. Matt, S.M. et al. (2018) Butyrate and dietary soluble fiberimprove neuroinflammation associated with aging in mice.Front. Immunol. 9, 1832,并降低结肠癌的风险[119]。其他益生元也有类似的效果。具体来说,富含10%低聚果糖的菊粉益生元改变了小鼠的肠道菌群分布,从而逆转了应激诱导的免疫启动和神经炎症[120]。
conclusion:
尽管有许多已知的预防衰老的机制,但许多种类的老年保护剂的研究很少,甚至在临床前水平。然而,很难得出任何深远的结论,因为没有足够的数据来满足老年人保护剂的必要的主要标准(见悬而未决的问题)。例如,从长远来看,副作用可能会超过潜在的好处。有一些潜在的老年保护剂在模型中显示出了良好的结果,但这些结果必须在具有人类衰老和死亡率生物标志物的安慰剂对照、盲法、多中心临床研究中得到证实。
因为老年保护的目标是延长健康期,所以治疗应该在任何慢性疾病出现之前就开始,并且应该推迟与年龄相关的第一个慢性疾病的发作。
然而,获得这样一项研究的许可(无适应症)更为困难,特别是因为一些被考虑的药物,尽管临床使用相对广泛,但有严重的副作用(如EDTA、雷帕霉素)。
目前,我们不应该谈论衰老保护剂,而应该谈论衰老抑制剂,因为在最好的情况下,我们知道如何减缓,但不知道如何预防衰老的某些表现。相比之下,在未来,有望出现一系列潜在的抗衰老疗法