SUBSTANCJE ODDZIA Ł UJ Ą CE NA PROCES SENESCENCJI KOMÓRKOWEJ
Wioleta Faruga-Lewicka
Magdalena Rost-Roszkowska
W ostatnich latach rosnące zainteresowanie rolą komórek senescentnych w procesach starzenia oraz rozwoju chorób związanych z wiekiem doprowadziło do wyodrębnienia nowej klasy interwencji farmakologicznych, określanych mianem senoterapeutyków.
Komórki senescentne powstają w odpowiedzi na różnorodne bodźce stresowe, takie jak uszkodzenia DNA, skracanie telomerów, stres oksydacyjny czy aktywacja onkogenów, i charakteryzują się trwałym zahamowaniem cyklu komórkowego przy zachowaniu aktywności metabolicznej. Istotną cechą tych komórek jest rozwój fenotypu sekrecyjnego związanego z senescencją (SASP, Senescence-Associated Secretory Phenotype), który obejmuje wydzielanie cytokin prozapalnych, chemokin, czynników wzrostowych oraz enzymów degradujących macierz zewnątrzkomórkową. Długotrwała akumulacja komórek senescentnych w tkankach prowadzi do przewlekłego stanu zapalnego, zaburzeń homeostazy tkankowej oraz progresji licznych chorób degeneracyjnych.
W terapii stosuje się dwie główne grupy związków oddziałujących na komórki senescentne: senolityki oraz senomorfiki.
Senolityki to klasa substancji zdolnych do selektywnej eliminacji komórek senescentnych poprzez indukcję apoptozy, przy względnym oszczędzeniu komórek prawidłowych. Mechanizm ich działania opiera się na wykorzystaniu specyficznej zależności komórek senescentnych od szlaków antyapoptotycznych, określanych zbiorczo jako SCAP (ang. Senescent Cell Anti-Apoptotic Pathways).
7. Substancje oddziałujące na proces senescencji komórkowej
W warunkach przewlekłego stresu i wysokiej aktywności SASP komórki senescentne wykazują nadekspresję białek wspomagających przeżycie, takich jak BCL-2, BCL-xL czy MCL-1, a także zwiększa się aktywność szlaków PI3K/AKT, MAPK oraz sygnalizacji zależnej od p53 i FOXO. Dzięki temu komórki unikają apoptozy pomimo obecności silnych sygnałów proapoptotycznych.
Senolityki działają poprzez farmakologiczną inhibicję wymienionych mechanizmów ochronnych, prowadząc do destabilizacji równowagi pomiędzy sygnałami przeżycia i śmierci komórkowej. Przykładem takiego działania jest blokowanie białek z rodziny BCL-2, co sprzyja aktywacji mitochondrialnej ścieżki apoptozy.
Inne związki zaburzają sygnalizację kinaz tyrozynowych, oddziałują na interakcje FOXO4–p53 lub modulują homeostazę mitochondrialną, co w konsekwencji skutkuje selektywną eliminacją komórek senescentnych. Istotną cechą senolityków jest możliwość ich okresowego stosowania w schemacie hit-and-run, ponieważ usunięcie nagromadzonych komórek senescentnych wywiera długotrwały efekt biologiczny bez konieczności ciągłej ekspozycji na lek.
W przeciwieństwie do senolityków, senomorfiki nie prowadzą do bezpośredniej eliminacji komórek senescentnych, lecz modyfikują ich fenotyp funkcjonalny. Głównym celem działania tej grupy związków jest ograniczenie negatywnych efektów związanych z SASP oraz redukcja przewlekłego stanu zapalnego indukowanego przez komórki starzejące się. Senomorfiki wpływają na kluczowe szlaki sygnałowe regulujące transkrypcję i translację mediatorów prozapalnych, takie jak mTOR, NF-κB, JAK/STAT oraz p38 MAPK.
Hamowanie kompleksu mTORC1 prowadzi do zmniejszenia syntezy białek oraz obniżenia aktywności translacyjnej komórek senescentnych, co skutkuje redukcją wydzielania cytokin i czynników wzrostowych. Z kolei modulacja szlaku JAK/STAT ogranicza autokrynną i parakrynną sygnalizację zapalną, stabilizując mikrośrodowisko tkankowe. Niektóre senomorfiki wykazują również działanie antyoksydacyjne i wpływają na homeostazę mitochondrialną, co przyczynia się do obniżenia poziomu reaktywnych form tlenu i zmniejszenia stresu komórkowego.
Istotną zaletą senomorfików jest możliwość utrzymania przy życiu komórek senescentnych w sytuacjach, w których pełnią one przejściowo funkcje fizjologiczne, np. podczas gojenia ran, regeneracji tkanek czy remodelowania macierzy zewnątrzkomórkowej. W takich warunkach całkowita eliminacja tych komórek mogłaby prowadzić do zaburzeń procesów naprawczych, natomiast modulacja ich fenotypu umożliwia ograniczenie efektów patogennych przy zachowaniu funkcji adaptacyjnych.
Na schemacie (Ryc. 7.1.) przedstawiono klasyfikację senoterapeutyków, które zostały omówione w kolejnych podrozdziałach.
SENOTERAPEUTYKI
ENOLITYKI SENOMORFIKI
•dasatinib
•kwercetyna
•fisetyna
•piperlongumina
Ryc. 7.1.
Klasyfikacja senoterapeutyków
7.1. SENOLITYKI
7.1.1. Dasa nib
•rapamycyna
•resweratrol
•galusan
•epigallokatechiny
Dasatinib jest syntetycznym inhibitorem kinaz tyrozynowych szeroko stosowanym w terapii hematologicznej, przede wszystkim w leczeniu przewlekłej białaczki szpikowej (CML) oraz ostrej białaczki limfoblastycznej (ALL) z obecnością chromosomu Philadelphia. W przebiegu obu tych chorób stymulowana jest konstytutywna aktywność kinazy BCR-ABL, prowadząca do niekontrolowanej proliferacji i przeżycia komórek nowotworowych. W odróżnieniu od pierwszej generacji inhibitorów kinaz tyrozynowych, do których należy imatynib, dasatinib wykazuje zdolność wiązania zarówno aktywnej, jak i nieaktywnej konformacji domeny kinazy BCR-ABL, a dodatkowo hamuje szereg innych kinaz, w tym przedstawicieli rodziny Src, c-Kit, EphA2 oraz PDGFRβ, co poszerza jego spektrum działania molekularnego. Mechanizm molekularny działania dasatinibu jako leku przeciwnowotworowego polega na kompetencyjnym blokowaniu miejsca wiązania ATP w kinazach tyrozynowych. Skutkuje to zahamowaniem fosforylacji białek sygnałowych odpowiedzialnych za proliferację, migrację i przeżycie komórek. W efekcie dasatinib indukuje zatrzymanie cyklu komórkowego i apoptozę komórek z aberrantną aktywnością kinaz, szczególnie tych zależnych od BCR-ABL, co stanowi podstawę jego skuteczności w leczeniu chorób hematologicznych. Poza zastosowaniem klinicznym w onkologii dasatinib może być używany jako jeden z pierwszych związków o potencjale senolitycznym. W badaniach przedklinicznych wykazano, że dasatinib selektywnie indukuje apoptozę wybranych populacji komórek senescentnych, w szczególności prekursorskich adipocytów, które akumulują się w tkankach wraz z wiekiem i w warunkach metabolicznych zaburzeń.
7. Substancje oddziałujące na proces senescencji komórkowej
Mechanizm ten wiąże się z jego zdolnością do hamowania proprzeżyciowych sygnałów kinazowych, które są nadmiernie aktywne w komórkach senescentnych i zabezpieczają je przed śmiercią komórkową pomimo chronicznego stresu. W modelach eksperymentalnych leczenie z zastosowaniem dasatinibu prowadziło do redukcji markerów senescencji i poprawy funkcji tkankowej, szczególnie gdy był stosowany w połączeniu z innymi senolitykami, takimi jak flawonoid kwercetyna, co rozszerza spektrum oddziaływania na różne typy komórek senescentnych.
Warto podkreślić, że działalność senolityczna dasatinibu jest komórkowo specyficzna – choć jest efektywny wobec komórek tłuszczowych i ich prekursorów, jego działanie w izolacji może być ograniczone w odniesieniu do innych fenotypów senescencyjnych. Z tego powodu w literaturze naukowej często opisuje się stosowanie dasatinibu w terapii kombinowanej, w której oddziałuje na określone proprzeżyciowe szlaki kinazowe, natomiast drugi składnik kompozytu celuje w inne mechanizmy antyapoptotyczne.
Jako lek zatwierdzony do terapii nowotworowych dasatinib posiada rozbudowany profil farmakokinetyczny i toksykologiczny – jego zastosowanie kliniczne wiąże się z ryzykiem działań niepożądanych, takich jak supresja szpiku, zaburzenia hematologiczne, wysięki opłucnowe czy objawy kardiotoksyczne. Te czynniki muszą być brane pod uwagę również w kontekście badań nad jego wykorzystaniem senolitycznym, szczególnie przy rozważaniu translacji tych podejść do terapii starzenia bądź chorób związanych z akumulacją komórek senescentnych.
Dasatinib jest przykładem wielofunkcyjnego inhibitora kinaz tyrozynowych o stabilnej pozycji klinicznej w onkologii, który dzięki swoim właściwościom molekularnym stał się jednym z filarów badań nad senolitykami. Jego zdolność do selektywnego indukowania apoptozy w niektórych populacjach komórek senescentnych otworzyła nowe kierunki rozwoju geroprotekcji i terapii chorób związanych z wiekiem, choć dalsze badania nad bezpieczeństwem i specyfiką działania pozostają kluczowe dla jego przyszłych zastosowań nieonkologicznych.
7.1.2. Kwercetyna
Kwercetyna jest naturalnym związkiem polifenolowym należącym do grupy flawonoli, który powszechnie występuje w roślinach i licznych produktach spożywczych, takich jak cebula, jabłka, winogrona czy zielona herbata. Chemicznie jest aglikonem szeregu glikozydów flawonoidowych, w których postaci występuje w przyrodzie, i charakteryzuje się potencjałem przeciwutleniającym, przeciwzapalnym oraz modulującym liczne szlaki sygnałowe w komórkach.
W ostatnich latach kwercetyna zyskała uwagę w biologii starzenia jako jeden z naturalnych związków o potencjalnej aktywności senolitycznej, czyli zdolności do selektywnego eliminowania komórek senescentnych. W modelach przed-
klinicznych prowadzonych in vitro wykazano, że kwercetyna może redukować liczbę komórek z cechami senescencji, m.in. obniżając odsetek komórek pozytywnych w teście β-galaktozydazy związanej z senescencją (SA-β-gal) oraz zmniejszając akumulację reaktywnych form tlenu (ROS) i ekspresję prozapalnych cytokin. Mechanistycznie aktywność kwercetyny jako senolityku jest wielowymiarowa.
Jednym z kluczowych efektów jej działania jest modulacja szlaków antyapoptotycznych, które w komórkach senescentnych są nadmiernie aktywne i zabezpieczają je przed śmiercią komórkową pomimo obecności silnych sygnałów stresowych. Kwercetyna wykazuje zdolność do wiązania białek antyapoptotycznych z rodziny
BCL-2/BCL-xL i inhibicji ich funkcji, co sprzyja odłączeniu czynników proapoptotycznych, takich jak Bax, i ułatwia aktywację kaskady kaspaz prowadzącej do apoptozy. Ponadto kwercetyna może obniżać ekspresję BCL-2 oraz modulować równowagę pomiędzy czynnikami pro- i antyapoptotycznymi, co dodatkowo sprzyja eliminacji komórek z fenotypem senescencyjnym.
Poza bezpośrednim wpływaniem na mechanizmy przeżycia, kwercetyna oddziałuje również na ścieżki sygnałowe związane z fenotypem sekrecyjnym SnC (SASP). Obniżenie aktywności NF-κB oraz redukcja ekspresji prozapalnych genów w komórkach traktowanych kwercetyną wskazują, że związek ten może tłumić zarówno profil zapalny, jak i stres oksydacyjny charakterystyczny dla komórek starzejących się. W modelach adipocytów po ekspozycji na stres oksydacyjny, kwercetyna nie tylko zmniejszała stężenie markerów senescencji, ale także modulowała ekspresję regulatorów transkrypcyjnych i drobnocząsteczkowych miRNA związanych z procesami zapalnymi i metabolicznymi.
W wielu badaniach przedklinicznych działanie kwercetyny najczęściej oceniane było w kombinacji z dasatinibem – oba związki wykazywały synergistyczne działanie senolityczne, skutkujące większą redukcją komórek senescentnych niż przy stosowaniu pojedynczego związku. Taka strategia łączenia senolityków o różnych mechanizmach działania – kwercetyny jako modulatora szlaków antyapoptotycznych i dasatinibu jako inhibitora kinaz tyrozynowych – może zwiększać zakres celowanych typów SnC oraz efektywność terapeutyczną.
Ważnym aspektem działania kwercetyny są również jej właściwości przeciwutleniające i przeciwzapalne, które przyczyniają się do ogólnego efektu ochronnego na poziomie tkanek i narządów, mimo że sama kwercetyna ma ograniczoną biodostępność po doustnym spożyciu. Jej metabolizm w organizmie prowadzi do wytworzenia glukuronidów, które dominują w osoczu oraz mogą różnić się aktywnością biologiczną od formy wolnej.
Należy podkreślić, że chociaż kwercetyna wykazuje obiecujące działanie jako senolityk in vitro i w modelach zwierzęcych, jej efektywność, specyficzność oraz profil toksyczności w kontekście klinicznym nadal wymagają dalszych badań. Dane wskazują, że aktywność senolityczna kwercetyny może być zależna od typu komórek oraz zastosowanego stężenia, a w niektórych modelach jej
7. Substancje oddziałujące na proces senescencji komórkowej
117
cytotoksyczność wobec komórek niestarzejących się obserwowano po podaniu bardziej stężonej dawki, co podkreśla konieczność precyzyjnego doboru warunków terapeutycznych.
7.1.3. Fisetyna
Fisetyna jest naturalnym flawonoidem z grupy flawonoli powszechnie występującym w wielu owocach i warzywach, w tym w truskawkach, jabłkach, winogronach, cebuli oraz owocach kaki. Związek ten charakteryzuje się wielokierunkową aktywnością biologiczną: posiada właściwości antyoksydacyjne, przeciwzapalne oraz moduluje szlaki sygnałowe regulujące proliferację i przeżycie komórek, co sprawia, że jest interesujący dla badań nad procesami starzenia i chorobami związanymi z wiekiem.
Mechanizm działania fisetyny jako potencjalnego senolityku jest wielokierunkowy i wiąże się z jej zdolnością do oddziaływania na kluczowe szlaki regulujące zarówno przeżycie, jak i fenotyp komórek starzejących się. Komórki senescentne, które kumulują się z wiekiem w wielu tkankach, wykazują oporność na apoptozę mimo obecności stresu oksydacyjnego i aktywnego fenotypu sekrecyjnego (SASP). Fisetyna, podobnie jak inne flawonoidy, może modulować aktywność białek zaangażowanych w utrzymanie równowagi redoks i sygnalizację komórkową, sprzyjając przywróceniu podatności na sygnały apoptotyczne i eliminacji komórek senescentnych w modelach eksperymentalnych.
Badania in vitro oraz in vivo wykazały, że fisetyna może selektywnie redukować populacje komórek senescentnych, obniżając liczbę komórek wykazujących aktywność β-galaktozydazy związanej z senescencją (SA-β-gal) oraz zmniejszając ekspresję prozapalnych cytokin i mediatorów SASP. W modelach zwierzęcych leczenie fisetyną skutkowało poprawą parametrów zdrowotnych. Zaobserwowano redukcję chronicznego stanu zapalnego, usprawnienie funkcji narządów oraz wydłużenie okresu zdrowego życia (healthspan), co wskazuje na potencjał fisetyny jako środka modyfikującego przebieg starzenia.
Do molekularnych mechanizmów działania fisetyny należy modulacja sygnałów regulujących stres oksydacyjny i homeostazę redoks, w tym wpływ na aktywność enzymów antyoksydacyjnych, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza i system glutationowy, co może obniżyć poziom wolnych rodników i zminimalizować stres oksydacyjny komórek. Jednocześnie fisetyna oddziałuje na kluczowe szlaki sygnałowe, takie jak mTOR, AMPK, oraz białka regulatorowe sirtuin, które są zaangażowane w odpowiedź komórek na stres metaboliczny i starzenie. Ta kombinacja efektów molekularnych sprzyja nie tylko redukcji fenotypów prozapalnych charakterystycznych dla SnC, ale również modulacji sygnałów wspomagających przeżycie, co czyni fisetynę związkiem o złożonym profilu biologicznym.
W senoterapii zaobserwowano, że fisetyna wykazuje również wysoką aktywność selektywną w stosunku do różnych typów komórek starzejących się, co w niektórych badaniach wydaje się przewyższać efektywność innych naturalnych senolityków, takich jak kwercetyna. W modelach zwierzęcych podawanie fisetyny wiązało się z redukcją stężenia markerów senescencji w wielu tkankach oraz z poprawą funkcji narządów, co koreluje z obserwowanym wydłużeniem życia w zdrowiu (healthspan).
Warto zaznaczyć, że większość dowodów działania fisetyny pochodzi z badań przedklinicznych na komórkach i modelach zwierzęcych, a dane kliniczne potwierdzające skuteczność i bezpieczeństwo jej zastosowania u ludzi są wciąż ograniczone. Z tego względu, mimo obiecujących wyników, konieczne są dalsze, dobrze zaprojektowane badania kliniczne, które pozwolą precyzyjnie ocenić farmakokinetykę, biodostępność, profil toksyczności oraz faktyczne efekty senolityczne fisetyny w warunkach terapeutycznych.
7.1.4. Piperlongumina
Piperlongumina (PL), znana także jako piplartyna, jest naturalnym amidem alkaloidowym izolowanym przede wszystkim z owoców rośliny Piper longum (długi pieprz), szeroko stosowanej w medycynie tradycyjnej. Była intensywnie badana pod względem wielu aktywności biologicznych, w tym właściwości antynowotworowych, przeciwzapalnych, a ostatnio również senolitycznych.
Na podstawie badań in vitro piperlongumina została zidentyfikowana jako potencjalny senolityczny związek naturalny, który selektywnie obniża przeżywalność komórek senescentnych w porównaniu z komórkami normalnymi. Zostało to wykazane poprzez zastosowanie fenotypowego przesiewu z biblioteką małych molekuł, gdzie PL wykazywała większą cytotoksyczność wobec fibroblastów ludzkich WI-38, w których senescencja była indukowana różnymi bodźcami, niż wobec komórek niestarzejących się. To selektywne działanie senolityczne objawiało się indukcją apoptozy w komórkach starzejących się.
Mechanizm molekularny piperlonguminy jako senolityku nie jest jeszcze w pełni poznany, lecz obecne dane literaturowe wskazują na kilka powiązanych procesów. W badaniach nad komórkami nowotworowymi PL była początkowo opisywana jako związek zwiększający poziomy reaktywnych form tlenu (ROS) poprzez oddziaływanie na mechanizmy redoks, choć ta zależność okazała się bardziej złożona. W modelach senescentnych obserwowano indukcję śmierci komórek, która częściowo wiązała się z generowaniem stresu oksydacyjnego, jednak liczne analogi piperlonguminy bez zdolności generowania ROS zachowywały aktywność cytotoksyczną, co sugeruje, że wzrost ROS niekoniecznie jest jedynym mechanizmem działania senolitycznego tego związku.
7. Substancje oddziałujące na proces senescencji komórkowej
119
Nowsze analizy wskazują, że piperlongumina może oddziaływać na specyficzne reakcje molekularne związane z odpornością komórek na stres oksydacyjny. Jednym z proponowanych mechanizmów jest oddziaływanie z białkiem OXR1 (oxidation resistance 1), które jest nasilone w komórkach senescentnych i odgrywa rolę w regulacji odpowiedzi antyoksydacyjnej. Piperlongumina wiąże i promuje degradację OXR1, co skutkuje obniżeniem ekspresji enzymów antyoksydacyjnych, takich jak katalaza czy peroksydaza glutationowa, co prowadzi do zwiększonej podatności komórek senescentnych na stres oksydacyjny, a w efekcie – do apoptozy.
Strukturalne modyfikacje piperlonguminy oraz badania nad jej analogami dostarczyły dalszych dowodów na to, że może być wzorcem do projektowania optymalnych senolityków.
Piperlongumina dodatkowo charakteryzuje się stosunkowo korzystnym profilem biologicznym jak na związki naturalne, dobrą biodostępnością i korzystnym profilem farmakokinetycznym w badaniach przedklinicznych, co czyni ją interesującym związkiem do zastosowań terapeutycznych. Pomimo obiecujących wyników badań przeprowadzonych na modelach komórkowych i zwierzęcych dane kliniczne dotyczące senolitycznego wykorzystania piperlonguminy u ludzi nadal są niepełne.
7.2. SENOMORFIKI
7.2.1. Rapamycyna
Rapamycyna (znana również jako sirolimus) jest makrolidowym związkiem naturalnym, który został pierwotnie wyizolowany z bakterii Streptomyces hygroscopicus znalezionych w próbkach gleby z Wyspy Wielkanocnej, czyli Rapa Nui (stąd nazwa substancji). Rapamycynę pierwotnie odkryto jako substancję o właściwościach przeciwgrzybiczych, a wkrótce po tym stała się lekiem o szerokim zastosowaniu klinicznym, przede wszystkim jako immunosupresant stosowany w transplantologii w celu zapobiegania odrzutom narządów poprzez hamowanie aktywacji limfocytów T i B oraz blokowanie ich proliferacji.
Mechanizm działania rapamycyny opiera się na specyficznej inhibicji kinazy serynowo-treoninowej mTOR (ang. mechanistic Target of Rapamycin), która stanowi centralny regulator wzrostu komórkowego, metabolizmu, translacji białek, proliferacji oraz odpowiedzi na czynniki odżywcze, stres i czynniki wzrostowe. Rapamycyna wiąże się z wewnątrzkomórkowym białkiem FKBP12, a następnie kompleks FKBP12/rapamycyna allosterycznie hamuje aktywność kompleksu mTORC1, co prowadzi do zahamowania fosforylacji jego dalszych mediatorów, takich jak S6K1 i 4E-BP1, kluczowych dla translacji białek i wzrostu komórki.
Badacze zajmujący się procesem starzenia i senoterapią szczególnie interesują się rapamycyną ze względu na jej wpływ na procesy związane z senescencją komórkową i fenotypem sekrecyjnym SASP. Aktywność mTOR jest ściśle powiązana z utrzymywaniem fenotypu SASP, m.in. przez promowanie translacji mRNA kluczowych sygnałów prozapalnych, w tym IL-1α, oraz przez hamowanie aktywności regulatorów degradujących mRNA cytokin. Inhibicja mTORC1 przez rapamycynę prowadzi zatem do zmniejszenia syntezy wielu prozapalnych czynników SASP, włącznie z IL-6 i IL-8, oraz do obniżenia prozapalnego stanu mikrośrodowiska tkankowego indukowanego przez komórki senescentne.
Rapamycyna, ze względu na jej zdolność modulowania aktywności mTOR, była jedynym zbadanym w warunkach eksperymentalnych środkiem farmakologicznym, który wydłużał lifespan takich modelowych organizmów jak drożdże, bezkręgowce, myszy. To sugeruje, że hamowanie szlaku mTOR może przeciwdziałać niekorzystnym skutkom starzenia i procesom przewlekłego stanu zapalnego wynikającym z wieku.
Warto zaznaczyć, że choć rapamycyna jest przedmiotem intensywnych badań na polu geroprotekcji oraz modulacji senescencji, jej stosowanie kliniczne u ludzi pozostaje nadal ograniczone, a dostępne dane wymagają dalszej walidacji w dobrze kontrolowanych warunkach klinicznych. Ponadto ze względu na działanie immunosupresyjne rapamycyny i potencjalne działania niepożądane, takie jak zaburzenia metaboliczne i podatność na infekcje, konieczne jest staranne rozważenie korzyści i ryzyka w każdej strategii terapeutycznej z wykorzystaniem tej substancji.
7.2.2. Resweratrol
Resweratrol jest naturalnym polifenolem z grupy stilbenów, który występuje w licznych roślinach, w tym przede wszystkim w skórce winogron, jagodach i orzeszkach ziemnych, a jego obecność została zidentyfikowana także w czerwonym winie. Substancja ta jest produkowana przez rośliny jako odpowiedź na stres oksydacyjny, infekcje patogenów oraz promieniowanie UV i od dawna przyciąga uwagę badaczy ze względu na szerokie spektrum aktywności biologicznej, obejmujące właściwości antyoksydacyjne, przeciwzapalne oraz modulujące metabolizm komórkowy.
W grupie senomorfików resweratrol jest klasyfikowany jako związek modulujący fenotyp sekrecyjny komórek senescentnych (SASP) oraz procesy zapalne związane z akumulacją takich komórek w tkankach. Mechanizmy jego działania są wielokierunkowe i obejmują oddziaływanie na kluczowe szlaki sygnałowe zaangażowane w regulację ekspresji mediatorów prozapalnych oraz w utrzymanie homeostazy redoks. W badaniach eksperymentalnych wykazano, że resweratrol może obniżać ekspresję markerów SASP, w tym prozapalnych cytokin takich jak IL-8 i TNF-α, jednocześnie zwiększając poziomy przeciwzapalnej IL-10, co przekłada się na osłabienie
7. Substancje oddziałujące na proces senescencji komórkowej
121
stanu zapalnego i opóźnienie procesów starzenia w modelach zwierzęcych. Analizy wykazały, że efekty te wynikają z aktywacji SIRT1 oraz tłumienia szlaku NF-κB, kluczowego czynnika transkrypcyjnego promującego produkcję cytokin SASP, co skutkuje modulacją transkrypcyjną odpowiedzi zapalnej w komórkach senescentnych.
Działanie resweratrolu jako senomorfiku to również rezultat jego zdolności do modyfikacji szlaków sygnałowych regulujących procesy starzenia i stres komórkowy (w tym aktywność enzymów deacetylujących i czynników odpowiedzialnych za odpowiedź na uszkodzenia DNA oraz stres oksydacyjny). W szczególności resweratrol wpływa na zwiększenie ekspresji SIRT1 – deacetylazy zależnej od NAD+, która oddziałuje na wiele procesów związanych z homeostazą metaboliczną, autofagią oraz redukcją prozapalnej aktywności NF-κB, co pośrednio tłumi wydzielanie SASP i zmniejsza stan zapalny w tkankach.
W modelach komórkowych i zwierzęcych resweratrol wykazywał również zdolność do hamowania przedwczesnej senescencji komórek, tzn. modulował odpowiedź stresową, m.in. poprzez aktywację telomerazy, regulację sygnałów PI3K/AKT oraz wpływ na metabolizm mitochondrialny. To skutkuje poprawą funkcji komórkowych i ograniczeniem akumulacji fenotypów starzeniowych. Badania wskazują również, że resweratrol zmniejsza aktywność β-galaktozydazy będącej markerem senescencji oraz koreluje z poprawą proliferacji komórek progenitorowych i opóźnieniem cech starzenia in vitro i in vivo. Pomimo licznych doniesień o potencjalnym zastosowaniu resweratrolu w modulacji fenotypów senescencyjnych jego profil farmakokinetyczny i biodostępność u ludzi pozostają wyzwaniem badawczym. Resweratrol jest szybko metabolizowany w wątrobie i jelitach do glukuronidów i siarczanów, co znacząco ogranicza jego stężenie w krwiobiegu po doustnym podaniu i może wpływać na efektywność jego działania w warunkach klinicznych. Ponadto wyniki badań klinicznych obrazujące jego wpływ na procesy starzenia wciąż są niejednoznaczne, co świadczy o potrzebie prowadzenia dalszych, dobrze zaprojektowanych badań na organizmie ludzkim.
7.2.3. Galusan epigallokatechiny
Galusan epigallokatechiny (Epigallocatechin-3-gallate, EGCG) jest naturalnym polifenolem z grupy flawonoidów, będącym jednym z głównych biologicznie aktywnych składników zielonej herbaty (Camellia sinensis). Chemicznie EGCG jest estrem epigallokatechiny i kwasu galusowego o bogatej strukturze hydroksylowej, która odpowiada za zdolność tego polifenolu do neutralizacji wolnych rodników i chelatowania jonów metali – to właściwości typowe dla silnych antyoksydantów. EGCG stanowi dużą część ogólnej zawartości katechin w zielonej herbacie i uważa się, że to kluczowy składnik biochemiczny odpowiadający za jej właściwości prozdrowotne.
Ze względu na swoją aktywność antyoksydacyjną i przeciwzapalną EGCG wpływa na wiele procesów biologicznych: ochrania komórki przed stresem oksydacyjnym, moduluje sygnały zapalne oraz wpływa na globalne szlaki sygnałowe regulujące homeostazę metaboliczną i odpowiedź na stres. W modelach eksperymentalnych EGCG hamuje produkcję prozapalnych cytokin, takich jak TNF-α czy
IL-6, i sprzyja aktywacji czynników antyoksydacyjnych, co przekłada się na redukcję przewlekłego stanu zapalnego oraz stresu oksydacyjnego w tkankach.
Mechanistycznie EGCG oddziałuje na wiele komórkowych szlaków sygnałowych. Badania wskazują, że związek ten może modyfikować aktywność kinaz i regulatorów transkrypcji, wpływać na sygnalizację Nrf2-Keap1, co sprzyja ekspresji enzymów antyoksydacyjnych, oraz modulować szlaki takie jak PI3K/AKT i mTOR, które regulują odpowiedź komórek na stres środowiskowy i metaboliczny. Takie działania mogą poprawić funkcje mitochondrialne, promować autofagię oraz stabilizować redoks w komórkach, co wpływa na proces starzenia i metabolizm.
EGCG pozostaje przedmiotem zainteresowania badaczy związków senomorficznych, ponieważ wykazuje zdolność tłumienia fenotypu sekrecyjnego komórek senescentnych (SASP) i modulowania komponentów prozapalnych środowiska tkankowego, mimo że bezpośrednio nie wywołuje apoptozy, co jest charakterystyczne dla senolityków. Oddziałując na NF-κB oraz inne szlaki związane z produkcją cytokin SASP, EGCG może łagodzić chroniczny stan zapalny oraz konsekwencje akumulacji komórek starzejących się, co pośrednio wpływa na mikrośrodowisko tkankowe i procesy starzenia.
Warto podkreślić, że EGCG łatwo ulega metabolizmowi i ma stosunkowo niską biodostępność po spożyciu doustnym, co stanowi wyzwanie dla efektywnego zastosowania klinicznego. Mimo to w licznych modelach in vitro i in vivo wykazano korzystny wpływ EGCG na funkcje układu sercowo-naczyniowego, nerwowego oraz metabolicznego, co wspiera dalsze badania nad zastosowaniem tej substancji jako suplementu o działaniu przeciwzapalnym i potencjalnym efekcie senomorficznym.
Bibliografia
Capasso L., De Masi L., Sirignano C., Maresca V., Basile A., Nebbioso A., Rigano D., Bontempo P., Epigallocatechin gallate (EGCG): pharmacological properties, biological activities and therapeutic potential, Molecules 2025; 30(3): 654.
Gadecka A., Nowak N., Bulanda E., Janiszewska D., Dudkowska M., Sikora E., Bielak-Zmijewska A., The senolytic cocktail, dasatinib and quercetin, impacts the chromatin structure of both young and senescent vascular smooth muscle cells, Geroscience 2025; 47(3): 3907–3925.
Laberge R.M., Sun Y., Orjalo A.V., Patil C.K., Freund A., Zhou L., Curran S.C., Davalos A.R., Wilson-Edell K.A., Liu S., Limbad C., Demaria M., Li P., Hubbard G.B., Ikeno Y., Javors M.,
7. Substancje oddziałujące na proces senescencji komórkowej
123
Desprez P.Y., Benz C.C., Kapahi P., Nelson P.S., Campisi J., MTOR regulates the protumorigenic senescence-associated secretory phenotype by promoting IL1A translation, Nat. Cell Biol. 2015; 17(8): 1049–1061.
Liu S., Zheng Z., Ji S., Liu T., Hou Y., Li S., Li G., Resveratrol reduces senescence-associated secretory phenotype by SIRT1/NF-κB pathway in gut of the annual fish Nothobranchius guentheri, Fish & Shellfish Immunol. 2018; 80: 473–479.
Medoro A., Davinelli S., Scuderi L., Scuderi G., Scapagnini G., Fragiotta S., Targeting senescence, oxidative stress, and inflammation: quercetin-based strategies for ocular diseases in older adults, Clin Interv Aging 2025; 20: 791–813.
Meiners F., Hinz B., Boeckmann L., Computational identification of natural senotherapeutic compounds that mimic dasatinib based on gene expression data, Sci. Rep. 2024; 14: 6286.
Park J.H., Lee N.K., Lim H.J., Pharmacological inhibition of mTOR attenuates replicative cell senescence and improves cellular function via regulating the STAT3-PIM1 axis in human cardiac progenitor cells, Exp. Mol. Med. 2020; 52: 615–628.
Zerdka J., Brasse P., Piszka M., Kwapien E., Kubicka M., Bartkowski J., Banach J., Dacyl H., Owczarska A., The mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway as a target of anti-aging therapies: the role of rapamycin and its analogs in the regulation of cellular processes and their impact on longevity, Cureus 2025; 17(12): e98514.
Zhang X., He Y., Liu X., Zhang X., Shi P., Wang Y., Zhou D., Zheng G., Design and optimization of piperlongumine analogs as potent senolytics, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 2024; 98: 129593.
Zoico E., Nori N., Darra E., Senolytic effects of quercetin in an in vitro model of pre-adipocytes and adipocytes induced senescence, Sci. Rep. 2021; 11: 23237.
