Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шрадер К.У., Хайнц А., Майовски П., Караман Маяк Б., Brinckmann, J., Sippl, W., et al. (2018). Эластин гетерогенно сшит. Дж. Биол. хим. 293, 15107–15119. doi: 10.1074/jbc.RA118.004322

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шапиро С., Эндикотт С., Провинс М., Пирс Дж. и Кэмпбелл Э. (1991). Заметная продолжительность жизни паренхиматозных эластических волокон легких человека обусловлена ​​​​преобладанием D-аспартата и радиоуглерода, связанного с ядерным оружием. Дж. Клин. расследование 87, 1828–1834 гг.doi: 10.1172/jci115204

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шерратт, М., Весс, Т.Дж., Болдок, К., Эшворт, Дж., Перслоу, П., Шаттлворт, К., и другие. (2001). Богатые фибриллином микрофибриллы внеклеточного матрикса: ультраструктура и сборка. Микрон 32, 185–200. doi: 10.1016/s0968-4328(99)00082-7

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тадзима, С., Вати, Х., Уэмура, Ю., и Окамото, К. (1997). Модуляция эластиновым пептидом VGVAPG клеточной пролиферации и экспрессии эластина в фибробластах кожи человека. Арх. Дерматол. Рез. 289, 489–492. doi: 10.1007/s004030050227

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тамбурро, А. М., Бочикчио, Б., и Пепе, А. (2003). Рассечение человеческого тропоэластина: экзоновый химический синтез и связанные с ним конформационные исследования. Биохимия 42, 13347–13362. дои: 10.1021/bi034837t

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тамбурро, А. М., Гуантьери, В., и Гордини, Д.Д. (1992). Синтез и структурные исследования пентапептидной последовательности эластина. Поли (Вал-Гли-Гли-Леу-Гли). Дж. Биомол. Структура Дин. 10, 441–454. дои: 10.1080/073

.1992.10508661

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тамбурро, А. М., Пепе, А., и Бочиккио, Б. (2006). Локализация альфа-спиралей в тропоэластине человека: сборка эластиновой «головоломки». Биохимия 45, 9518–9530. дои: 10.1021/bi060289i

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тараканова А.и Бюлер, MJ (2013). Молекулярное моделирование белковых материалов: пример эластина. Модель . Симул. Матер. науч. англ. 21:063001. дои: 10.1088/0965-0393/21/6/063001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тараканова А., Хуанг В., Вайс А. С., Каплан Д. Л. и Бюлер М. Дж. (2017). Вычислительный интеллектуальный дизайн полимера, основанный на изменчивости белка эластина. Биоматериалы 127, 49–60. doi: 10.1016/j.biomaterials.2017.01.041

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тараканова А., Озвар, Дж., Вайс, А.С., и Бюлер, М.Дж. (2019a). Крупнозернистая модель самосборки тропоэластина в зарождающиеся фибриллы. Матер. Сегодня биол. 3:100016. doi: 10.1016/j.mtbio.2019.100016

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тараканова, А., Йео, Г. К., Балдок, К., Вайс, А. С., и Бюлер, М. Дж. (2018). Молекулярная модель тропоэластина человека и последствия связанных мутаций. Проц. Натл. акад. науч. США 115, 7338–7343.doi: 10.1073/pnas.1801205115

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тараканова, А., Йео, Г. К., Болдок, К., Вайс, А. С., и Бюлер, М. Дж. (2019b). Тропоэластин представляет собой гибкую молекулу, сохраняющую свою каноническую форму. Макромоль. Бионауч. 19:e1800250. doi: 10.1002/mabi.201800250

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Тидеманн, К., Батге, Б., Мюллер, П.К., и Рейнхардт, Д.П. (2001). Взаимодействие фибриллина-1 с гепарин/гепарансульфатом, значение для сборки микрофибрилл. Дж. Биол. хим. 276, 36035–36042. doi: 10.1074/jbc.M104985200

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Toonkool, P., Jensen, S.A., Maxwell, A.L., and Weiss, A.S. (2001). Гидрофобные домены тропоэластина человека взаимодействуют контекстно-зависимым образом. Дж. Биол. хим. 276, 44575–44580. doi: 10.1074/jbc.M107

Молекулярные механизмы стресс-реактивных изменений коллагеновых и эластиновых сетей в коже — Полный текст — Фармакология и физиология кожи 2016, Vol. 29, № 4

Аннотация

Коллагеновые и эластиновые сети составляют большую часть внеклеточного матрикса во многих органах, таких как кожа.Механизмы, участвующие в поддержании гомеостатического равновесия этих сетей, многочисленны и включают регуляцию генетической экспрессии, секрецию фактора роста, сигнальные пути, системы вторичной передачи сообщений и активность ионных каналов. Однако многие факторы способны нарушать эти пути, что приводит к нарушению гомеостатического равновесия. В конечном итоге это приводит к изменениям физической природы кожи, как функционально, так и косметически. Хотя были идентифицированы различные факторы, включая канцерогенез, воздействие ультрафиолета и механическое растяжение кожи, было обнаружено, что многие из них влияют на аналогичные компоненты регуляторных путей, такие как фибробласты, лизилоксидаза и фибронектин.Кроме того, было обнаружено, что различные пути регуляции пересекаются друг с другом на разных стадиях, а не работают независимо друг от друга. В этом обзорном документе предлагается модель, которая объясняет, как эти молекулярные пути пересекаются друг с другом и как различные внутренние и внешние факторы могут нарушать эти пути, что в конечном итоге приводит к нарушению сетей коллагена и эластина.

© 2016 S. Karger AG, Базель

Введение

Кожа является самым большим органом в организме человека и выступает в качестве первой линии защиты организма, защищая внутренние органы от внешних травм и патогенных инфекций [1].Он состоит из трех слоев (рис. 1): самого внешнего слоя, называемого эпидермисом, более толстого и эластичного среднего слоя, называемого дермой, и внутреннего слоя, называемого гиподермой [2]. Дермальный слой придает коже прочность и эластичность благодаря высокому содержанию коллагеновых и эластиновых волокон [3]. Высокое содержание коллагена и эластина в основном присутствует в ретикулярной части дермального слоя.

Рис. 1

Распределение коллагена в анатомии кожи. По сравнению с верхними слоями дермы, такими как эпидермис и сосочковая дерма, ретикулярная область богата коллагеновыми и эластиновыми волокнами.

Вязкоупругость, свойство обратимой деформации, позволяет коже растягиваться до определенного физиологического предела при физической нагрузке, а затем возвращаться в состояние покоя после снятия нагрузки [1]. Скольжение и перестройка коллагеновых фибрилл позволяет коже деформироваться, сохраняя ее целостность и предотвращая повреждение, а эластические волокна возвращают кожу в исходное состояние после снятия внешней силы [4]. Помимо механического стресса, биологические (рак и старение) и факторы окружающей среды (солнечный и ультрафиолетовый свет, УФ) также способны изменять архитектуру и структурные свойства сетей коллагена и эластина в коже [5].

Физиологические изменения, происходящие в коже после воздействия этих факторов, могут быть взаимосвязаны и влиять друг на друга. Комбинация воздействий может также иметь комбинированный эффект из-за взаимосвязанного характера их физиологических реакций. Этот обзор направлен на то, чтобы выделить структурные и механические свойства коллагена и эластина в коже и описать, как различные факторы могут влиять на эти свойства или изменять их.

Синтез и классификация коллагена

Коллаген является наиболее распространенным структурным белком в организме и может быть обнаружен в соединительной ткани, костях, хрящах и коже [5,6].Коллаген может быть организован в различные структурные конформации, такие как фибриллярный коллаген, коллаген базальной мембраны, фибрилл-ассоциированные коллагены с прерванными тройными спиралями и трансмембранный коллаген [7]. В центре внимания этого обзора будет фибриллярный коллаген, который можно найти в изобилии в коже человека. В коже коллагеновые волокна составляют три четверти ее сухого веса [8,9]. В образовании коллагена участвуют несколько иерархических уровней (рис. 2). Структура самого низкого порядка известна как тропоколлаген, представляющий собой тройную спиральную структуру с правым вращением, состоящую из 3 полипептидных цепей [10].Водородные связи, образующиеся внутри тройной спиральной структуры, обеспечивают стабильность и являются наиболее распространенными в животном мире [9]. Ковалентно сшитые молекулы тропоколлагена образуют полимерные коллагеновые фибриллы, а коллагеновые фибриллы агрегируют, образуя коллагеновые волокна [11]. Комбинация полипептидных цепей, образующих тропоколлаген, определяет типы образующихся коллагеновых фибрилл. На сегодняшний день идентифицировано 46 различных полипептидных цепей, которые синтезируются генами, названными в честь типа продуцируемых ими полипептидных цепей.Например, COL1A1 представляет собой ген, который синтезирует цепь альфа-1 коллагена типа I, тогда как COL4A6 синтезирует цепь альфа-6 коллагена типа IV. Эти 46 полипептидных цепей могут объединяться, образуя 28 различных типов коллагена [12,13]. Коллаген типа I и типа III преобладает в коже и может быть обнаружен в изобилии в дермальном слое, в то время как коллаген типа V, VI, VII и XI также может быть обнаружен по всей коже в различных количествах [9,14].

Рис. 2

Синтез коллагена: 3 полипептидные цепи ( a ) образуют тройную спиральную структуру, известную как тропоколлаген ( b ).Затем молекулы тропоколлагена укладываются друг на друга в шахматном порядке ( c ), что приводит к перекрытию и разрыву областей, которые придают коллагеновым фибриллам характерный рисунок полос, известный как D-период ( d ). Изображение с атомно-силового микроскопа ( d ) было получено с использованием атомно-силового микроскопа NanoWizard® 3 (JPK Instruments, Германия) на стоматологическом факультете Университета Малайи. На изображении показаны коллагеновые фибриллы, присутствующие в коже головы овцы Дорпер.

Структура коллагеновых волокон и биомеханические свойства

Коллагеновые волокна широко изучались для определения их структурных и биомеханических свойств [6,15,16].Молекулы тропоколлагена, основные структурные единицы коллагена, имеют размеры приблизительно 1,6 нм в диаметре и 300 нм в длину [17] и образуют стопку, известную как четвертьступенчатая сборка [18]. Спирально закрученные трипептидные структуры тропоколлагена стабилизированы межцепочечными Н-связями при накручивании друг на друга (рис. 2). Такое расположение молекул приводит к четким образцам полос, наблюдаемым в коллагеновых фибриллах, где области перекрытия и разрыва чередуются вдоль фибриллы. Соседние области перекрытия и разрыва образуют D-период размером примерно 67 нм, где области перекрытия имеют размер примерно 31 нм (0.46 дптр), а размеры зазоров составляют 36 нм (0,54 дптр).

Установлено, что свойства молекул коллагена (фибрилл) отражаются в структурах более высокого порядка, которые они образуют (рис. 3) из-за их большого количества, таких как сухожилия, связки и кожа [19,20,21] . Модуль Юнга (YM) является общим свойством коллагена и коллагеновых тканей, которое измеряется как средство описания его биомеханических свойств. Он определяется как отношение напряжения к деформации [6]. Другими словами, YM описывает внутреннюю способность материалов сопротивляться деформации при приложении физической силы [22].Коллаген и коллагеновые ткани обладают уникальным свойством, заключающимся в резком увеличении жесткости при приложении нагрузки [23]. Напряжение, проявляемое коллагеновыми тканями, примерно экспоненциально приложенной деформации [24]. Различные коллагеновые ткани имеют разные значения YM; однако эти значения сильно различаются из-за ряда факторов. Функция является самой сильной детерминантой YM ткани. Такие ткани, как кожа, легкие и кровеносные сосуды, должны выдерживать упругое растяжение, но не требуют большой силы для деформации, что соответствует относительно более низкому значению YM.Другие структурные ткани, такие как хрящи и кости, должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать силы сжатия, и, таким образом, иметь более высокие значения YM по сравнению с ними [25].

Рис. 3

Биомеханические свойства коллагена на молекулярном (более низком уровне) уровне отражаются в тканях (более высокого порядка), которые они формируют.

Сообщаемые значения YM сильно различаются даже для одного и того же типа ткани. Такая изменчивость объясняется, помимо прочего, измерениями in vivo и ex vivo, уровнем гидратации образцов тканей, временным интервалом во время сбора образцов ткани после смерти, температурой хранения образца и временем измерения YM, а также методами измерения YM, такими как методы вдавливания или растяжения [22].Сообщалось, что кожа демонстрирует значения YM в диапазоне от 6 кПа до 50 МПа при измерении вдавливанием и от 21 до 39 МПа при измерении растяжением при растяжении [22].

Как и у большинства биологических образцов, кривая напряжение-деформация коллагеновых тканей, таких как кожа (рис. 4), нелинейна [26]. Кривые коллагеновых тканей также имеют J-образную форму и обычно делятся на три области [19,27,28,29]. Первая известна как носочная часть и соответствует части кривой, которая наиболее параллельна оси x, обычно до деформации около 0.3. На этом этапе удаляются микроскопические извитости коллагеновых фибрилл, и коллаген оказывает небольшое сопротивление приложенному стрессу. Это связано с естественной волнистой и связанной природой коллагена. В поведении кожи на этой стадии преобладают эластические волокна [1], и для возникновения больших деформаций достаточно небольшого напряжения. Это способствует низкой деформации на этом участке кривой. При более высоких деформациях наклон кривой увеличивается, и эта область известна как пяточная область.Молекулярные перегибы в областях разрывов фибрилл начинают распрямляться, а фибриллы начинают растягиваться и перестраиваться в направлении приложенного напряжения. На этой стадии кривой напряжение-деформация коллаген начинает сопротивляться деформации, и для продолжения деформации ткани требуется большее напряжение. Заключительный этап кривой напряжения-деформации называется линейным участком и соответствует участку кривой с наибольшим наклоном. Коллагеновые фибриллы уже перестроились, а перегибы в области разрыва выпрямились в направлении приложенной силы.Следовательно, при сильном стрессе деформация, вероятно, вызывается скольжением соседних молекул коллагена или растяжением молекул тропоколлагена внутри самих фибрилл. Однако при определенных условиях in vitro можно наблюдать четвертую область. На этом этапе величина напряжения, прикладываемого к коллагеновым тканям, слишком велика, что приводит к превышению предела текучести фибрилл и, в конечном итоге, к отказу, когда некоторые фибриллы ломаются [21,28].

Рис. 4

Кривая напряжение-деформация для кожи с морфологией коллагена на каждой соответствующей стадии. a Пальцевая область. б Пяточная область. c Линейная область. d Четвертая область: при определенных условиях in vitro можно наблюдать четвертую область. На этом этапе величина напряжения, прикладываемого к коллагеновым тканям, слишком велика, что приводит к превышению предела текучести фибрилл и, в конечном итоге, к отказу, когда некоторые фибриллы ломаются.

Эластиновый каркас, синтез и сборка

Внеклеточный матрикс (ECM) сосудистой и других соединительных тканей состоит из сети эластических волокон.Биосинтез эластических волокон представляет собой сложный процесс, начинающийся с синтеза растворимой формы эластина, известного как тропоэластин, который посттрансляционно модифицируется, упаковывается, собирается, сшивается и транспортируется в ВКМ для формирования пучков зрелых волокон. эластичные волокна. Эластические волокна, наиболее важная часть ВКМ, состоят из двух основных компонентов: (i) сердцевины из полимерного нерастворимого эластина и (ii) периферической оболочки из микрофибрилл трубчатого вида [30]. Микрофибриллярные каркасы будут определять форму и ориентацию эластических волокон после отложения молекул тропоэластина [31,32].Эластин содержит ряд гидрофобных аминокислот, таких как валин, аланин, глицин и пролин [33]. Эластин наиболее распространен в эластических волокнах, что способствует характерным свойствам упругой отдачи.

В то время как коллаген придает коже прочность на растяжение, эластические волокна обеспечивают растяжимость и обратимую упругость кожи, что позволяет ей выдерживать повторяющиеся механические деформации без необратимых пластических повреждений [34]. Кривые растяжения кожи (рис.4) в значительной степени иллюстрируют свойства коллагена благодаря его большому содержанию; однако в области пальцев на кривой механические свойства кожи отражают свойства эластических волокон [1].

Окрашивание по Верхоффу с контрастным окрашиванием по Ван Гизону позволяет дифференцировать сине-черный эластин от коллагена и гладких мышц [35]. Другие типы окрашивания эластина включают окрашивание альдегид-фуксином Луны [36] и окрашивание резорцин-фуксином Вейгерта [37]. Под световым микроскопом эластические волокна обычно выглядят волнистыми [33].Эластические волокна, в отличие от коллагеновых, могут растягиваться и втягиваться. Наличие этих волокон позволяет коже вернуться к своей первоначальной форме после устранения любых деформирующих сил [38]. Было замечено, что в ретикулярной дерме эластические волокна кажутся грубыми и переплетаются с пучками коллагеновых волокон, в то время как в сосочковой дерме обнаруживаются более тонкие эластические волокна, которые поднимаются к эпидермису [39]. В нормальной ткани эластин имеет типичный канделяброподобный рисунок, ориентированный перпендикулярно базальной мембране [40].

Фибробласты представляют собой основную группу клеток дермы, участвующих в эластогенезе [41]. Процесс эластогенеза происходит в основном в дерме, особенно в поверхностных слоях дермы. В процессе эластогенеза мономер тропоэластина синтезируется на шероховатой эндоплазматической сети и подвергается незначительной внутриклеточной посттрансляционной модификации [42]. Во время этой фазы эластин-связывающий белок связывается с мономерами тропоэластина, превращаясь в сложную форму, прежде чем высвобождается на клеточной поверхности [43].Эта ассоциация эластин-связывающего белка и мономеров тропоэластина защищает нерастворимый эластин от протеолиза и придает ему исключительную стабильность [44]. Ранее сообщалось, что альдостерон усиливает синтез тропоэластина и проколлагена [45]. Мономеры тропоэластина подвергаются самосборке, имея эластичную N-концевую спиральную область и взаимодействующую с клеткой С-концевую ножку, поперечно сшитые вместе, чтобы сформировать сильно открытую область моста на микрофибриллах [30,46]. Таким образом, во время самосборки тропоэластина фибулин-5 и фибулин-4 могут индуцировать образование эластических волокон, а также способствовать процессу коацервации [47,48].

Тропоэластин растворим в холодных водных растворах при температуре ниже 20°C. Альтернативно, мономеры тропоэластина могут собираться в отсутствие микрофибрилл на клеточной поверхности [49]. Микрофибриллы являются первым видимым компонентом, который появляется в небольшом количестве в эластических волокнах. Лизилоксидаза (LOX) может повышать эффективность сшивания мономеров тропоэластина за счет окислительного дезаминирования остатков лизина с образованием ализина, что приводит к образованию зрелых нерастворимых эластических волокон [50]. Образование десмозиновых и изодесмозиновых поперечных связей посредством реакций аллизина-ализина или ализин-лизина также способствует биомеханическим свойствам эластических волокон, поскольку эти поперечные связи могут противостоять эластолизу [51].В совокупности эти поперечные связи придают эластичным волокнам невероятную долговечность с периодом полураспада примерно 74 года [52]. Когда LOX ингибируется, перекрестное связывание значительно снижается, что может привести к образованию дезорганизованной соединительной ткани [50]. Деградация эластических волокон может происходить, когда концентрация матриксных металлопротеиназ (ММР) в пути повышается [53].

Факторы, влияющие на динамику коллагена и эластина

Биологические факторы

Генетические мутации

Было идентифицировано более 1000 мутаций в более чем 20 генах 12 различных типов коллагена [54,55].Из них примерно 250 мутаций затрагивают коллаген типа I, затрагивая гены, кодирующие полипептидные цепи COL1A1 и COL1A2 [56]. Многие из этих мутаций были идентифицированы у пациентов, страдающих несовершенным остеогенезом, заболеванием, поражающим многие коллагеновые ткани. Замена остатков глицина, которые участвуют в водородных связях, часто вызывает наибольшее повреждение, а место замены, а также идентичность заменяющей аминокислоты могут влиять на патологию [57,58].Мутации часто вызывают образование нулевых аллелей, так как в генах создаются кодоны преждевременной терминации. Симптомы распространяются на различные части тела, богатые коллагеном типа I, такие как хрупкие кости, голубые склеры, аномальные зубы, слабые сухожилия и тонкая кожа [59,60].

Синдром Элерса-Данлоса (СЭД) представляет собой совокупность гетерогенных генетических нарушений, вызывающих гипермобильность суставов, нарушения скелета и разрыв полых органов, а также может влиять на растяжимость, истончение и хрупкость кожи.Было идентифицировано по крайней мере 9 подтипов заболевания, при этом типы I и II в первую очередь влияют на синтез коллагена типа V, но также и коллагена типа I. Эти подтипы могут характеризоваться атрофическими рубцами и повышенной растяжимостью кожи. С другой стороны, синдром Элерса-Данлоса IV типа является наиболее тяжелым подтипом, поражающим коллаген типа III. Ген COL3A1 является основной мишенью этого подтипа, в этом гене идентифицировано более 100 мутаций. Тяжесть этого подтипа обусловлена ​​возможностью разрыва крупных артерий других полых органов [61].

Некоторые другие формы генетических заболеваний, поражающих коллаген, включают синдром Альпорта, являющийся следствием мутаций COL4A3 и COL4A5 [62, 63], миопатию Бетлема, которая следует за мутацией гена COL6A1 [64], а также множественную эпифизарную дисплазию и аутосомно-рецессивную болезнь Стиклера. синдром, который возникает после мутаций в генах COL9A1, COL9A2, COL9A3, COL11A1 и COL11A2 [65].

Cutis laxa (CL) — редкое заболевание, поражающее сборку эластических волокон. Аномалии эластичных волокон влияют на несколько систем организма, таких как дыхательная система, система кровообращения и пищеварительная система, за счет снижения эластичности таких органов, как легкие, аорта и желудочно-кишечный тракт соответственно [66].Однако наиболее очевидные клинические проявления поражают кожу. Пациенты с КЛ часто имеют дряблую обвисшую кожу, обвисшие щеки и преждевременно постаревший вид. Причиной таких симптомов является уменьшение размера и объема эластических волокон в дополнение к нарушению нормального расположения эластических волокон [67,68]. КЛ может наследоваться как по аутосомно-рецессивному, так и по аутосомно-доминантному пути. Аутосомно-рецессивный тип наследования обусловлен мутацией гена, кодирующего фибулин-5. Эта форма КЛ является наиболее тяжелой, так как большинство детей, страдающих этим заболеванием, умирают в младенчестве из-за сердечно-легочных осложнений [69,70,71,72].

Рак

Рак традиционно считался болезнью клеток-изгоев. Однако в настоящее время существует мнение, что рак на самом деле является болезнью дисбаланса, когда организм не может эффективно бороться с клетками-изгоями [73]. Одним из основных факторов, способствующих этому состоянию, является нарушение гомеостаза ВКМ. В качестве основного регулятора клеточной и тканевой функции нарушение гомеостатической среды ECM действует как ключевой компонент стромы опухоли [73].Поскольку коллаген составляет большую часть внеклеточного матрикса, его повышенная или пониженная скорость синтеза, а также структурные изменения могут влиять на злокачественность опухоли [74,75]. MMPs и тканевые ингибиторы металлопротеиназ жизненно важны для регуляции гомеостаза ECM и работают в когезии, строго регулируя деградацию коллагена [76]. Дисбаланс концентрации ММП и тканевых ингибиторов металлопротеиназ может приводить к аберрантному протеолизу ММП, что часто регистрируют при онкологических заболеваниях [77].

Во время опухолевой прогрессии внеклеточный матрикс претерпевает значительные структурные изменения, в том числе повышенный синтез и отложение протеогликанов, фибронектинов и коллагена, особенно типов I, III и IV [78]. В здоровых тканях коллаген, окружающий эпителиальные структуры, обычно гладкий и курчавый. Однако по мере развития опухоли коллаген постепенно утолщается, выпрямляется и становится жестким. Было показано, что жесткие коллагеновые матрицы увеличивают секрецию пролактина in vitro.Это способствует метастазированию и прогрессированию опухоли, обеспечивая миграцию клеток в внеклеточный матрикс [79]. Прижизненная микроскопия ткани рака молочной железы также показала, что раковые клетки быстро мигрируют вдоль коллагеновых волокон [80].

Жесткость коллагена и ЕСМ в целом достигается с помощью нескольких механизмов. LOX-зависимая сшивка коллагеновых и эластиновых волокон является одним из таких механизмов. LOX синтезируется фибробластами в начале канцерогенеза, а затем гипоксическими опухолевыми клетками.LOX индуцирует перекрестное связывание между коллагеном и эластином, что увеличивает отложение нерастворимого матрикса, что приводит к жесткости ткани [81]. Реорганизация коллагена, опосредованная фибронектином, является еще одним механизмом, который приводит к жесткости ВКМ. Динамические взаимодействия между фибронектином и коллагеном, вероятно, вызывают прогрессирование опухоли. Фактически, фибронектин ранее был вовлечен в ранние стадии метастазирования рака [82,83]. Остеонектин, многофункциональный гликопротеин, также известный как SPARC (секретируемый кислый белок, богатый цистеином), участвует в повышении жесткости внеклеточного матрикса.Он синтезируется как фибробластами, так и опухолевыми клетками и обладает высоким сродством к коллагену типов I и IV. Кальций связывается с остеонектином, что, в свою очередь, вызывает жесткость коллагена и внеклеточного матрикса [74].

Старение

Механизмы, вызывающие старение кожи, могут быть как внутренними, так и внешними по своей природе [84]. Внутреннее старение включает в себя изменения в естественных биологических процессах, таких как замедление регенеративной способности, в то время как внешнее старение включает воздействие факторов окружающей среды, таких как УФ-излучение и загрязнители окружающей среды [84].Относительный объем (в процентах) и качество эластических волокон и коллагена в коже существенно меняется с возрастом [5]. Сообщалось о распаде эластических волокон у лиц в возрасте от 30 до 70 лет в небольших количествах; однако большее количество распадов наблюдалось у лиц старше 70 лет [41]. Синтез эластических волокон продолжается в течение нашей жизни, но, как сообщается, прекращается после 50 лет [41]. Таким образом, расположение эластических волокон выглядит рыхлым и мелким с короткими фрагментированными микрофибриллами у пожилых людей по сравнению с более молодыми людьми [41,85].Когда более молодая кожа подвергается актиническому повреждению, отмечаются тонкие структурные изменения, подобные изменениям в неповрежденной коже пожилых людей [86]. мРНК тропоэластина снижается примерно на 45-50% с возрастом, поскольку эластогенез замедляется [87]. Более того, активность растворимой LOX увеличивается с возрастом, тогда как активность нерастворимой LOX снижается в возрасте 60 дней [88].

При сравнении молодого и пожилого возраста в молодом возрасте наблюдается большое количество фибробластов как в сосочковом, так и в ретикулярном слое дермы с большим количеством мРНК коллагена I типа и эластина, в то время как в пожилом возрасте количество клеток и зерен серебра на клетку уменьшается при измерении путем гибридизации in situ [89].Новорожденные крысы имеют очень интенсивное отложение зерен серебра, но значительно сниженную растворимость [88]. Потеря ECM, такая как снижение биосинтетической способности оставшихся клеток, потеря клеток и прогрессивное увеличение количества ферментов, разрушающих матрикс, очевидна при сравнении гистологических срезов кожи молодых и старых людей [90]. Протеаза эластазного типа in vivo и in vitro активировалась, что лежит в основе процесса старения [91]. В процессе старения эластиновые волокна деградируют, в папиллярной дерме увеличивается количество тонкого коллагена с сильным увеличением количества фибронектина, а соотношение коллаген/эластин увеличивается.Внутренне стареющая кожа демонстрирует общую атрофию внеклеточного матрикса с уменьшением эластина и толщины интерстициального коллагена фибрилл [92].

Физические факторы

Механическое растяжение

Кожа способна выдерживать определенное количество физической силы (измеряемой как напряжение на единицу площади) путем деформации (измеряемой как напряжение или пропорциональная деформация). После снятия силы кожа возвращается в состояние покоя, что возможно благодаря вязкоупругим свойствам кожи.Этому биомеханическому свойству кожи способствуют коллагеновые и эластиновые фибриллы [4]. Вязкий компонент кожи включает скольжение коллагеновых фибрилл во время перестройки в направлении приложенной силы. Это рассеивает энергию, приложенную внешней силой, и позволяет коже деформироваться до определенного предела без серьезных повреждений [4,93,94]. Эластиновые волокна способствуют эластичности кожи, накапливая энергию от приложенной силы, и обеспечивают способность кожи вернуться в исходное состояние покоя после снятия силы [27,93].

Механотрансдукция описывает физиологический ответ клеток на физические воздействия стресса. Клетки распознают механические нагрузки как стимулы и передают соответствующие сигналы компонентам внеклеточного матрикса, таким как коллагеновые и эластические волокна, трансмембранные рецепторы, такие как интегрины, актиновые филаменты и немышечный миозин [95]. Циклическое растяжение клеток, таких как фибробласты, активирует генетическую экспрессию компонентов ВКМ, таких как коллаген и фибронектин, что часто приводит к сборке плотного ВКМ, богатого коллагеном [96].Вновь синтезированные фибриллы коллагена и фибронектина будут ориентироваться в том же направлении, что и приложенная сила [97].

Striae Gravidarum

Striae Gravidarum — явление, при котором на коже женщин во время беременности появляются растяжки. Эти пятна появляются в виде эритематозных полос на нескольких частях тела, включая живот, грудь, бедра и бедра. Обычно они начинают появляться с 24-й недели беременности [98]. Точный механизм, который приводит к стриям беременных, еще предстоит выяснить, но он явно связан с изменением динамики соединительной ткани кожи [99, 100].Сообщается, что сочетание механического растяжения и гормональных факторов имеет жизненно важное значение в этиологии [101]. Гормоны, такие как релаксин, эстроген и гормоны коры надпочечников, как полагают, уменьшают клейкость коллагеновых волокон. Они также изменяют структуру как коллагеновых, так и эластиновых волокон, делая их менее склонными к растяжению. Считается, что повышенный эффект гормонов связан с усилением экспрессии рецепторов, поскольку рецепторы эстрогена, андрогена и глюкокортикоидов обнаруживаются в большем количестве в стриях по сравнению с нормальной кожей [102].Растяжение кожи также делает эпидермис тоньше, делая растяжки более заметными [103,104].

Контролируемое расширение тканей

Расширение тканей — это хирургическая техника, которая восходит к концу 1950-х годов [105], при которой экспандеры имплантируются под кожу и дают им набухнуть, таким образом растягивая кожу до точки, где формируется вновь синтезированная кожа [2,106] . Когда кожа физически растягивается сверх своего физиологического предела, напряжение покоя и гомеостатическое равновесие нарушаются.Это инициирует каскад молекулярных путей, которые работают в унисон для восстановления состояния гомеостатического равновесия за счет увеличения площади поверхности кожи [107,108]. Взаимосвязанные пути, которые запускаются после гомеостатического нарушения, включают внеклеточный матрикс, клеточные мембраны, ферментативную активность, системы вторичных мессенджеров, активность ионных каналов, структуру цитоскелета и генетическую экспрессию [2,106].

Активация этих путей в конечном итоге приводит к образованию новой кожи посредством процесса, известного как ползучесть тканей, который далее можно разделить на механическую и биологическую ползучесть [109,110].Механическая ползучесть — это острая реакция на растяжение, когда вязкоупругость кожи позволяет ей деформироваться в ответ на нагрузку или силу растяжения. Этот тип расширения ткани является временным и является вторичным по отношению к приложенной силе нагрузки. Биологическая ползучесть, однако, возникает, когда образуется вновь синтезированная ткань, и она является конечной целью расширения хирургической ткани. Биологическая ползучесть возникает в основном из-за повышенной активности в дермальном слое кожи, такой как пролиферация фибробластов и синтез коллагена, поддерживаемая повышенным синтезом миофиламентов и неоваскуляризацией [109,110].

Факторы окружающей среды

До 1975 года ученые спорили о происхождении и природе эластичных волокон. В конце концов было решено, что эластические волокна представляют собой либо новообразование аномального эластина, либо трансформацию коллагена в аномальный эластин [111]. Условия окружающей среды играют важную роль в определении воздействия на кожу. Внешние факторы, такие как жара, солнце, холодный ветер, низкая и высокая влажность, изменяют микроструктуру кожи. Кроме того, сообщалось, что на кожу человека влияют географические, профессиональные, религиозные и культурные факторы [112]; например, те, кто работает на улице, чаще подвергаются воздействию, чем те, кто работает внутри.

Воздействие солнца

Гистологически хроническое воздействие солнца может вызвать обширные изменения, такие как морщины в кожных скоплениях на коже. В норме эластин находится в сосочковом слое дермы небольшого диаметра и располагается перпендикулярно эпидермису. В более глубоких слоях дермы эластин толще и ориентирован вертикально. Буиссу и др. [113] сообщили, что под воздействием солнца эластиновое ядро ​​истончается, а фибробласты становятся неподвижными, в то время как эластотическая дегенерация усиливается в ретикулярной дерме.В сосочковом слое дермы с возрастом усиливался распад эластических волокон, что приводило к снижению эластичности кожи. Напротив, Уоррен и соавт. [114] продемонстрировали, что содержание эластина увеличивалось при солнечном воздействии, тогда как содержание коллагена уменьшалось. С помощью иммуногистохимического окрашивания защищенная от солнца ткань показывает, что эластин выявляется в виде дискретных волокон под эпидермисом и редко в слое дермы. Увеличение накопления эластических волокон под воздействием солнца было подтверждено Bernstein et al.[115].

Инфракрасное излучение оказывает существенное негативное воздействие на кожу. Эксперименты in vitro на фибробластах человека доказали, что даже небольшие дозы инфракрасного излучения могут продуцировать свободные радикалы, влиять на экспрессию коллагена и эластина и активировать ММП [116].

В коже, подвергшейся воздействию солнца, макромолекулы, такие как гликозаминогликаны (ГАГ) и связанные с белками протеогликаны, отличаются от таковых в коже, не подвергавшейся воздействию солнца. ГАГ, особенно гиалуроновая кислота, больше накапливаются под воздействием солнца [112, 117].Накопленные ГАГ демонстрируют пониженную водосвязывающую способность, а также пониженную способность взаимодействовать с другими компонентами дермального ВКМ [112]. Все эти факторы делают открытую кожу более морщинистой, дряблой, сухой и тонкой.

УФ-излучение

Воздействие УФ-излучения способствует внешнему старению кожи. Сравнивая УФ-А и УФ-В, Bernstein et al. [115] продемонстрировали, что УФ-В обладает более высокой активностью промотора эластина, чем УФ-А. В фотостареющей коже эластин кажется дискретным и редко распределенным, но становится плотно накопленным [115,118].Эффекты УФ-В вполне различимы, когда кожа становится морщинистой, наблюдается увеличение эластоза и образование опухолей, но УФ-А изменяет кожу так же, как хронологические изменения у стареющих мышей [117]. Понимая все эти факторы, мы видим, что эластоз на самом деле состоит из двух фаз: (1) простая гиперплазия, когда эластические волокна увеличиваются в количестве и становятся толще, и (2) актиническая дегенерация, когда лучистая энергия повреждает придающий силу белок. эластин, что делает его хрупким [119].

УФ-излучение вызывает подавление синтеза коллагена и эластических волокон путем блокирования функции TGF-β [120,121]. УФ-излучение стимулирует активацию АФК (активных форм кислорода) и перекиси водорода, но подавляет антиоксидантные ферменты [122]. Увеличивая синтез АФК, он, вероятно, участвует в усилении сигналов, что приводит к активации пути МАРК. Эти MAPK активируют фактор транскрипции AP-1 и активируют MMP [123].Уровень ММП-12 повышается после УФ-облучения [124]. УФ-излучение также разрушает TGF-β, что нарушает дезактивацию MMP-1 и MMP-3 [121, 125].

Сигаретный дым

Эластичные волокна также могут быть затронуты курением. Заядлые курильщики продемонстрировали аномалии эластических волокон. Франсез и др. [126] и Just et al. [127] продемонстрировали, что средняя относительная площадь и общее количество эластических волокон были значительно увеличены у заядлых курильщиков по сравнению с некурящими.У курильщиков эластические волокна были более многочисленными, более короткими, широкими и фрагментированными. Повышенное количество связано с деградацией и фрагментацией эластина, как это происходит при солнечном эластозе, а не с вновь синтезированными эластическими волокнами [127]. Значительно отличающаяся площадь (на 15,3% выше) и количество волокон (667/мм ² ) в ретикулярной дерме у курильщиков по сравнению с некурящими (11,7% и 557/мм ² соответственно) [127]. ]. Эти аномалии менее очевидны по сравнению с солнечным эластозом [126].

Сигаретный дым ингибирует регуляцию LOX, транскрипцию тропоэластина и выработку коллагена I типа [128]. Поскольку LOX играют решающую роль в регуляции его экспрессии, это подавляет как эластин, так и коллаген [129, 130]. Никотин в сигаретном дыме также ингибирует пролиферацию фибробластов [131]. Таким образом, курение приводит к снижению влажности рогового слоя кожи лица, что приводит к появлению морщин на коже [132]. Инь и др. [133,134] сообщили, что табачный дым индуцирует ММР-1, ММР-7 и ММР-3, но ингибирует выработку проколлагена типа I и типа III.

Табачный дым блокирует клеточную реакцию на TGF-1 посредством индукции его нефункциональной латентной формы и подавления рецепторов TGF-β ₁ [134]. Поскольку TGF-1 имеет решающее значение для стимуляции выработки коллагена и эластина, следовательно, у курильщиков они будут подавлены [132]. TGF-1 также действует как положительный фактор роста, индуцируя синтез белков ECM. Следовательно, этот TGF не будет работать очень хорошо, поскольку он заблокирован дымом.

Применение нутрицевтиков и космецевтиков

Термин «нутрицевтики» был придуман в 1989 году и определяется как пищевые продукты или пищевые продукты, которые обеспечивают пользу для здоровья или здоровья, в то время как термин «космецевтика» описывает косметические продукты, заявленные как полезные для здоровья или здоровья [135,136].Что касается применения на коже человека, было доказано, что некоторые нутрицевтики и космецевтики оказывают положительное воздействие, чаще всего включающее заживление ран и омолаживающие свойства. Например, было показано, что кокосовое масло первого отжима способствует заживлению ран, активно стимулируя синтез компонентов ВКМ, таких как коллаген, эластические волокна и ГАГ [137]. Было показано, что местное применение коммерчески доступных продуктов, содержащих ретинол и витамин С, способно частично обратить вспять изменения кожи, вызванные внутренним и внешним старением [36].Некоторые виды риса, а именно красный и черный рис, содержат фитохимические вещества, которые являются известными антиоксидантами и антивозрастными соединениями, такими как γ-оризанол, токоферолы и токотриенолы [136]. Мед и алоэ вера также являются очень известными средствами, которые способствуют заживлению ран, поскольку они обладают ангиогенными и неоваскуляризирующими свойствами, стимулируют образование грануляционной ткани и усиливают реэпителизацию [138, 139, 140].

Обзор молекулярных изменений, влияющих на динамику коллагена и эластина в коже. один специфический молекулярный путь.Кроме того, также было замечено, что разные факторы влияют на эти пути посредством сходных механизмов, воздействуя на аналогичные компоненты, несмотря на то, что они имеют разное происхождение. LOX, например, индуцируется в случаях канцерогенеза, но ингибируется в ответ на старение. При индуцировании канцерогенеза LOX может стимулировать перекрестное связывание коллагена и эластина, что приводит к жесткости ткани, но ингибирование в ответ на старение снижает синтез тропоэластина, тем самым нарушая образование эластина. Другим примером является IGF-β

Рис. 5

Процесс эластогенеза на каждой соответствующей стадии. Синтез мономера и . b Коацервация. c Сшивание. г Упаковка.

Заключение

Пути, регулирующие синтез, деградацию и поддержание сетей коллагена и эластина в коже, многочисленны и взаимосвязаны. Таким образом, факторы, влияющие на один путь, скорее всего, опосредованно влияют и на другие пути (рис. 6). В этом обзоре предложен целостный обзор, объединяющий различные молекулярные пути, на которые влияют различные биологические, физические факторы и факторы окружающей среды. Изменения, происходящие на молекулярном уровне в ответ на различные стимулы, включают многочисленные факторы роста, пути экспрессии генов и сигнальные молекулы.В совокупности эти изменения способны негативно влиять на структурную и механическую целостность коллагеновых и эластиновых сетей, влияя тем самым на их функциональные возможности. Эти изменения также проявляются в виде физических симптомов, влияющих на кожу, таких как повышенная растяжимость, обезвоживание, потеря эластичности и сморщивание кожи. Более глубокое понимание того, как внутренние и внешние факторы различного происхождения влияют на динамику коллагеновых и эластиновых сетей в коже, и как эти факторы влияют на многочисленные компоненты различных молекулярных путей, может привести к более совершенным методам диагностики и лечения дерматологических состояний.

Рис. 6

Факторы, влияющие на регуляцию гомеостаза коллагена и эластина.

Благодарность

Эта работа была поддержана грантом Министерства образования Малайзии (UM.C/625/1/HIR/MOHE/DENT/21).

Заявление об этических нормах

Этическое одобрение получено Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию Университета Путра Малайзия (UPM/IACUC/AUP-R031/2013).

Заявление о раскрытии информации

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Silver FH, Freeman JW, DeVore D: Вязкоупругие свойства кожи человека и обработанной дермы. Skin Res Technol 2001; 7:18-23.
2. Silver FH, Siperko LM, Seehra GP: Механобиология передачи силы в кожной ткани.Skin Res Technol 2003;9:3-23.
3. Бишофф Дж. Э., Арруда Э. М., Грош К.: Моделирование кожи человека методом конечных элементов с использованием изотропной, нелинейной упругой конститутивной модели. Дж. Биомех 2000; 33:645-652.
4. Сильвер Ф.Х., Като Ю.П., Оно М., Вассерман А.Дж.: Анализ соединительной ткани млекопитающих: взаимосвязь между иерархическими структурами и механическими свойствами.J Long Term Eff Med Implants 1992; 2:165-198.
5. Вителларо-Зуккарелло Л., Каппеллетти С., Даль Поццо Росси В., Сари-Горла М.: Стереологический анализ коллагеновых и эластических волокон в нормальной дерме человека: вариабельность в зависимости от возраста, пола и области тела. Анат Рек 1994; 238:153-162.
6. Венгер МПЭ, Лоран Б., Хортон М.А., Патрик М.: Механические свойства коллагеновых фибрилл. Биофиз Дж. 2007; 93:1255-1263.
7. Fratzl P: Коллаген: структура и механика.Берлин, Спрингер, 2008.
8. Осман О.С., Селуэй Дж.Л., Харикумар П.Е., Стокер С.Дж., Уорджент Э.Т., Коуторн М.А. и др.: Новый метод оценки структуры коллагена в коже. Биоинформатика BMC 2013; 14:260.
9. Shoulders MD, Raines RT: Коллагеновая структура и стабильность.Annu Rev Biochem 2009;78:929-958.
10. Gelse K: Коллагены — структура, функция и биосинтез. Adv Drug Deliv Rev 2003; 55: 1531-1546.
11. Шерман В.Р., Ян В., Мейерс М.А.: Материаловедение коллагена.J Mech Behav Biomed Mater 2015; 52:22-50.
12. Фейт Г., Коббе Б., Кин Д.Р., Полссон М., Кох М., Вагенер Р.: Коллаген XXVIII, новый белок, содержащий домен фактора А фон Виллебранда, с множеством дефектов в коллагеновом домене. J Biol Chem 2006; 281:3494-3504.
13. Болдуин С.Дж., Куигли А.С., Клегг С., Креплак Л.: Наномеханическое картирование гидратированных фибрилл коллагена I сухожилия крысиного хвоста.Биофиз J 2014; 107: 1794-1801.
14. Цафлиду М.: Роль коллагена и эластина в стареющей коже: подход к обработке изображений. Микрон 2004; 35:173-177.
15. Birk DE, Zycband EI, Winkelmann DA, Trelstad RL: Коллагеновый фибриллогенез in situ: сегменты фибрилл являются промежуточными продуктами в сборке матрикса.Proc Natl Acad Sci USA 1989; 86:4549-4553.
16. Бозек Л., ван дер Хейден Г., Хортон М. Коллагеновые фибриллы: наноразмерные веревки. Биофиз Дж. 2007; 92:70-75.
17. Оргель Дж. П., Сан-Антонио Дж. Д., Антипова О.: Молекулярное и структурное картирование взаимодействий коллагеновых фибрилл.Connect Tissue Res 2011; 52:2-17.
18. Вуорио Э., де Кромбрюгге Б. Семейство генов коллагена. Annu Rev Biochem 1990;59:837-872.
19. Фратцл П., Питер Ф., Клаус М., Иво З., Герт Р., Хайнц А. и др.: Фибриллярная структура и механические свойства коллагена.J Struct Biol 1998; 122:119-122.
20. Сасаки Н., Наоки С., Синго О.: Кривая напряжение-деформация и модуль Юнга молекулы коллагена, определенные методом рентгеновской дифракции. Дж. Биомех, 1996; 29:655-658.
21. Шен З.Л., Додж М.Р., Кан Х., Балларини Р., Эппелл С.Дж.: Эксперименты по напряжению и деформации на отдельных коллагеновых фибриллах.Биофиз Дж. 2008; 95:3956-3963.
22. Макки К.Т., Ласт Дж.А., Пол Р., Мерфи К.Дж.: Вдавливание в сравнении с измерениями модуля Юнга на растяжение для мягких биологических тканей. Tissue Eng Часть B Rev 2011; 17: 155-164.
23. Ликуп А.Дж., Мюнстер С., Шарма А., Шейнман М., Яверт Л.М., Фабри Б. и др.: Стресс контролирует механику коллагеновых сетей.Proc Natl Acad Sci USA 2015;112:9573-9578.
24. Fung YC: Эластичность мягких тканей при простом растяжении. Am J Physiol 1967; 213:1532-1544.
25. Грэм Дж. С., Вомунд А. Н., Филлипс К. Л., Гранбуа М.: Структурные изменения в фибриллах коллагена I типа человека исследованы с помощью силовой спектроскопии.Exp Cell Res 2004; 299:335-342.
26. Мюнстер С., Яверт Л.М., Лесли Б.А., Вейц Дж.И., Фабри Б., Вайц Д.А.: Зависимость от нелинейной реакции на стресс фибриновых и коллагеновых сетей от истории деформации. Proc Natl Acad Sci USA 2013;110:12197-12202.
27. Гослайн Дж., Лилли М., Кэррингтон Э., Геретт П., Ортлепп С., Сэвидж К. Эластичные белки: биологическая роль и механические свойства.Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2002; 357:121-132.
28. Holzapfel G, GH: Биомеханика мягких тканей; в LeMaitre J (ed): Справочник по моделям поведения материалов. Сан-Диего, Academic Press, 2001, стр. 1057-1071.
29. Oxlund H, Hans O, Jan M, Viidik A: Роль эластина в механических свойствах кожи.Дж. Биомех, 1988; 21:213-218.
30. Yeo GC, Baldock C, Tuukkanen A, Roessle M, Dyksterhuis LB, Wise SG и др.: Область мостика тропоэластина позиционирует C-конец, взаимодействующий с клеткой, и способствует сборке эластичных волокон. Proc Natl Acad Sci USA 2012;109:2878-2883.
31. Козел Б.А., Ронгиш Б.Дж., Цирок А., Зак Дж., Литтл К.Д., Дэвис Е.К. и др.: Формирование эластичных волокон: динамическое представление сборки внеклеточного матрикса с использованием репортеров-таймеров.J Cell Physiol 2006; 207:87-96.
32. Сато Ф., Вачи Х., Старчер Б.С., Мурата Х., Амано С., Тадзима С. и др.: Характеристики эластичного волокна, собранного с рекомбинантной изоформой тропоэластина. Клин Биохим 2006;39:746-753.
33. Врховский Б., Бернадетт В., Вайс А.С.: Биохимия тропоэластина.Евр. Дж. Биохим 1998; 258:1-18.
34. Раушер С., Помес Р.: Структурное расстройство и эластичность белка. Adv Exp Med Biol 2012;725:159-183.
35. Казловская В., Мальхотра С., Ламбе Дж., Идрисс М.Х., Элстон Д., Андрес С. Полезность окрашивания эластических тканей по Верхоффу-Ван Гизону в дерматопатологии.Дж. Кутан Патол 2013; 40: 211–225.
36. Seité S, Bredoux C, Compan D, Zucchi H, Lombard D, Medaisko C и др.: Гистологическая оценка местного применения комбинации ретинол-витамин C. Skin Pharmacol Physiol 2005;18:81-87.
37. Проктор Г.Б., Хоробин Р.В.: Химическая структура и механизмы окрашивания резорцин-фуксином Вейгерта и связанных с ним пятен эластических волокон.Stain Technol 1988;63:101-111.
38. Flotte TJ, Seddon JM, Zhang YQ, Glynn RJ, Egan KM, Gragoudas ES: Метод компьютерного анализа изображений для измерения эластичности ткани. J Invest Dermatol 1989;93:358-362.
39. Монтанья В., Уильям М., Кей К. Структурные изменения в стареющей коже человека.J Invest Dermatol 1979;73:47-53.
40. Zweers MC, van Vlijmen-Willems IM, van Kuppevelt TH, Mecham RP, Steijlen PM, Bristow J и др. Дефицит тенасцина-X вызывает аномалии в морфологии кожных эластичных волокон. J Invest Dermatol 2004;122:885-891.
41. Браверман И.М., Фонферко Е. Исследования старения кожи.I. Сеть эластических волокон. J Invest Dermatol 1982;78:434-443.
42. Mecham RP: синтез эластина и сборка волокон. Ann NY Acad Sci 1991;624:137-146.
43. Нивисон-Смит Л., Вайс А.С.: Выравнивание клеток гладкой мускулатуры сосудов человека на параллельных электропряденных синтетических эластиновых волокнах.J Biomed Mater Res A 2012; 100:155-161.
44. Хинек А., Рабинович М.: эластин-связывающий белок массой 67 кДа является защитным «компаньоном» внеклеточного нерастворимого эластина и внутриклеточного тропоэластина. J Cell Biol 1994; 126:563-574.
45. Бунда С., Севера Б., Питер Л., Янтинг В., Кела Л., Александр Х.: Альдостерон индуцирует выработку эластина в сердечных фибробластах посредством активации рецепторов инсулиноподобного фактора роста-i независимым от минералокортикоидных рецепторов образом.Ам Дж. Патол 2007; 171:809-819.
46. Янагисава Х., Дэвис Э.К.: Разгадка механизма сборки эластичных волокон: роль коротких фибулинов. Int J Biochem Cell Biol 2010;42:1084-1093.
47. Horiguchi M, Inoue T, Ohbayashi T, Hirai M, Noda K, Marmorstein LY и др.: Фибулин-4 обеспечивает надлежащий эластогенез посредством взаимодействия со сшивающим ферментом лизилоксидазой.Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106:19029-19034.
48. Папке С.Л., Янагисава Х.: Фибулин-4 и фибулин-5 в эластогенезе и за его пределами: результаты исследований на мышах и людях. Матрица Биол 2014;37:142-149.
49. Wagenseil JE, Mecham RP: Новый взгляд на сборку эластичных волокон.Birth Defects Res C Embryo Today 2007;81:229-240.
50. Kothapalli CR, Ramamurthi A: Лизилоксидаза усиливает синтез эластина и образование матрикса клетками гладкой мускулатуры сосудов. J Tissue Eng Regen Med 2009; 3: 655-661.
51. Умеда Х., Айкава М., Либби П.: Высвобождение десмозин и изодесмозин в виде аминокислот из нерастворимого эластина эластолитическими протеазами.Biochem Biophys Res Commun 2011;411:281-286.
52. Шапиро С.Д., Эндикотт С.К., Провинция М.А., Пирс Дж.А., Кэмпбелл Э.Дж.: Заметная продолжительность жизни паренхиматозных эластичных волокон легких человека, выведенная из преобладания D-аспартата и радиоуглерода, связанного с ядерным оружием. J Clin Invest 1991; 87: 1828-1834.
53. Басалыга Д.М.: Деградация и кальцификация эластина в модели повреждения брюшной аорты: роль матриксных металлопротеиназ. Тираж 2004; 110:3480-3487.
54. Myllyharju J, Johanna M, Kivirikko KI: Коллагены и заболевания, связанные с коллагеном.Энн Мед 2001; 33:7-21.
55. Рикард-Блюм С.: Семейство коллагенов. Cold Spring Harb Perspect Biol 2011;3:a004978.
56. Dalgleish R: База данных мутаций коллагена I типа человека.Nucleic Acids Res 1997; 25:181-187.
57. Бодиан Д.Л., Мадхан Б., Бродский Б., Кляйн Т.Э.: Прогнозирование клинической летальности несовершенного остеогенеза из-за мутаций глицина в коллагене. Биохимия 2008;47:5424-5432.
58. Beck K, Chan VC, Shenoy N, Kirkpatrick A, Ramshaw JA, Brodsky B: Дестабилизация коллагеноподобных модельных пептидов несовершенного остеогенеза коррелирует с идентичностью остатка, заменяющего глицин.Proc Natl Acad Sci USA 2000;97:4273-4278.
59. Willing MC, Deschenes SP, Slayton RL, Roberts EJ: Преждевременное обрыв цепи является объединяющим механизмом для нулевых аллелей COL1A1 в клеточных штаммах I типа несовершенного остеогенеза. Am J Hum Genet 1996; 59: 799-809.
60. Körkkö J, Ala-Kokko L, De Paepe A, Nuytinck L, Earley J, Prockop DJ: анализ генов COL1A1 и COL1A2 с помощью ПЦР-амплификации и сканирования с помощью конформационно-чувствительного гель-электрофореза выявил только мутации COL1A1 у 15 пациентов с несовершенным типом остеогенеза. I: идентификация общих последовательностей нуль-аллельных мутаций.Am J Hum Genet 1998; 62: 98–110.
61. Malfait F, Wenstrup RJ, De Paepe A: Клинические и генетические аспекты синдрома Элерса-Данлоса, классический тип. Genet Med 2010;12:597-605.
62. Бейтман Дж. Ф., Бут-Хэндфорд Р. П., Ламанде С. Р.: Генетические заболевания соединительной ткани: клеточные и внеклеточные эффекты мутаций внеклеточного матрикса.Nat Rev Genet 2009; 10: 173-183.
63. Ван Агтмаэль Т., Брукнер-Тудерман Л.: Базальные мембраны и болезни человека. Cell Tissue Res 2010;339:167-188.
64. Lampe AK: Мышечные расстройства, связанные с коллагеном VI.J Med Genet 2005;42:673-685.
65. Carter EM, Raggio CL: Генетические и ортопедические аспекты нарушений коллагена. Curr Opin Pediatr 2009; 21:46-54.
66. Андиран Н., Сарикайалар Ф., Сарачлар М., Чаглар М.: Аутосомно-рецессивная форма врожденной лаксы кожи: больше, чем клинический вид.Педиатр Дерматол 2002;19:412-414.
67. Marchase P, Holbrook K, Pinnell SR: Семейный синдром слабости кожи с ультраструктурными аномалиями коллагена и эластина. J Invest Dermatol 1980;75:399-403.
68. Ringpfeil F: Отдельные заболевания соединительной ткани: эластическая псевдоксантома, лакса кожи и липоидный протеиноз.Клин Дерматол 2005; 23:41-46.
69. Тернер-Стокс Л., Тертон С., Поуп Ф.М., Грин М.: Эмфизема и лакса кожи. Торакс 1983;38:790-792.
70. Сабо З., Крепо М.В., Митчелл А.Л., Стефан М.Дж., Пунтел Р.А., Инь Локе К. и др.: Аневризматическое заболевание аорты и кожная лакса, вызванные дефектами гена эластина.J Med Genet 2006;43:255-258.
71. Loeys B: Гомозиготность по миссенс-мутации в фибулине-5 (FBLN5) приводит к тяжелой форме кутис-лакса. Hum Mol Genet 2002; 11: 2113-2118.
72. Tassabehji M: Мутация гена эластина, вызывающая аномальный тропоэластин и аномальные эластические волокна у пациента с аутосомно-доминантным кожным дефектом.Hum Mol Genet 1998; 7: 1021-1028.
73. Fang M, Yuan J, Peng C, Li Y: Коллаген как обоюдоострый меч в развитии опухоли. Tumor Biol 2014;35:2871-2882.
74. Арнольд С.А., Ривера Л.Б., Миллер А.Ф., Карбон Дж.Г., Динин С.П., Се И. и др.: Отсутствие хозяина SPARC усиливает сосудистую функцию и распространение опухоли в ортотопической мышиной модели карциномы поджелудочной железы.Dis Model Mech 2009; 3: 57-72.
75. Левенталь К.Р., Ю. Х., Касс Л., Лакинс Дж. Н., Эгеблад М., Эрлер Дж. Т. и др.: Сшивание матрицы вызывает прогрессирование опухоли за счет усиления передачи сигналов интегрина. Сотовый 2009; 139: 891-906.
76. Нагасе Х., Виссе Р., Мерфи Г.: Структура и функция матриксных металлопротеиназ и ТИМП.Cardiovasc Res 2006;69:562-573.
77. Чернов А.В., Стронгин А.Ю.: Эпигенетическая регуляция матриксных металлопротеиназ и их коллагеновых субстратов при раке. Концепции Биомола 2011;2:135-147.
78. Huijbers IJ, Iravani M, Popov S, Robertson D, Al-Sarraj S, Jones C, et al: Роль отложения фибриллярного коллагена и рецептора интернализации коллагена endo180 при инвазии глиомы.PLoS One 2010;5:e9808.
79. Barcus CE, Keely PJ, Eliceiri KW, Schuler LA: Жесткие коллагеновые матрицы увеличивают туморогенную передачу сигналов пролактина в клетках рака молочной железы. J Biol Chem 2013; 288:12722-12732.
80. Wyckoff JB, Wang Y, Lin EY, Li J-F, Goswami S, Stanley ER и др.: Прямая визуализация интравазации опухолевых клеток с помощью макрофагов в опухолях молочной железы.Рак Res 2007; 67: 2649-2656.
81. Erler JT, Bennewith KL, Cox TR, Lang G, Bird D, Koong A и др.: Лизилоксидаза, индуцированная гипоксией, является важным медиатором рекрутирования клеток костного мозга для формирования преметастатической ниши. Раковая клетка 2009; 15:35-44.
82. Kaplan RN, Riba RD, Zacharoulis S, Bramley AH, Vincent L, Costa C, et al: VEGFR1-позитивные гемопоэтические предшественники костного мозга инициируют преметастатическую нишу.Природа 2005;438:820-827.
83. Веллинг Т., Ристели Дж., Веннерберг К., Мошер Д.Ф., Йоханссон С.: Полимеризация коллагенов типа I и III зависит от фибронектина и усиливается интегринами α ₁₁ β ₁ и α ₂ β ₁ . J Biol Chem 2002; 277:37377-37381.
84. Wölfle U, Seelinger G, Bauer G, Meinke MC, Lademann J, Schempp CM: Реактивные виды молекул и антиоксидантные механизмы в нормальной коже и старении кожи. Skin Pharmacol Physiol 2014;27:316-332.
85. Эль-Домиати М., Аттиа С., Салех Ф., Браун Д., Бирк Д.Е., Гаспарро Ф. и др.: Внутреннее старение против старения.фотостарение: сравнительное гистопатологическое, иммуногистохимическое и ультраструктурное исследование кожи. Exp Dermatol 2002; 11:398-405.
86. Лавкер Р.М.: Структурные изменения на открытой и открытой стареющей коже. J Invest Dermatol 1979;73:59-66.
87. Фостер Дж. А., Рич С. Б., Миллер М., Бенедикт М. Р., Ричман Р. А., Флорини Д. Р.: Влияние возраста и введения IGF-I на экспрессию гена эластина в аорте крысы.Дж. Геронтол 1990; 45: B113-B118.
88. Quaglino D, Fornieri C, Nanney LB, Davidson JM: Модификации внеклеточного матрикса в тканях крыс разного возраста. Корреляции между экспрессией мРНК эластина и коллагена I типа и активностью лизилоксидазы. Матрица 1993; 13:481-490.
89. Sator PG, Schmidt JB, Sator MO, Huber JC, Hönigsmann H: Влияние заместительной гормональной терапии на старение кожи: экспериментальное исследование.Матуритас 2001; 39:43-55.
90. Роберт Л., Лабат-Роберт Дж., А.-М. Р: Физиология старения кожи. Патол Биол 2009;57:336-341.
91. Лабат-Роберт Дж., Фуртанье А., Буайе-Лафарг Б., Роберт Л.: Возрастное увеличение активности протеазы типа эластазы в коже мышей: влияние УФ-облучения.J Photochem Photobiol B 2000;57:113-118.
92. Ма В., Влашек М., Танчева-Пур И., Шнайдер Л.А., Надери Л., Рази-Вольф З. и др.: Хронологическое старение и фотостарение фибробластов и кожной соединительной ткани. Clin Exp Dermatol 2001; 26:592-599.
93. Данн М.Г., Сильвер Ф.Х.: Вязкоупругое поведение соединительных тканей человека: относительный вклад вязких и упругих компонентов.Connect Tissue Res 1983; 12:59-70.
94. Dunn MG, Silver FH, Swann DA: Механический анализ гипертрофической рубцовой ткани: структурная основа очевидной повышенной жесткости. J Invest Dermatol 1985;84:9-13.
95. Хамфри Д.Д., Дюфрен Э.Р., Шварц М.А.: Механотрансдукция и гомеостаз внеклеточного матрикса.Nat Rev Mol Cell Biol 2014;15:802-812.
96. Чике М., Ренедо А.С., Хубер Ф., Флюк М.: Как фибробласты переводят механические сигналы в изменения в продукции внеклеточного матрикса? Матрица Биол 2003;22:73-80.
97. Нгуен Т.Д., Лян Р., Ву С.Л.-И, Бертон С.Д., Ву С., Альмарза А. и др.: Влияние посева клеток и циклического растяжения на ремоделирование волокон в биокаркасе, полученном из внеклеточного матрикса.Tissue Eng Часть A 2009; 15: 957-963.
98. Chang ALS, Agredano YZ, Kimball AB: Факторы риска, связанные с растяжками беременных. J Am Acad Dermatol 2004; 51:881-885.
99. Касельска-Троян А., Собчак М., Антошевски Б.: Факторы риска растяжек беременных.Int J Cosmet Sci 2015; 37: 236-240.
100. Осман Х., Рубейз Н., Тамим Х., Нассар А.Х.: Факторы риска развития стрий беременных. Am J Obstet Gynecol 2007;196:62.e1-5.
101. Томас Р.Г.Р., Листон В.А.: Клинические ассоциации стрий беременных.J Obstet Gynaecol 2004; 24:270-271.
102. Cordeiro RCT, Zecchin KG, de Moraes AM: Экспрессия рецепторов эстрогена, андрогена и глюкокортикоидов в недавних растяжках. Int J Dermatol 2010;49:30-32.
103. Лю Д.Т.: Письмо: стрии беременных.Ланцет 1974; 1:625.
104. Tunzi M, Grey GR: Распространенные кожные заболевания во время беременности. Am Fam Physician 2007; 75: 211-218.
105. Neumann CG: Расширение участка кожи за счет постепенного растяжения подкожного баллона; использование метода фиксации кожи при субтотальной реконструкции уха.Plast Reconstr Surg 1957; 19:124-130.
106. Де Филиппо Р.Е., Атала А.: Растяжение и рост: молекулярные и физиологические влияния расширения ткани. Plast Reconstr Surg 2002;109:2450-2462.
107. Такей Т., Миллс И., Араи К., Сумпио Б.Э. Молекулярная основа расширения тканей: клинические последствия для хирурга.Plast Reconstr Surg 1998;102:247-258.
108. Zöllner AM, Buganza Tepole A, Kuhl E: О биомеханике и механобиологии растущей кожи. J Theor Biol 2012; 297:166-175.
109. Аустад Э.Д., Томас С.Б., Пасык К. Расширение тканей: дивиденды или кредит? Plast Reconstr Surg 1986;78:63-67.
110. Джонсон П.Е., Кернахан Д.А., Бауэр Б.С.: Реакция кожи и эпидермиса на расширение мягких тканей у свиней. Plast Reconstr Surg 1988;81:390-397.
111. O’Brien JP: актиническая гранулема.Заболевание кольцевидной соединительной ткани, поражающее поврежденную солнцем и теплом (эластическую) кожу. Арч Дерматол 1975; 111:460-466.
112. Бенедетто А.В.: Окружающая среда и старение кожи. Клин Дерматол 1998;16:129-139.
113. Bouissou H, Pieraggi MT, Julian M, Savit T: Эластическая ткань кожи.Сравнение спонтанного и актинического (солнечного) старения. Int J Dermatol 1988; 27:327-335.
114. Уоррен Р., Гартштейн В., Клигман А.М., Монтанья В., Аллендорф Р.А., Риддер Г.М.: Возраст, солнечный свет и кожа лица: гистологическое и количественное исследование. J Am Acad Dermatol 1991; 25:751-760.
115. Бернштейн Э.Ф., Браун Д.Б., Урбах Ф., Форбс Д., Дель Монако М., Ву М. и др.: Ультрафиолетовое излучение активирует промотор эластина человека у трансгенных мышей: новая модель фотостарения кожи in vivo и in vitro.J Invest Dermatol 1995;105:269-273.
116. Robert C, Bonnet M, Marques S, Numa M, Doucet O: Низкие и умеренные дозы инфракрасного излучения А нарушают гомеостаз внеклеточного матрикса кожи и способствуют фотоповреждению кожи. Skin Pharmacol Physiol 2015; 28:196-204.
117. Биссетт Д.Л., Хэннон Д.П., Орр Т.В.: Животная модель кожи, подвергшейся солнечному старению: гистологические, физические и видимые изменения в коже голых мышей, облученных УФ-излучением.Фотохим Фотобиол 1987;46:367-378.
118. Moloney SJ, Edmonds SH, Giddens LD, Learn DB: Модель фотостарения на безволосых мышах: оценка взаимосвязи между кожным эластином, коллагеном, толщиной кожи и морщинами. Photochem Photobiol 1992;56:505-511.
119. О’Брайен Дж. П., Реган В.: Исследование эластической ткани и актинического излучения при «старении», височном артериите, ревматической полимиалгии и атеросклерозе.Актинические бури в современном мире. J Am Acad Dermatol 1991; 24:765-776.
120. Ритти Л., Фишер Г. Дж.: Индуцированные ультрафиолетовым излучением сигнальные каскады и старение кожи. Старение Res Rev 2002; 1: 705-720.
121. Quan T, He T, Kang S, Voorhees JJ, Fisher GJ: Солнечное ультрафиолетовое облучение снижает содержание коллагена в фотостареющей коже человека путем блокирования рецептора трансформирующего фактора роста-β типа II/передачи сигналов Smad.Ам Дж. Патол 2004; 165:741-751.
122. Масаки Х. Роль антиоксидантов в коже: антивозрастной эффект. J Dermatol Sci 2010; 58:85-90.
123. Cho Y, Yuri C, Son HJ, Eun-Mee K, Choi JH, Kim ST и др.: Доксициклин обладает нейропротекторным действием против нигральной дофаминергической дегенерации за счет двойного механизма с участием MMP-3.Нейротокс Рез 2009;16:361-371.
124. Фортино В., Майоли Э., Торричелли С., Дэвис П., Валаччи Г.: ММР кожи по-разному модулируются стрессорами окружающей среды у старых и молодых мышей. Toxicol Lett 2007; 173:73-79.
125. Гресснер А.М., Аксель, Гресснер М.: Роль TGF-β в фиброзе печени.Front Biosci 2002;7:d793.
126. Francès C, Boisnic S, Hartmann DJ, Dautzenberg B, Branchet MC, Charpentier YL и др.: Изменения в эластичной ткани не подвергавшейся воздействию солнца кожи курильщиков сигарет. Бр Дж Дерматол 1991;125:43-47.
127. Just M, Ribera M, Monsó E, Lorenzo JC, Ferrándiz C: Влияние курения на эластичные волокна кожи: морфометрический и иммуногистохимический анализ.Бр Дж Дерматол 2007;156:85-91.
128. Gao S, Chen K, Zhao Y, Rich CB, Chen L, Li SJ и др.: Транскрипционное и посттранскрипционное ингибирование экспрессии лизилоксидазы конденсатом сигаретного дыма в культивируемых фибробластах легких плода крысы. Toxicol Sci 2005;87:197-203.
129. Хаутамаки Р.Д., Кобаяши Д.К., Старший Р.М., Шапиро С.Д.: Потребность в макрофагальной эластазе при эмфиземе, вызванной сигаретным дымом, у мышей.Наука 1997;277:2002-2004.
130. Шапиро С.Д., Гольдштейн Н.М., Хоутон А.М., Кобаяши Д.К., Келли Д., Белаауай А.: Нейтрофильная эластаза способствует развитию эмфиземы у мышей, вызванной сигаретным дымом. Ам Дж. Патол 2003; 163:2329-2335.
131. Jorgensen LN, Kallehave F, Christensen E, Siana JE, Gottrup F: Снижение выработки коллагена у курильщиков.Хирургия 1998;123:450-455.
132. Морита А: Табачный дым вызывает преждевременное старение кожи. J Dermatol Sci 2007; 48:169-175.
133. Инь Л., Морита А., Цудзи Т.: Изменения внеклеточного матрикса, вызванные экстрактом табачного дыма.Arch Dermatol Res 2000;292:188-194.
134. Yin L, Morita A, Tsuji T: Экстракт табачного дыма вызывает возрастные изменения из-за модуляции TGF-β. Exp Dermatol 2003;12(дополнение 2):51-56.
135. Калра Э.К.: Нутрицевтики — определение и введение.AAPS PharmSci 2003;5:E25.
136. Chulasiri M: Антивозрастная космецевтика из пигментированного риса. Азиатский J Pharm Sci 2016; 11:30.
137. Невин К.Г., Раджамохан Т.: Влияние местного применения кокосового масла первого отжима на компоненты кожи и антиоксидантный статус во время заживления кожных ран у молодых крыс.Skin Pharmacol Physiol 2010;23:290-297.
138. Дэвис С.К., Перес Р.: Космецевтика и натуральные продукты: заживление ран. Клин Дерматол 2009;27:502-506.
139. Бергман А., Янаи Дж., Вайс Дж., Белл Д., Дэвид М.П.: Ускорение заживления ран путем местного применения меда.Модель животного. Ам Дж. Сург 1983; 145:374-376.
140. Moon EJ, Lee YM, Lee OH, Lee MJ, Lee SK, Chung MH и др.: Новый ангиогенный фактор, полученный из геля алоэ вера: β-ситостерол, растительный стерол. Ангиогенез 1999;3:117-123.

Автор Контакты

Mohammad Tariqur Rahman

Университет Малайи

Wilayah Persekutuan

Куала-Лумпур 50603 (Малайзия)

Электронная почта [email protected]

Информация о статье / публикации

Предварительный просмотр первой страницы

Получено: 29 января 2016 г.
Принято: 19 мая 2016 г.
Опубликовано онлайн: 20 июля 2016 г.
Дата выпуска выпуска:

Количество печатных страниц: 14
Количество фигурок: 6
Количество столов: 0

ISSN: 1660-5527 (печать)
eISSN: 1660-5535 (онлайн)

Для получения дополнительной информации: https://www.karger.com/SPP

Авторское право / Дозировка препарата / Отказ от ответственности

Авторское право: Все права защищены. Никакая часть данной публикации не может быть переведена на другие языки, воспроизведена или использована в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись, микрокопирование или любую систему хранения и поиска информации, без письменного разрешения издателя. .
Дозировка препарата: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор препарата и дозировка, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации.Тем не менее, в связи с продолжающимися исследованиями, изменениями в правительственных постановлениях и постоянным потоком информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на лекарства, читателю настоятельно рекомендуется проверять вкладыш в упаковке для каждого лекарства на предмет любых изменений в показаниях и дозировке, а также для дополнительных предупреждений. и меры предосторожности. Это особенно важно, когда рекомендуемый агент является новым и/или редко используемым лекарственным средством.
Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и участникам, а не издателям и редакторам.Появление рекламы и/или ссылок на продукты в публикации не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности. Издатель и редактор(ы) отказываются от ответственности за любой ущерб, нанесенный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в содержании или рекламе.

Жидкая структура эластина

Основные версии:

1) Системы моделирования очень упрощены и могут неадекватно отражать все соответствующие свойства реального эластина.Изучаются пептиды с последовательностью простого повтора (VPGVG) ₇ . В то время как пентапептид и родственные полипентапептиды были признаны подходящими имитаторами обширных гидрофобных областей эластина, важно обсудить преимущества и возможные недостатки и ограничения, связанные с выбором последовательности. Особую озабоченность вызывает тот факт, что нативный белок в значительной степени характеризуется чередованием гидрофобных и сшивающих доменов. Хотя гидрофобные домены имеют последовательности, сходные с моделью этого исследования, они обычно фланкированы сшивающими доменами, имеющими, по крайней мере, частичный α-спиральный характер.Таким образом, маловероятно, что 27 гидрофобных доменов в нативном белке образуют агрегат, подобный используемому здесь.

Действительно, настоящая модельная система не предназначена для учета всех свойств эластина. Вместо этого мы исследуем структурную и физическую основу фазового разделения гидрофобных эластиноподобных доменов, что также дает представление о структурной основе эластичности. Хотя сшивающие домены необходимы для формирования эластомерных материалов, которым они придают целостность и долговечность, они сами по себе не подвергаются фазовому разделению и не требуются для фазового разделения.Многочисленные исследования, проведенные в лабораториях Тони Вайса, Фреда Кили и Тони Тамбурро за последние пару десятилетий, установили, что гидрофобные домены управляют фазовым разделением полноразмерного тропоэластина. Соответственно, эластин-подобные пептиды, моделирующие гидрофобные домены тропоэластина, но лишенные перекрестно-сшивающих доменов, коацервируются сами по себе. Кроме того, считается, что гидрофобные домены придают эластичность эластину. Вместе с вычислительной осуществимостью это причины, по которым мы решили моделировать гидрофобные домены. – См. измененный текст в первом абзаце введения.

Поскольку гидрофобные домены управляют фазовым разделением полноразмерного тропоэластина и эластичностью полимеризованного эластина, вполне вероятно, что молекулярная основа для фазового разделения и упругой отдачи, обнаруженная в этом исследовании, имеет отношение к полноразмерному тропоэластину. Эта точка зрения подтверждается недавним ЯМР-исследованием самосборки и полимеризации эластиноподобных блок-сополимерных пептидов, состоящих из чередующихся перекрестных связей и (GVPGV) ₇ доменов (Reichheld et al., PNAS, май 2017 г.). Структура выделенных нами (ГВПГВ) ₇ доменов практически сохраняется в блок-сополимерах: они неупорядочены, гидратированы и сохраняют ту же локальную вторичную структуру, состоящую из переходных β-поворотов, в растворимой и фазово-разделенной формах; и они образуют обширные, неспецифические гидрофобные контакты при фазовом разделении.

Это широкое совпадение не означает, что конформационные ансамбли гидрофобных доменов идентичны в двух модельных пептидах (хотя бы из-за разной длины пептидов), но указывает на то, что существенные свойства гидрофобных доменов принципиально не затрагиваются. наличием перекрестных доменов.Более того, несмотря на небольшой размер нашего агрегата, его жидкое или расплавленное поведение предполагает, что настоящее исследование охватывает фундаментальную основу для разделения фаз ELP. См. новый раздел «Результаты» под названием «Актуальность эластиноподобных пептидов со сшивающими доменами» и наш ответ на пункт 4 ниже.

2) Значимость результатов неясна, поскольку отсутствуют важные отрицательные контроли. Разве не будет вести себя так же любой концентрированный раствор пептидов с примерно сходным последовательностным составом, т.е.е., образуют сольватированную каплю? Было бы полезно сравнить результаты эластина с моделированием пептидных фрагментов IDP, которые не агрегируют, и IDP, которые образуют «твердые» агрегаты при моделировании с использованием аналогичного протокола. В частности, является ли степень гидратации ядра эластинового пучка значительно выше, чем для других агрегирующих пептидов? Авторы упоминают шелк и амилоид как две крайности гидратированных и твердых агрегатов. В литературе даже есть сообщения, указывающие на склонность к фибриллизации (Fred W.Кили, Кэтрин М. Беллингем и Кимберли А. Вудхаус, Philosophical Transactions: Biological Sciences, Vol. 357, № 1418, Эластомерные белки: структуры, биомеханические свойства и биологические роли (28 февраля 2002 г.), стр. 185-189).

Предыдущие исследования предоставили убедительные доказательства особых свойств эластина и других самособирающихся эластомерных белков в отличие от (а) более распространенных типов IDP, которые не самоагрегируются, и (б) белков, образующих амилоидоподобные агрегаты:

а) Большинство IDPs имеют высокое содержание заряда и низкую гидрофобность последовательности, что позволяет им избежать самоагрегации (Uversky, 2000), тогда как эластин из-за высокого содержания гидрофобных остатков подвергается самоагрегации.Несколько вычислительных исследований описали структурные ансамбли более распространенного типа IDP. Среди них пептид RS, который имеет высокий суммарный заряд, был подробно изучен с использованием как моделирования, так и экспериментов (Rauscher et al., JCTC 2015). Были проведены обширные компьютерные исследования IDP с различной долей заряженных остатков (Das and Pappu, 2013).

б) Несвернутые или неправильно свернутые белки склонны к образованию упорядоченных амилоидных агрегатов, но, как мы показали десять лет назад, аминокислотный состав эластина устроен таким образом, чтобы избежать амилоидной судьбы (Rauscher et al., JCTC 2006). В этом совместном вычислительном и экспериментальном исследовании с лабораторией Кили мы показали, что, в отличие от амилоидогенных пептидов, самособирающиеся эластомерные белки, включая эластин и шелк паука, остаются гидратированными и неупорядоченными даже в агрегированном состоянии. Эти свойства проявляются в кажущемся пороге комбинированного состава глицина и пролина, выше которого образование амилоида затруднено и проявляются эластомерные свойства. Высокое содержание P и G препятствует тому, чтобы полипептидный остов самособирающихся эластомерных белков принимал регулярную вторичную структуру, необходимую для образования исключающих воду гидрофобных ядер (в которых ядро ​​практически полностью обезвожено), обнаруживаемых в глобулярных белках и в структуре ядра амилоида. фибриллы, гарантируя вместо этого, что позвоночник гидратирован и неупорядочен.

Чтобы прояснить эти моменты и предоставить больше информации об эластине как IDP, разделяющем агрегацию/фазу, мы добавили новый раздел под названием «Неупорядоченные агрегаты: структура и функция самособирающихся эластомерных белков» в «Результаты и обсуждение» вместе с новым рисунок, подчеркивающий роль гидрофобного эффекта и конформационного беспорядка в сворачивании, сборке и упругой отдаче белков (рис. 7). Кроме того, мы добавили анализ профиля плотности пептида и воды в нашей системе (подраздел «Гидратация и нарушение структуры полипептидного остова», последний абзац, рис. 4), который показывает, что пептиды сохраняют более 20% внутренней гидратации в обоих мономерных и агрегатные состояния.

3) Выбор силового поля кажется проблематичным, потому что сообщалось, что в других системах он благоприятствует чрезмерно компактным структурам. См., например. Рисунок 1 в Piana et al., Curr. мнение Структура биол. v24, p98, 2014, где масштабирование Rg по количеству остатков близко к одной трети степени, тогда как большинство белковых цепей в воде ближе к идеальному масштабированию цепи. Сейчас эластин достаточно гидрофобный, так что, возможно, все в порядке, и его все равно следует коллапсировать, но было бы неплохо провести некоторое обсуждение этого вопроса и, возможно, сравнение с экспериментами, которые показывают, что поведение мономера эластина разумно.

Мы изменили текст, чтобы решить и прояснить проблему с силовым полем, как описано ниже:

а) Мы не можем сравнивать наши результаты с экспериментальными измерениями, проведенными с тем же пептидом, поскольку, насколько нам известно, такие данные отсутствуют для мономера (GVPGV) ₇ . Однако наши результаты подтверждаются измерениями ЯМР, выполненными на эластинподобном пептиде, содержащем гидрофобные домены с той же последовательностью. См. наш ответ на пункты (1) и (4) и пересмотренный текст в разделе «Результаты» под названием «Актуальность эластиноподобных пептидов со сшивающими доменами».

b) Наш выбор силовых полей CHARMM22* и TIP3P, усовершенствованных CHARMM, напрямую мотивирован Rauscher et al. (JCTC 2015), который показывает, что из 8 протестированных комбинаций белковых и водных силовых полей именно эта комбинация лучше всего воспроизводила экспериментальные данные для пептида с внутренней неупорядоченностью. См. первый абзац раздела «Материалы и методы» под названием «Выбор силового поля».

c) Первоначально мы провели это исследование несколько лет назад, используя другую комбинацию силового поля (OPLS/AA с TIP3P) (докторская диссертация Сары Раушер, 2012 г.).Это предыдущее исследование привело к значительно более компактным оценкам радиуса вращения пептидного мономера. Как теперь хорошо известно, OPLS имеет тенденцию переоценивать степень коллапса или уплотнения развернутых или неупорядоченных состояний белков. Тем не менее, эти результаты были качественно аналогичны результатам настоящего исследования: неупорядоченные и гидратированные пептиды, характеризующиеся переходными β-поворотами, при самосборке приближались к расплавоподобному состоянию. См. пересмотренный текст в последнем абзаце раздела «Материалы и методы» под названием «Выбор силового поля».

d) Кроме того, чтобы полностью удовлетворить просьбу изучить зависимость наших результатов, особенно в отношении размера пептидного мономера в воде, от выбора силового поля, мы повторили некоторые симуляции с другим силовым полем. комбинация. В частности, мы выполнили 18 повторов MD-траектории длительностью 0,5 мкс, используя CHARMM22* с TIP4P-D, модифицированным силовым полем воды с повышенным взаимодействием дисперсии растворителя и растворенного вещества, недавно предложенным Piana et al. (Дж. Физ.хим. B, 2015) для улучшения гидратации ансамблей неупорядоченных белков. Этот новый набор симуляций приводит к менее коллапсированному (GVPGV) мономеру ₇ с показателем масштабирования размера 0,40 по сравнению со значением 0,28, полученным с помощью модели TIP3P. Мы отмечаем, что силовое поле TIP4P-D дестабилизирует нативное состояние двух свернутых белков (Piana et al., 2015). Таким образом, TIP4P-D может недооценивать гидрофобные взаимодействия в изученном здесь гидрофобном IDP. Тем не менее тот факт, что масштабный показатель нашего мономерного ELP, полученного с помощью TIP4P-D, все еще меньше идеального предела, согласуется с гидрофобным коллапсом и общими выводами статьи.Анализ этих новых моделей показан на рис. 1 — дополнение к рисунку 2, рис. 2 — дополнение к рисунку 4 и рис. 5 — дополнение к рисунку 3, а дальнейшее обсуждение зависимости от силового поля было добавлено в раздел «Материалы и методы» («Выбор силовое поле», последний абзац).

Вместе пункты (c) и (d) показывают, что наши выводы относительно структурной и физической основы фазового разделения гидрофобных эластиноподобных пептидов устойчивы к выбору силового поля, независимо от того, превышается ли компактность водного мономера. — или недооценены.

4) Сравнение с экспериментом довольно слабое и в лучшем случае качественное, поэтому его следует усилить. Например, можно ли количественно связать моделирование с экспериментами по рассеянию нейтронов в Perticaroli et al., 2015? В свете значительных проблем с силовым полем при моделировании IDP (хорошо задокументированных работами авторов!), очень важно иметь экспериментальную поддержку. Сравнения с конкретными экспериментами следует проводить таким образом, чтобы хотя бы в принципе исключить эту и/или другие модели.

Как упоминалось выше, экспериментальные измерения мономеров (GVPGV) ₇ отсутствуют. Однако результаты, представленные в этой рукописи, прекрасно согласуются с исследованием ЯМР, проведенным Reichheld et al. (2017), который был опубликован после подачи этой рукописи. Исследование ЯМР описывает структуру и динамику блок-пептидов с чередующимися сшивающими доменами и гидрофобными доменами с той же последовательностью, что и в настоящем исследовании, последовательно в растворе, в коацервате и в материалах, полученных сшиванием.Конформационный ансамбль гидрофобного домена, представленный в этом исследовании, согласуется с результатами ЯМР как качественно, так и количественно. В частности, (i) пептиды разупорядочены как до, так и после разделения фаз; (ii) вторичная структура в гидрофобных доменах состоит в основном из редких и временных β-поворотов в повторах VPGV и GVGV, заселенность которых оценивается в диапазоне 20-40% по сравнению с нашей оценкой 16-20%; (iii) эта вторичная структура существенно не изменяется при разделении фаз; (iv) фазовое разделение влечет за собой образование неспецифических межмолекулярных гидрофобных контактов; и (v) богатая белком жидкая фаза значительно гидратирована.

Это согласие подтверждает настоящие результаты и указывает на то, что структурная и физическая основа для самосборки гидрофобных доменов принципиально не зависит от присутствия сшивающих доменов. Мы добавили это экспериментальное подтверждение в исправленный текст (раздел «Значение эластиноподобных пептидов со сшивающими доменами»).

Деградация эластина и ее значение для здоровья и болезней

Введение

Эластин является важным белком внеклеточного матрикса (ECM) позвоночных и основным белком эластических волокон.Он обеспечивает эластичность и устойчивость многих тканей позвоночных, таких как крупные кровеносные сосуды, легкие, кожа, эластичные связки и хрящи, и, таким образом, имеет решающее значение для их долгосрочного функционирования. Он обладает исключительными свойствами, включая эластичность, прочность на разрыв и чрезвычайную долговечность, а также имеет уникальный химический состав, содержащий большое количество четырех гидрофобных аминокислот Gly, Ala, Val и Pro. Эластин секретируется в виде своего мономерного предшественника тропоэластина (ТЕ), который встречается в различных изоформах благодаря альтернативному сплайсингу его пре-мРНК.ТЕ состоит из чередующихся высокогидрофобных доменов и более гидрофильных Lys-содержащих доменов KA/KP, из которых гидрофобные участки отвечают за самоагрегацию и свойства растяжения, а последние участвуют в сшивании. Сшивание трансформирует мономерный TE в полимерный эластин (Vrhovski and Weiss 1998; Akagawa and Suyama 2000; Mithieux and Weiss 2005) (рис. 1).

Опубликовано онлайн:

Рис. 1. Структура эластических волокон с микрофибриллярной оболочкой и эластиновым ядром, состоящим из сшитых молекул тропоэластина. Цветная версия этой фигуры доступна онлайн.

Эластические волокна состоят из эластинового ядра и микрофибриллярной оболочки (рис. 1). Эластогенез, процесс образования эластических волокон, инициируется сборкой микрофибрилл фибриллина, которые служат каркасом для отложения эластина (Thomson et al. 2019). Трансляция мРНК ТЕ происходит на поверхности шероховатого эндоплазматического ретикулума. TE гидроксилируется по остаткам пролила пролил-4-гидроксилазой и затем транспортируется через аппарат Гольджи на поверхность клетки. Перед секрецией TE связывается со своим шапероном, эластин-связывающим белком (EBP), и секретируется комплекс EBP-TE (Hinek and Rabinovitch 1994; Davis and Mecham 1998; Vrhovski and Weiss 1998).Во внеклеточном пространстве TE высвобождается из EBP и подвергается самоассоциации в результате эндотермического энтропийного разделения фаз жидкость-жидкость, называемого коацервацией (Muiznieks et al. 2018). Выравниванию ТЕ и последующему сшиванию способствует фибулин-4, который опосредует связь между ТЕ и лизилоксидазой (LOX) (McLaughlin et al. 2006; Yanagisawa and Davis 2010; Nakamura 2018). Первоначально аллизин (α-аминоадипиновая кислота-δ-полуальдегид) производится путем окислительного дезаминирования ε-аминогруппы остатка Lys с помощью LOX или LOX-подобных белков.Внутри- и межмолекулярные поперечные связи впоследствии образуются путем неферментативной конденсации с образованием аллизина альдола или дегидролизинонорлейцина, которые далее конденсируются с образованием стабильных и невосстанавливаемых поперечных связей десмозин и изодесмозин, уникальных для эластина (Eyre et al. 1984; Врховски и Вайс, 1998; Акагава и Суяма, 2000; Митье и Вайс, 2005). В большинстве тканей млекопитающих основная часть эластогенеза происходит в небольшом окне развития, достигая своего максимума в ранние неонатальные периоды.В зрелых органах и тканях синтез эластина подавляется посттранскрипционными факторами (Parks et al., 1993). После образования эластин практически не обновляется в здоровых тканях, демонстрируя период полураспада более 70 лет (Шапиро и др., 1991; Пауэлл и др., 1992) из-за его поперечно-сшитой природы, которая связана с высокой устойчивостью и эластичностью. долговечность. Однако эластин накапливает повреждения в течение жизни организма в результате процессов старения, вызванных врожденной дегенерацией тканей, ферментативной активностью и воздействиями окружающей среды, что может привести к потере функции эластина или патологическим состояниям.

Эластин является не только структурным белком, но и играет активную роль в различных физиологических процессах (Debelle and Tamburro 1999). Некоторые пептиды, производные эластина (EDP), которые высвобождаются при протеолитической деградации эластина в основном из гидрофобных доменов (рис. 2(A–C)), способствуют ангиогенезу (Robinet et al. 2005) и связаны с регуляцией различных клеточных активности, включая клеточную адгезию, хемотаксис, миграцию, пролиферацию, активацию протеазы и апоптоз (рис. 2(E)) (Jung et al.1998 год; Макарт и др. 2004 г.; Морой и соавт. 2005 г.; Антоничелли и соавт. 2007). EDP ​​также называют матрикинами, то есть пептидами с биологической активностью, которые высвобождаются в результате деградации белка ECM, или, более конкретно, эластокинами, то есть пептидами с биологической активностью, высвобождаемыми под действием ферментов из эластина (Maquart et al. 1999; Дука и др., 2004; Макварт и др., 2004, 2005). Оба слова, матрикин и эластокин, относятся к цитокиноподобным свойствам фрагментов белков матрикса (Antonicelli et al.2007). Исследования показывают, что EDP, содержащие мотив (X)GXXPG, являются биологически активными, поскольку они способны взаимодействовать с EBP (Mecham et al. 1989; Brassart et al. 2001). Протеолитическое повреждение эластических волокон при аберрантной экспрессии эластаз вместе с дальнейшими биологическими процессами, запускаемыми эластокинами, может способствовать развитию и прогрессированию тяжелых патологических состояний, включая сердечно-сосудистые заболевания, такие как атеросклероз (Castiglione Morelli et al. 1997; Maurice et al.2013) или эмфизему легких (Houghton et al. 2006) (рис. 2(F)). Этот обзор направлен на то, чтобы дать всесторонний обзор образования эластокинов эластазами, природы, биологической роли и структурно-функциональных отношений эластокинов, а также их связи с патологическими состояниями.

Рисунок 2. Генерация и действие эластокинов человека. (A) Эластазы, происходящие из классов металлоэндопептидаз, сериновых протеаз, цистеиновых протеаз и аспарагиновых протеаз, расщепляют (B) тропоэластин и эластические волокна человека, что приводит к (C) высвобождению биоактивных пептидов эластина из гидрофобных эластиновых доменов. (D) Биоактивные пептиды эластина взаимодействуют с различными типами рецепторов эластина и (E) индуцируют различные биологические активности, которые в конечном итоге могут привести к (F) развитию и/или прогрессированию патологических состояний.Тропоэластин человека (С) представлен в виде изоформы 2 (инвентарный номер SwissProt P15502-2). Цветная версия этой фигуры доступна онлайн.

Высвобождение эластокинов через эластазы человека

Интактный эластин полностью нерастворим и чрезвычайно устойчив к внутренним и внешним воздействиям. Однако в течение жизни организма эластин многократно подвергается разнообразным ферментативным, химическим и биофизическим воздействиям. Ферментативная деградация эластина происходит во время конститутивной экспрессии протеаз в здоровых тканях и в результате повышения экспрессии эластазы при воспалительных состояниях.Непрерывное воздействие эластаз и сопутствующее высвобождение эластокинов может привести к серьезному и необратимому повреждению эластических волокон, потере функции эластических волокон, хроническому воспалению и увеличению заболеваемости и смертности вследствие развития и прогрессирования различных сердечно-сосудистых заболеваний (рис. 2(Е)). ) (Антоничелли и др., 2007). Эластазы, расщепляющие эластин, принадлежат к классам матриксных металлопротеиназ (ММР), аспарагиновых протеаз, сериновых протеаз и цистеиновых протеаз (рис. 2(А)), и их поведение при расщеплении эластина обобщено в таблице 1.Верб и др. определил эластазы как протеиназы, которые «способны растворять и расщеплять нерастворимые эластиновые волокна в одиночку» (Werb et al. 1982), а Bieth описал эластазу как протеазу, способную расщеплять зрелый поперечно-сшитый эластин (Bieth 1986). Оба определения не включают тот факт, что расщепление эластина некоторыми ферментами требует предварительного повреждения эластина, происходящего в результате процессов старения, как, например, описано для сериновой протеазы эластазы лейкоцитов человека или металлоэндопептидазы неприлизина (Boudier et al.1981 год; Шмельцер и соавт. 2012 г.; Мора Уэртас и соавт. 2018).

Пищеварительные протеазы

Аспарагиновая протеаза пепсин (PEP; EC 3.4.23.1) расщепляет белки в желудке с широкой специфичностью (таблица 1).Он секретируется главными клетками желудка в виде своего неактивного предшественника пепсиногена, который активируется H ⁺ в просвете желудка, что приводит к конформационным изменениям и открытию каталитически активного сайта. Развернутая активная форма пепсиногена расщепляется автокаталитически, тем самым образуя ФЕП (Bhutia and Ganapathy 2018). При анализе переваров эластина кожи с помощью PEP было обнаружено, что протеаза часто расщепляет С-конец на остатки Gly, Val, Ala, Leu и Phe (Schmelzer et al.2005). В целом сообщалось, что PEP предпочтительно расщепляет гидрофобные и ароматические остатки (Konigsberg et al., 1963; Magee, 1974; Schmelzer et al., 2007).

Секрет поджелудочной железы желудочно-кишечного тракта человека содержит несколько сериновых протеаз, таких как трипсин (TR; EC 3.4.21.4), химотрипсин (CTR; EC 3.4.21.1) и панкреатическая эластаза (PE; EC 3.4.21.71), также известная как химотрипсин -подобная эластазе 2A (Cela2A), которые все секретируются как неактивные предшественники (Bhutia and Ganapathy 2018).Ограниченный протеолиз трипсиногена кишечными энтеропептидазами приводит к образованию активного фермента TR, который затем высвобождает CTR и PE из их предшественников. CTR может полностью разлагать эластин, однако имеет более узкую специфичность расщепления, чем PE, поскольку он расщепляет остатки Tyr, Trp, Phe и Leu, которые встречаются в эластине только в небольших количествах (Loeven 1970; Bauer et al. 1976; Collins et al. 1985). ). Масс-спектрометрический анализ гидролизата эластина, полученного в результате инкубации эластина кожи с CTR, также показал, что CTR продуцирует больше и меньше пептидов из эластина, чем PEP, который имеет более широкую специфичность расщепления (Getie, Schmelzer, Weiss, et al.2005). Эластин кожи расщепляется CTR преимущественно на С-конце до Tyr, Phe и Leu (Getie, Schmelzer, Weiss, et al., 2005; Gupta et al., 2010). PE представляет собой агрессивную эластазу с широкой специфичностью расщепления и расщепляет C-конец эластина до Gly, Val, Leu, Ala и Ile и в меньшей степени Phe, Pro, Glu и Arg (Powers et al., 1977; McRae et al., 1980; Мехам и др., 1997 г.; Гети, Шмельцер и Нойберт, 2005 г.; Хайнц и др., 2014 г.). TR расщепляет только С-конец Lys и Arg (Loeven 1970; Collins et al. 1985), что сложно, поскольку 88% остатков Lys эластина модифицируются и участвуют в поперечных связях (Kozel et al.2003). Хотя TR плохо расщепляет зрелый эластин, он расщепляет несшитый предшественник эластина TE с доступными остатками Lys (Heinz et al. 2014).

В целом неясно, всасываются ли биоактивные пептиды эластина из продуктов животного происхождения, высвобождаемые пищеварительными протеазами, в системный кровоток. Хотя было показано, что ди- и трипептиды транспортируются через эпителий кишечника в неизменном виде с помощью H ⁺ -зависимого переносчика пептидов 1 (PepT1), олигопептиды не являются субстратами для PepT1 (Fei et al.1994 год; Виг и др. 2006). Однако было показано, что парацеллюлярный путь, модулируемый плотными контактами, и трансцеллюлярный путь участвуют в трансэпителиальном всасывании пептидов (Pauletti et al. 1997; Satake et al. 2002). Тем не менее маловероятно, что активность таких пищевых эластиновых пептидов играет существенную роль в организме человека.

Металлоэндопептидазы

ММП образуют большое семейство многодоменных цинк- и кальций-зависимых эндопептидаз, которые, как известно, расщепляют различные компоненты внеклеточного матрикса.ММР играют центральную роль в ремоделировании соединительной ткани и регуляции состава клеточного матрикса посредством их влияния на миграцию клеток, дифференцировку клеток, рост клеток, заживление ран, воспаление, ангиогенез и апоптоз. Нарушение физиологического баланса между активацией и дезактивацией ММР связано с тяжелыми заболеваниями, такими как атеросклероз, артрит, эмфизема легких, инфаркт миокарда, а также с ростом опухоли и метастазированием (Nagase, Woessner, 1999; Sternlicht, Werb, 2001; Visse, Nagase, 2003). ; Сбарделла и соавт.2012). Известно, что пять ММР расщепляют эластин: ММР-2 (ЕС 3.4.24.24), ММР-7 (ЕС 3.4.24.23), ММР-9 (ЕС 3.4.24.35), ММР-12 (ЕС 3.4.24.65) и МТ1- ММП (ММП-14) (EC 3.4.24.80) (Сбарделла и др., 2012; Ван Дорен, 2015). ММП-2 (желатиназа А) играет важную роль в деградации ВКМ во время миграции клеток и ремоделирования тканей. Он легко переваривает денатурированные различные коллагены, эластин, фибронектин и ламинин (Gehrmann et al. 2002). ММР-7 (матрилизин 1) в основном экспрессируется эпителиальными клетками и процессирует различные белки, включая различные коллагены, ламинин, проопухолевой фактор некроза-α и α2-макроглобулин (Visse and Nagase 2003).ММР-9 (желатиназа В) секретируется нейтрофилами и макрофагами, а также обнаружена в различных злокачественных клетках. Например, было показано, что он расщепляет различные коллагены, ламинин и плазминоген (Visse and Nagase 2003). MMP-12 (макрофагальная эластаза) экспрессируется в основном макрофагами и расщепляет различные субстраты, включая различные коллагены, ламинин, фактор некроза опухоли-α и плазминоген (Visse and Nagase 2003). ММП-14, первая ММП мембранного типа, идентифицированная на поверхности инвазивных опухолевых клеток (Sato et al.1994), переваривает белки внеклеточного матрикса, такие как фибронектин, ламинин, различные коллагены и эластин (Imai et al. 1996; Will et al. 1996; Ohuchi et al. 1997; Koshikawa et al. 2000). Что касается специфичности сайта расщепления в эластине, было обнаружено, что MMP-7, -9 и -12 одинаково толерантны к гидрофобным и/или алифатическим аминокислотам, включая Pro, Gly, Ile и Val, в положении P1′ (таблица 1). . MMP-7 демонстрирует сильное предпочтение Leu в P1′, как и MMP-9 и MMP-12. Из всех трех ММР ММР-12 лучше всего переносит объемные заряженные и ароматические аминокислоты в положении P1′.Все три MMP продемонстрировали явное предпочтение Pro на P3 (Netzel-Arnett et al. 1993; Nagase and Fields 1996; Gronski et al. 1997; Mecham et al. 1997; Heinz et al. 2010, 2011). Предпочтение субсайтов ММР-2 в P1′: Leu > Ile/Phe > Val > Ala (Nagase and Fields, 1996), в то время как MMP-14 расщепляет в основном N-конец до Gly, Ala, Val и Leu в TE и эластине (Miekus et др. 2019).

Неприлизин (NEP; EC 3.4.24.11) представляет собой интегральный мембранный гликопротеин II типа и член подгруппы M13 цинк-зависимых эндопептидаз (Sexton et al.2012). Он также известен как эластаза, полученная из фибробластов кожи (Morisaki et al. 2010), и широко экспрессируется во всех тканях млекопитающих, включая легкие, мужские половые пути, различные эпителии и нервные синапсы (Sexton et al. 2012). Он в основном участвует во внеклеточном катаболизме биоактивных пептидов, таких как энкефалины и предсердный натрийуретический пептид (Oefner et al. 2000), но также разрушает компоненты системы эластических волокон (Szendroi et al. 1984; Morisaki et al. 2010). Недавнее исследование показывает, что НЭП может играть роль в эластолизе эластина у лиц пожилого возраста (75  лет), которые уже подверглись старению, вызванному внутренними и внешними факторами (более подробно описано в разделе Старение ), но не эластина. от молодых особей (10 лет).Благодаря высвобождению эластокинов и общей повышенной активности NEP при внешнем старении кожи, вызванном УФ-излучением (Nakajima et al. 2012), этот фермент может способствовать старению внеклеточного матрикса и разрушать, в частности, эластические волокна, предварительно поврежденные в результате процессов старения. (Мора Уэртас и др., 2018 г.). NEP демонстрирует сильное предпочтение Gly на P1, в то время как Gly, Ala и Val, а также Phe и Tyr были хорошо приняты на P1′ во время расщепления TE и эластина кожи (Mora Huertas et al. 2018). Параметры сайта расщепления соответствуют предыдущим отчетам (Tiraboschi et al.1999 г.; Секстон и др. 2012).

Сериновые протеазы

Нейтрофильные сериновые протеазы, эластаза лейкоцитов человека (HLE; EC 3.4.21.37), протеиназа 3 (PR3; EC 3.4.21.76) и катепсин G (CG; EC 3.4.21.20) являются членами семейства химотрипсинов, который характеризуется наличием каталитической триады, состоящей из His57, Asp102 и Ser195 (химотрипсиновая нумерация). Они играют фундаментальную роль во множестве физиологических процессов, включая защиту от инфекций, деградацию компонентов ВКМ во время воспалительных процессов, ремоделирование тканей и заживление ран (Korkmaz et al.2008). HLE, PR3 и CG секретируются полиморфноядерными нейтрофилами человека и запасаются в своих активных формах в азурофильных гранулах, из которых высвобождаются в ответ на воспалительные процессы. HLE, также называемая нейтрофильной эластазой, катализирует деградацию эластина, различных коллагенов, фибронектина и ламининов в дополнение к белкам плазмы, таким как иммуноглобулины (Owen and Campbell 1999). CG демонстрирует гомологию последовательности 37% с HLE и расщепляет множество субстратов, включая эластин, коллаген типа IV, фибронектин, ламинины и компоненты плазмы, такие как иммуноглобулины (Owen and Campbell 1999).PR3, также называемый миелобластином, демонстрирует гомологию последовательности 54% с HLE и расщепляет эластин, коллаген типа IV, фибронектин и ламинины (Owen and Campbell 1999). HLE и PR3 аналогичным образом расщепляют С-конец до гидрофобных и/или алифатических остатков, таких как Ala, Gly и Val, в эластине и TE (таблица 1) (Mecham et al. 1997; Heinz et al. 2012), что также было обнаружено в исследованиях. на модельных субстратах (МакРей и др., 1980; Рао и др., 1991; Брубейкер и др., 1992; Кёль и др., 2003). CG обладает более широкой специфичностью расщепления (таблица 1) и дополнительно расщепляет С-конец до объемных алифатических и ароматических остатков, таких как Leu, Phe и Tyr в эластине (Heinz et al.2012), а также Lys/Phe > Arg/Leu > Met > Ala > Asp в модельных субстратах (Полановска и др., 1998).

Несколько исследований подчеркивают важность согласованного действия ферментов при деградации эластина. Шмельцер и соавт. показали, что HLE не разрушает интактные эластиновые волокна молодых людей, но гидролизует эластин, полученный из кожи старых людей. Однако CG расщепляет эластиновые волокна как молодых, так и старых людей (Schmelzer et al. 2012). Результаты показывают, что HLE не является основной движущей силой эластолиза, но все же может способствовать разрушению эластических волокон в согласованном действии с другими ферментами, такими как CG.Это также было описано Boudier et al., которые обнаружили, что предварительное переваривание эластина легких человека с помощью CG значительно усиливает эластолитическую активность HLE при последующем инкубировании (Boudier et al. 1981).

Химотрипсин-подобная эластаза 1 (Cela1; EC 3.4.21.36), также известная как эластаза 1, представляет собой протеазу, которая экспрессируется в эпителиальных клетках легких и макрофагах во время развития и регенерации легких после пневмонэктомии. Его также называют панкреатической эластазой 1, однако он не экспрессируется в поджелудочной железе.Недавно было показано, что Cela1 играет роль в физиологических и патологических зависимых от растяжения процессах ремоделирования в постнатальных легких, в частности, в отношении организации и функции эластиновых волокон. В TE и эластине Cela1 расщепляет С-конец до гидрофобных остатков, таких как Gly > Ala > Val/Leu (Joshi et al. 2018).

Цистеиновые протеазы

Цистеиновые протеазы относятся к семейству C1 папаиноподобных ферментов, наиболее охарактеризованному семейству цистеинпептидаз.Известно шесть цистеиновых протеаз, которые расщепляют эластин с различной эластолитической активностью, а именно катепсин B, F, K, L, V и S (Turk et al. 2012) (таблица 1). Катепсин V оказался наиболее активной эластазой, за которой следуют катепсины K, S, F, L и B (Bromme et al., 1996; Yasuda et al., 2004). Катепсин K (CK; EC 3.4.22.38), также называемый катепсином O2, в высокой степени экспрессируется в остеокластах, многоядерных гигантских клетках, большинстве эпителиальных клеток, макрофагах и в синовиальных фибробластах суставов при ревматоидном артрите (Punturieri et al.2000 г.; Алвес и др. 2003). Он играет важную роль в резорбции кости, которая была показана на мышах и людях (Asagiri and Takayanagi 2007), и разрушает различные коллагены, а также эластин (Lecaille et al. 2008). Катепсин В (CB; EC 3.4.22.1) распределяется по всему телу человека и обычно хранится в лизосомах, воздействуя на белки, которые попали в лизосомальную систему посредством эндо- или фагоцитоза (Mort and Buttle 1997). Однако он также секретируется внеклеточно в виде профермента и расщепляет различные другие белки, такие как различные типы коллагена и фибронектин.Его эластолитическая активность очень низкая (Ясуда и др., 2004). Катепсин F (CF; EC 3.4.22.41) повсеместно экспрессируется в тканях человека, что указывает на функцию домашнего хозяйства в клетках (Wang et al. 1998), однако проявляет только низкие эластолитические свойства (Yasuda et al. 2004). Катепсин L (CL; EC 3.4.22.15) представляет собой повсеместно экспрессируемую лизосомальную протеазу, ответственную за расщепление внутриклеточного белка. Внеклеточно он разрушает различные коллагены, фибронектин и эластин (Mason et al., 1986; Lecaille et al.2007 г.; Новинец и соавт. 2007 г.; Ян и др. 2007). Катепсин V (CV; EC 3.4.22.43), также известный как катепсин L2, в основном экспрессируется в тимусе, семенниках и эпителии роговицы и может играть критическую роль в презентации собственного антигена тимуса (Bromme et al. 1999; Tolosa et al. 2003). Он проявляет самую сильную эластолитическую активность среди всех цистеиновых протеаз млекопитающих (Yasuda et al. 2004). Катепсин S (CS; EC 3.4.22.27) в основном экспрессируется в лимфатической ткани, такой как селезенка (Kirschke and Wiederanders 1994). Он расщепляет коллаген I типа, эластин и ламинин при попадании в внеклеточный матрикс (Wang et al.2006). Что касается специфичности расщепления TE и эластина, было обнаружено, что CK, CS и CV предпочитают расщепление C-конца Gly ≫ Ala/Val. На P2 три фермента предпочитают Gly, Val, Ala и Pro (Panwar et al. 2020). Для CK ранее в исследованиях с модельными пептидами и костным коллагеном человека сообщалось, что Lys, Arg, Phe, Tyr, His и Try предпочтительны на P1, но Ala и Gly также переносятся. CK размещает гидрофобные остатки, такие как Leu, Val, Ile и Pro, в P2 (Atley et al. 2000; Alves et al.2003). Эксперименты с CB, CL и CS на протеомной пептидной библиотеке показали, что все три протеазы предпочитают Gly и Ala в P1. CL и CS показывают дополнительное предпочтение Gln в P1, в то время как His и Pro предпочтительны в P2′ и P3′. В P2 CB размещает ароматические и алифатические остатки, такие как Try, Val, Ala и Gly, в то время как CL предпочитает Phe, Tyr, Ile, Leu, Val и Trp (Biniossek et al. 2011). CS вмещает Phe, Leu, Ile, а также более мелкие остатки, такие как Gly, Ala и Val, в P2 (Bromme et al., 1989; Biniossek et al.2011). Было обнаружено, что CF переносит Phe и Leu на P2 (Wang et al. 1998).

Структура, рецепторы и биологические эффекты эластокинов

ТЕ состоит из чередующихся гидрофобных и более гидрофильных доменов, при этом гидрофильные домены участвуют в поперечном сшивании. Все известные биологически активные пептиды происходят из несшитых гидрофобных доменов (рис. 2(С)), строительными блоками которых являются GX, PX, GGX и PGX, где X = G, A, V, L или I (таблица 2). ). Гидрофобные домены ответственны за самоагрегацию и эластичность эластина (Vrhovski and Weiss, 1998).В частности, было описано, что домены 17–27, которые содержат четыре самых больших гидрофобных домена, кодирующих различные эластокины, являются ключевыми областями для коацервации молекул TE во время образования эластических волокон (Jensen et al. 2000; Dyksterhuis et al. 2007). Эти домены подвергаются воздействию растворителя, и, следовательно, вероятно, что они расщепляются эластазами во время обновления ECM, старения тканей и заболеваний эластических волокон, что приводит к высвобождению эластокинов.

Опубликовано в Интернете:

Таблица 2. Биоактивные пептиды эластина из человеческого эластина.

Структура эластокинов

В 1980-х Senior et al. описали хемотаксическую активность пептидов из гидролизатов HLE бычьего эластина (Senior et al. 1980), TE (Senior et al. 1982) и последовательности VGVAPG, повторяющегося пептида в TE (Senior et al. 1984). Структурные исследования VGVAPG с использованием спектроскопии ядерного магнитного резонанса и кругового дихроизма показали, что пептид находится в свернутой конформации в органических растворителях (Bisaccia et al.1994 год; Кастильоне Морелли и др. 1997). В более поздних исследованиях было обнаружено, что последовательность GXXPG принимает конформацию β-поворота типа VIII, что важно в отношении связывания эластокинов с EBP, частью комплекса эластин-рецептор (ERC), который опосредует действие некоторых эластокинов. (Брассарт и др., 2001; Фукс и др., 2001). Несколько лет спустя молекулярно-динамическое моделирование VGVAPG, (VGVAPG) ₂ и (VGVAPG) ₃ показало, что VGVAPG существует в равновесии между различными конформациями, включая вытянутую, полипролин II (PPII) и складчатые конформации, такие как тип VIII. β-поворот (Duca et al.2004 г.; Флоке и соавт. 2004). Повторение VGVAPG приводит к образованию дополнительных структур, очень близких к β-повороту типа VIII, и авторы предположили, что повторяющаяся последовательность VGVAPG в домене 24 может способствовать взаимодействию эластин-клетка, поскольку VGVAPG с большей вероятностью связывается с EBP, если он встречается в последовательности TE несколько раз (Duca et al. 2004). Что касается других эластокинов, было описано, что последовательности GXXP, в которых X не является Gly, вполне способны принимать конформацию β-поворота типа VIII (Brassart et al.2001 г.; Фукс и соавт. 2001 г.; Морой и соавт. 2005). Сообщалось, что Pro после Gly (GPXPG) стабилизирует β-поворот типа VIII благодаря своей уникальной структуре гетероциклического пирролидинового кольца (Moroy et al. 2005).

Рецепторы эластина

В конце 1980-х Hinek et al. и Mecham et al. показали, что эластин связывается с белком периферической мембраны, называемым EBP, через повтор VGVAPG (Mecham et al. 1989). Далее авторы предположили, что EBP является частью ERC, состоящей из трех белков, двух мембраносвязанных компонентов (55 и 61 кДа) и периферического EBP 67 кДа (рис. 2(D)).Они обнаружили, что EBP имеет биологически значимый сайт связывания галактозидов, который играет роль в сборке эластических волокон (Hinek et al. 1988; Mecham et al. 1989). Несколько лет спустя Хинек и др. выявили сильную гомологию между EBP и неактивной альтернативно сплайсированной версией β-галактозидазы (β-Gal; EC 3.2.1.23) (Hinek et al. 1993), и позже это было подтверждено Privitera et al. что оба идентичны (Privitera et al. 1998). Далее было обнаружено, что EBP защищает TE от самоагрегации и протеолитической деградации во время эластогенеза (Hinek and Rabinovitch 1994; Hinek 1995).EBP также обладает свойствами галактолектина, то есть связывает β-галактосахара, такие как галактоза или лактоза, и было высказано предположение, что взаимодействия эластин-EBP могут аллостерически регулироваться β-галактосахарами, связанными с EBP (Hinek et al. 1988; Mecham et al. 1989). Что касается двух других субъединиц ERC, Hinek et al. предположили и позже подтвердили, что они соответствуют белкам, которые, как известно, взаимодействуют с β-Gal в лизосомах, то есть нейраминидазе (Neu-1; EC 3.2.1.18) и катепсину А/защитному белку (PPCA; EC 3.4.16.1) (Хинек, 1996; Хинек и др., 2006). Функция PPCA в лизосомах заключается в защите β-Gal и Neu-1 от внутрилизосомального переваривания путем образования комплекса с двумя другими ферментами (Callahan 1999), в то время как сиалидаза Neu-1 катализирует гидролиз терминальных остатков сиаловой кислоты олигосахаридов, гликопротеины и гликолипиды (Achyuthan and Achyuthan 2001). Помимо своей важной роли в сборке эластина (Hinek et al., 2006), ERC передает внутриклеточные сигналы и опосредует действие эластокинов (Duca et al.2004). Дука и соавт. показали, что EDPs стимулируют выработку про-MMP-1 в фибробластах кожи человека посредством активации пути киназы, регулируемой внеклеточными сигналами (ERK) 1/2, а субъединица Neu-1 отвечает за передачу сигнала, предположительно через образование сиаловой кислоты из неопределенных субстратов (Duca et al. 2002, 2005, 2007). Neu-1 катализирует локальное превращение моносиалодигексозилганглиозида в лактозилцерамид, важный вторичный мессенджер сигнальных путей ERC (Rusciani et al.2010). Недавно два сегмента Neu-1 человека (139–159 и 316–333) были идентифицированы как трансмембранные домены, контролирующие димеризацию и сиалидазную активность Neu-1 (Maurice et al. 2016). Биологические эффекты EDP опосредованы не только через связывание с рецептором клеточной поверхности ERC, но также через рецептор галектина-3 (Pocza et al. 2008), интегрины αvβ3 и αvβ5 (Rodgers and Weiss 2005; Bax et al. 2009; Lee et al. 2014) и нечувствительный к лактозе рецептор эластина (Maeda et al. 2007) (рис. 2(D)).Галектин-3 сильно экспрессируется в опухолевых клетках и участвует в метастазировании опухоли (Bresalier et al., 1996). Интегрины αvβ3 и αvβ5 связывают белки ECM, такие как фибриноген, витронектин и фибронектин, главным образом посредством типичного мотива связывания интегрина RGD. Было показано, что в случае ТЕ связывание происходит через С-конец GRKRK с интегрином αvβ3 (Bax et al., 2009) и через центральную часть (домены 17 и 18) молекулы TE с интегрином αvβ5 (Lee et al. 2014). Оба взаимодействия приводят к адгезии клеток к ТЕ.

Всего имеется 17 последовательностей GXXPG в эластине, 9 из которых проявляют биологическую активность (таблица 2, рис. 2(C)), а 8 не исследовались на предмет потенциальной биологической активности, за исключением GGVPG, которая показала не быть хемотаксическим по отношению к моноцитам (Castiglione Morelli et al. 1997). В дополнение к эластокинам на основе GXXPG были описаны другие пептиды, проявляющие биологическую активность, включая VVPQ (Spezzacatena et al., 2005), VPGVG (Wachi et al., 1995), VGVPG (Castiglione Morelli et al.1997), PGVGVA (Hauck et al., 1995) и нонапептиды GLGVGAGVP (Long et al., 1989) и AGVPGLGVG (Maeda et al., 2007).

Хемокинетическая и хемотаксическая активность

Клетки могут реагировать на фактор, усиливающий миграцию, либо направленным движением в процессе хемотаксиса, либо случайным, разнонаправленным движением в процессе хемокинеза (рис. 2(Е)). Старший и соавт. описали хемотаксические свойства VGVAPG, которые индуцируют миграцию фибробластов и моноцитов (Senior et al. 1984).Лонг и др. позже показали, что GLGVGAGVP и VGVAPG являются хемоаттрактантами для эндотелиальных клеток бычьей аорты (Long et al. 1989). В 1993 г. Гроссо и соавт. подтвердили, что VGVAPG, а также PGAIPG и GAIPG индуцируют миграцию клеток фибробластов затылочной связки плода крупного рогатого скота, в то время как VGVPG, пентапептид с высокой повторяемостью в TE, не приводит к миграции клеток. Было обнаружено, что PGAIPG является хемотаксическим, а GAIPG хемокинетическим (Grosso and Scott 1993a). Присутствие лактозы ингибировало хемотаксис фибробластов, индуцированный как PGAIPG, так и VGVAPG, однако не влиял на миграцию клеток, индуцированную GAIPG.Эти данные приводят авторов к выводу, что не только VGVAPG (Mecham et al. 1989), но и PGAIPG является лигандом EBP, в то время как GAIPG, по-видимому, не проявляет свою биологическую активность посредством взаимодействия с EBP (Grosso and Scott 1993a). В другом исследовании Grosso et al. показали, что PGAIPG является хемотаксическим по отношению к нейтрофилам и опухолевым клеткам карциномы легкого Льюиса, что, как было установлено, также опосредовано EBP (Grosso and Scott 1993b). Хемокинетическая активность и миграция моноцитов, индуцированная GLVPG и YGVG, была показана Bisaccia et al., который также продемонстрировал хемотаксическую активность FGVG, GVAPG и VGVAPG (Bisaccia et al. 1994). Кастильоне Морелли и др. подтвердили, что VGVAPG и GVAPG, а также VGVPG являются хемотаксическими по отношению к моноцитам, при этом действие VGVAPG и VGVPG опосредуется EBP, в то время как действие GVAPG, по-видимому, опосредуется другим рецептором (Castiglione Morelli et al. 1997). Хемотаксис моноцитов VGVAPG в ответ на VGVAPG также был подтвержден Hance et al. (Ханс и др., 2002 г.). Это также было показано Uemura et al.что EDP в результате деградации бычьего эластина щавелевой кислотой проявляет хемотаксическую активность в отношении моноцитов (Uemura and Okamoto 1997). Робине и др. описали усиленную миграцию эндотелиальных клеток человека в ответ на действие VGVAPG (Robinet et al. 2005). Маеда и др. продемонстрировали, что AGVPGLGVG является хемотаксическим по отношению к макрофагам, что опосредовано EBP, а также другим еще неизвестным рецептором (Maeda et al. 2007). В 2008 году было обнаружено, что VGVAPG и VAPG хемотаксичны по отношению к клеткам меланомы, что опосредовано рецепторами галектина-3 и интегрина ανβ3 (Pocza et al.2008). Кокерел и соавт. описали миграцию клеток глиобластомы через здоровую паренхиму головного мозга во время развития опухоли головного мозга, индуцированную (VGVAPG) ₃ и κ-эластином (Coquerel et al. 2009), смесью EDP, полученной при обработке эластина гидроксидом калия (Jacob and Hornebeck). 1985). Кроме того, было обнаружено, что EDP крупного рогатого скота и свиньи стимулируют миграцию фибробластов (Shiratsuchi et al. 2010). Недавно Дефорж и соавт. показали, что VGVAPG индуцирует вневорсинчатую миграцию трофобласта во время беременности, способствуя процессу ремоделирования маточных спиральных артерий (Desforges et al.2015).

Стимуляция экспрессии белков

Высвобождение эластокинов, индуцирующих экспрессию протеаз, может ускорять прогрессирование патологических состояний, вызывая хроническое воспаление (Antonicelli et al. 2007). Брассарт и соавт. показали, что VGVAPG, GVAPGV и PGAIPG стимулируют экспрессию про-MMP-1, а VGVAPG дополнительно вызывает активацию про-MMP-3 в культуре клеток фибробластов кожи человека. Это ингибировалось лактозой, что указывает на то, что биологический эффект пептидов опосредуется через связывание с EBP (Brassart et al.2001). Также было показано, что VGVAPG, PGAIPG и κ-эластин усиливают опосредованную EBP продукцию MMP-2 и MMP-3 (Huet et al., 2001), а также было обнаружено, что EDP из κ-эластина активируют про-MT1- Экспрессия ММП и про-ММП-2 (Робинет и др., 2005). Повышающая регуляция Pro-MT1-MMP посредством эластокинов опосредована EBP и включает активацию пути MEK1/2/Erk1/2 посредством PI3-киназы/Akt- и NO-зависимой передачи сигналов (Fahem et al. 2008). Напротив, повышенная экспрессия ММР-2 и ММР-3 под действием VGVAPG и VAPG опосредуется рецепторами галектина-3 и EBP (Pocza et al.2008). Тесты in vitro показали, что GVYPG, GVLPG и GFGPG стимулируют секрецию про-MMP-1 (Heinz et al. 2012), тогда как GYGPG и GARPG индуцируют секрецию про-MMP-2 (Heinz et al. 2010). (VGVAPG) ₃ увеличивает секрецию MMP-2 и MMP-9 и синтез MMP-12, а также экспрессию гена TE (Coquerel et al. 2009). Шиховский и соавт. недавно описали, что VGVAPG усиливал экспрессию мРНК тканевого ингибитора генов MMP-2 (Timp-2) и Timp-3 зависимым от EBP образом.Авторы также обнаружили, что экспрессия мРНК MMP-2, MMP-9 и Timp-4 лишь частично зависит от EBP, а снижение экспрессии мРНК Timp-1 не зависит от EBP (Szychowski, Wójtowicz, et al. 2019).

EDP вызывают активацию не только эластаз, но и других белков, которые играют роль при сердечно-сосудистых заболеваниях и прогрессировании рака. VGVAPG и VAPG индуцируют экспрессию хемокинового рецептора CXC типа 4 (CXCR-4), хемокинового лиганда 12 с мотивом CXC (CXCL-12) и сосудистого эпидермального фактора роста C (VEGF-C), что опосредовано взаимодействиями с галектином-3. и рецепторов интегрина ανβ3 и связано с прогрессированием меланомы (Pocza et al.2008). Было обнаружено, что EDP из κ-эластина и VGVAPG активируют EBP на уровне мРНК и белка, что было связано с продукцией цитокинов на лимфоцитах периферической крови человека и субпопуляциях CD4 ⁺ Т-клеток, что указывает на роль EDP ​​в дифференцировке Th-1. и регуляция цитокинов при атеросклерозе, когда преобладает иммунный ответ Th-1 (Debret et al. 2005).

Распространение

Wachi et al. продемонстрировали, что VPGVG и (VPGVG) _n индуцируют пролиферацию гладкомышечных клеток и снижают синтез эластина и уровни его мРНК (Wachi et al.1995) и Kamoun et al. описали пролиферативный эффект VGVAPG на фибробласты кожи человека (Kamoun et al., 1995), который был подтвержден Tajima et al., которые дополнительно продемонстрировали снижение уровней мРНК эластина для VGVAPG (Tajima et al. 1997). Мочизуки и соавт. продемонстрировали, что культивированные гладкомышечные клетки из коронарных артерий свиней усиливают свою пролиферацию после воздействия κ-эластина или VGVAPG опосредованным EBP образом. При сосудистых заболеваниях местное накопление TE и EDP может привести к активации клеток медиальной гладкой мускулатуры в пролиферативный и мигрирующий фенотип, который участвует в формировании окклюзионных поражений артерий (Mochizuki et al.2002). В 2010 г. Ширацучи и соавт. описали, что EDP, полученные путем обработки эластина щавелевой кислотой, усиливают пролиферацию фибробластов (Shiratsuchi et al. 2010). Лимфоциты человека также экспрессируют EBP и демонстрируют повышенную пролиферацию и повышенную продукцию сериновой протеазы в присутствии EDP. Т-лимфоциты присутствуют в атеросклеротических бляшках, где происходит деградация эластина, и могут способствовать хронизации атеросклеротических поражений (Peterszegi et al., 1996). Недавно Szychowski описал антипролиферативный эффект в результате увеличения уровней активных форм кислорода с помощью VGVAPG в клетках нейробластомы с еще неизвестным механизмом действия (Szychowski, Rombel-Bryzek, et al.2019).

Ангиогенез

Nackman et al. обнаружили, что введение VGVAPG или эластазы в модели аневризмы у крыс приводит к индуцированному адвентициальному ангиогенезу (Nackman et al., 1997). Робине и др. показали, что оккупация EBP EDP из κ-эластина и VGVAPG на эндотелиальных клетках сосудов запускает неоангиогенез, который был связан с повышающей регуляцией про-MT1-MMP и про-MMP-2 и может играть роль в прогрессировании атеросклероза брюшной аорты. аневризма (Robinet et al.2005). Фахем и соавт. подтвердили ангиогенные эффекты EDP с использованием (VGVAPG) ₃ , которые индуцировали экспрессию MT1-MMP посредством продукции NO, опосредованной EBP (Fahem et al. 2008). Было показано, что MT1-MMP играет главную роль в ангиогенезе (Seiki and Yana 2003). VGVAPG и VAPG повышают ангиогенный потенциал клеток меланомы за счет усиления экспрессии VEGF-C, которая опосредована связыванием EDP с рецептором галектина-3 (Pocza et al. 2008). Гунда и соавт. подтвердили ангиогенную активность κ-эластина и VGVAPG в эндотелиальных клетках хориоидеи, которая ингибируется фрагментом коллагена типа IV, демонстрируя потенциал для лечения заболеваний, связанных с хориоидальной неоваскуляризацией (Gunda et al.2013).

Апоптоз

Старение связано с накоплением в тканях церамидов, которые в конечном итоге вызывают апоптоз (рис. 2(Е)) (Cutler and Mattson 2001). Кантарелли и соавт. показали, что EDP противодействуют индуцированному керамидами апоптозу в культуре клеток фибробластов, который опосредуется EBP (Cantarelli et al. 2009). Петерсеги и соавт. описали противоположный эффект EDP из κ-эластина в отношении EBP-опосредованного апоптоза. При низких концентрациях (1–10 мкг мл ^-1 ) κ-эластина наблюдалась стимуляция пролиферации лимфоцитов и активация эластазы, тогда как при более высоких концентрациях (100 мкг мл ^-1 ) наблюдались пролиферация лимфоцитов и эластаза. производство снизилось, а апоптотическая гибель клеток увеличилась (Peterszegi and Robert 1998; Peterszegi et al.1999).

Адгезия к клеткам

Взаимодействия между макромолекулами ВКМ и опухолевыми клетками играют важную роль в развитии рака, в частности в образовании метастазов. Блад и др. продемонстрировали, что VGVAPG связывается с клетками карциномы легких (Blood et al. 1988). Тимар и соавт. обнаружили, что нативный эластин и κ-эластин прикрепляются к линиям раковых клеток, а именно к клеткам карциномы легкого и клеткам амеланотической меланомы, что может быть связано с интра- и экстравазацией инвазивных опухолевых клеток (Timar et al.1991). Свиткина и Парсонс также показали, что волокнистый эластин и EDP связываются с клетками рака легких, молочной железы, меланомы и рака предстательной железы (Свиткина и Парсонс, 1993), а Юнг и соавт. продемонстрировали, что κ-эластин связывается с клеточными линиями астроцитомы (Jung et al. 1999). Было показано, что VGVAPG и VAPG связывают клетки меланомы (Pocza et al. 2008). Также было продемонстрировано связывание очищенных эластиновых волокон с фибробластами кожи человека и клетками гладкой мускулатуры аорты свиньи (Hornebeck et al., 1986) и EBP-опосредованное связывание κ-эластина с фибробластами (Groult et al.1991). Также было описано EBP-опосредованное связывание α-эластина, растворимого эластина, полученного после обработки 0,25 M щавелевой кислотой при 100 °C (Partridge et al. 1955), с фибробластами кардинальной связки (Yamamoto et al. 2002). Бакс и др. показали, что адгезия клеток к ТЕ человека опосредована С-концевым мотивом GRKRK в ТЕ и рецептором интегрина α _v β ₃ на поверхности фибробласта. Было обнаружено, что взаимодействие не зависит от EBP (Bax et al. 2009).

Другая биологическая активность

Faury et al.описали влияние ТЭ и ЭДП на сосудистый тонус. TE, κ-эластин, VGV, PGV и VGVAPG индуцировали EDP-опосредованную эндотелиальную и дозозависимую вазорелаксацию и повышали эндотелиальные концентрации Ca ²⁺ (Faury et al. 1995, 1998). Спеццакатена и соавт. описали митогенную активность VVPQ в дермальных фибробластах человека (Spezzacatena et al. 2005), а Simionescu et al. сообщили, что EDP индуцируют EDP-опосредованный остеогенный ответ в гладкомышечных клетках сосудов, который проявляет повышенную экспрессию костных белков, включая кор-связывающий фактор α-1, остеокальцин и щелочную фосфатазу.Это может способствовать кальцификации сосудов (Simionescu et al., 2005). Карник и соавт. описали, что ТЭ активирует миофибриллярную организацию гладкомышечных клеток сосудов. Было обнаружено, что VGVAPG индуцирует миофибриллогенез в зависимости от времени и дозы, и как VGVAPG, так и TE стимулируют полимеризацию актина. Авторы предположили, что описанные эффекты опосредуются неидентифицированным рецептором клеточной поверхности, отличным от EBP (Karnik et al. 2003).

Эластазы, эластокины и их роль в старении и патологических состояниях

Старение

Процессы старения характеризуются прогрессирующим ухудшением целостности органов и тканей, вызванным внутренними и внешними факторами, такими как врожденная дегенерация тканей и воздействия окружающей среды, включая УФ-излучение, курение и загрязнение воздуха (Браверман и Фонферко, 1982; Нейлор и др.2011 г.; Vierkötter and Krutmann 2012). Что касается белков ECM, недавно было показано, что существует прямая причинно-следственная связь между воздействием УФ-излучения, активных форм кислорода и структурным повреждением микрофибрилл фибриллина и фибронектина (Hibbert et al. 2019), а также тем, что коллаген VI альфа-3 и фибриллин-1 или становятся более восприимчивыми к протеолизу после воздействия УФ-излучения (Eckersley et al. 2020). В другом исследовании изучалось влияние внешнего и внешнего старения на морфологию и восприимчивость эластина к ферментативной деградации.Были обнаружены морфологические различия в эластиновых волокнах между образцами молодых и старых особей, а также идентифицированы маркерные пептиды, которые выявили четкие различия в ферментативной чувствительности между образцами из открытых или не подвергавшихся воздействию солнца участков тела молодых и старых. особи (Мора Уэртас и др., 2016). Фактически, эластин накапливает повреждения во время старения на протяжении всей жизни организма из-за его низкого оборота и эффектов, включая ферментативную деградацию (Antonicelli et al.2007), окислительное повреждение (Watanabe et al., 1996), образование конечных продуктов гликирования (Paul and Bailey, 1996), кальцификация (Proudfoot and Shanahan, 2001), рацемизация аспарагиновой кислоты (Powell et al., 1992; Sivan et al., 2012), накопление липидов (Robert et al. 2008), карбамилирование (Gorisse et al. 2016) и механическая усталость (O’Rourke 2007). Старение эластина связано с фрагментацией и истончением эластиновых структур и может привести к нарушению функции эластических волокон, снижению эластичности тканей, хроническому воспалению или, в конечном итоге, к потере функции тканей и органов, что значительно увеличивает заболеваемость и смертность (Green et al.2014). В целом, все упомянутые факторы дополнительно усиливают восприимчивость эластина к протеолизу специфическими эластазами, запуская индуцированные эластокинами процессы, которые часто способствуют развитию и прогрессированию различных сердечно-сосудистых заболеваний или рака (рис. 2(F)) (Baud et al. 2013; Дука и др., 2016).

Сердечно-сосудистые заболевания

Атеросклероз, аневризма восходящей грудной аорты (ATAA), аневризма брюшной аорты (AAA), сердечная недостаточность или остановка сердца часто возникают в результате возрастного повреждения эластина в кровеносных сосудах (Antonicelli et al.2007 г.; Роберт и др. 2008). ААА и АТАА включают структурное ухудшение, расширение и, в конечном итоге, разрыв аорты. Обе патологии вызываются такими факторами, как воспаление в артериальной стенке, перепроизводство протеолитических ферментов, таких как ММР-1, -2, -3, -8, -9, -12, -13, -14 и -19, а также снижение некоторых их ингибиторов (Лофтус и Томпсон, 2002; Чоудхури и др., 2009; Рабкин, 2017). Эти ММП разрушают компоненты внеклеточного матрикса, которые в норме поддерживают структуру артерий, такие как различные коллагены, эластин, ламинин, протеогликаны и фибронектин (Rabkin 2017), что в случае эластина приводит к высвобождению эластокинов.В ткани ААА EDP привлекают мононуклеарные фагоциты посредством взаимодействия с EBP, тем самым усиливая воспалительную реакцию, сопровождающую аневризматическую дегенерацию (Hance et al. 2002). Также было показано, что инфузия VGVAPG крысам вызывает аневризмы за счет стимуляции адвентициального ангиогенеза (Nackman et al., 1997). Атеросклероз — прогрессирующее воспалительное заболевание, характеризующееся утолщением стенки артерий за счет образования атеросклеротических бляшек. Рост бляшек и последующее сужение просвета артерий индуцируются цитокинами и факторами роста и дальнейшим отложением, а также деградацией компонентов ВКМ.Несколько эластинолитических и коллагенолитических ММР, включая ММР-1, -2, -3, -7, -9, -12, -13 и -14, участвуют в деградации фиброзных бляшек, что приводит к разрыву бляшек и ишемическим явлениям. Лофтус и Томпсон, 2002 г.; Кацуда и Кадзи, 2003 г.). Было описано, что наряду с деградацией эластина во время образования атеромы происходит дисфункциональный эластогенез, что приводит к образованию бляшек TE, которые не могут сшиваться в функциональные эластичные волокна (Phinikaridou et al. 2018). Эти бляшки TE могут легко разрушаться, высвобождая эластокины.Было показано, что EDP ускоряют прогрессирование атеросклероза ERC-опосредованным образом, дополнительно запуская выработку эластинолитических ферментов (Brassart et al. 2001; Huet et al. 2001; Petersen et al. 2002; Robinet et al. 2005). что приводит к порочному кругу между высвобождением EDP и активацией эластазы. Кроме того, было описано, что эластокины усиливают окисление липидов и кальцификацию сосудистой стенки (Maurice et al. 2013). Кроме того, эластокины проявляют дополнительные эффекты, которые могут усиливать атерогенез, такие как хемотаксис моноцитов (Castiglione Morelli et al.1997), высвобождение свободных радикалов, окисление ЛПНП и производство эндогенного холестерина (Fulop et al. 1998). Постоянные инъекции EDP или VGVAPG мышам выявили увеличение размера атеросклеротических бляшек у этих мышей (Gayral et al. 2014). Более подробный обзор участия EDP в развитии и прогрессировании сердечно-сосудистых заболеваний можно найти в другом месте (Wahart et al. 2019).

Эмфизема легких и хроническая обструктивная болезнь легких

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) характеризуется хроническим воспалением, деструкцией паренхимы и респираторными симптомами, такими как одышка и ограничение воздушного потока.Заболевание вызывается воздействием вредных частиц и газов, таких как табачный дым или загрязнение воздуха (Perng and Chen 2017). Эмфизема, основной симптом ХОБЛ, связана с постоянным расширением периферических воздушных пространств бронхиол легких в результате разрушения структур матрикса альвеолярной стенки (Houghton 2015). Это вызвано повышающей регуляцией протеаз, таких как MMP, сериновые протеазы и цистеиновые протеазы, включая MMP-1, -2, -8, -9, -12, -13 и -14, HLE, а также катепсины K, L и S, которые обладают эластинолитическими и коллагенолитическими свойствами (Tetley 2002; Elkington and Friedland 2006; Lagente et al.2009 г.; Панди и соавт. 2017). EDP ​​были идентифицированы как движущая сила прогрессирования заболевания за счет рекрутирования моноцитов, высвобождения MMP-12 и деградации эластина, что приводит к высвобождению дополнительных эластокинов, что приводит к формированию порочного круга (Houghton et al. 2006). Также было высказано предположение, что непрерывное высвобождение EDP в результате расщепления сериновыми протеазами и MMP может быть связано с активацией эластин-специфических клеток B и Th2, которые запускают секрецию MMP-12 и HLE, что приводит к воспаление и массивный эластолиз (Lee et al.2007).

Диабет

Передача сигналов инсулина в первую очередь регулирует гомеостаз глюкозы, в то время как нарушение передачи сигналов инсулина приводит к резистентности к инсулину, которая связана с диабетом II типа, ожирением и другими сердечно-сосудистыми заболеваниями (Martin et al., 1992). Было показано, что на гомеостаз глюкозы влияет модуляция уровней сиаловой кислоты в культуре адипоцитов. Поскольку активность сиалидазы увеличивается после связывания EDP с ERC, было высказано предположение, что EDP могут быть вовлечены в развитие резистентности к инсулину у мышей.Действительно, недавно было показано, что острые или хронические внутривенные инъекции EDP мышам вызывали гипергликемические эффекты, связанные со снижением поглощения глюкозы и резистентностью к инсулину в скелетных мышцах, печени и жировой ткани. Предлагаемый механизм действия включает взаимодействие субъединицы Neu-1 ERC с рецептором инсулина, запускаемое связыванием EDP с ERC (Blaise et al. 2013). Высвобождение EDP может стимулироваться HLE, действие которого, как описано, вызывает резистентность к инсулину у мышей (Talukdar et al.2012).

Неалкогольная жировая болезнь печени

Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) характеризуется различными симптомами стеатоза, повреждения гепатоцитов и воспаления, приводящими к развитию неалкогольного стеатогепатита (НАСГ), который связан с фиброзом и циррозом печени. Точная причина НАЖБП еще не известна, хотя были описаны предрасполагающие факторы, такие как ожирение, резистентность к инсулину, метаболический синдром и старение, включая образ жизни и западную диету (Fontana et al.2013). В недавнем исследовании Romer et al. описывают, что накопление EDP в результате ферментативного расщепления эластина, например, с помощью HLE, вызывает печеночный липогенез, воспаление и фиброз за счет усиления экспрессии коллагена и эластина у мышей. Эти эффекты были описаны для лечения мышей κ-эластином и включают ингибирование пути LKB1-AMPK в результате активации ERC, и было обнаружено, что EDP способствуют переходу от НАЖБП к НАСГ. Эффекты EDP снижались за счет ингибирования HLE, ингибиторов ERC и ингибиторов EDP (Romier et al.2018).

Рак

Эластинолитическая активность опухолей была описана в различных исследованиях (Hornebeck et al., 1978; Jones and DeClerck, 1980; Werb et al., 1982; Caenazzo et al., 1990). Кроме того, было показано, что метастатический потенциал различных типов рака, включая рак молочной железы, толстой кишки, головы и шеи или меланому, связан с экспрессией ММП и деградацией матрикса (Duffy 1996). Прогрессирование меланомы представляет собой многофакторный процесс, который включает хроническое воспаление и инвазию клеток через ВКМ после деградации компонентов ВКМ, в частности, под действием ММП-1, -2, -13 и -14 (Hofmann et al.2000). Было обнаружено, что фрагментация эластина в основном происходит на инвазивном фронте клеток меланомы, а EDP усиливают продукцию MMP-2 и -14 клетками меланомы ERC-опосредованным образом, что, в свою очередь, делает возможной дальнейшую инвазию клеток меланомы через ECM (Ntayi et al. др. 2004). Также было обнаружено, что EDP приводят к повышению регуляции мРНК и белка IL-1β после взаимодействия с EBP. IL-1β представляет собой плейотропный цитокин, который усугубляет инвазивность, адгезию, ангиогенез и распространение метастазов при прогрессировании меланомы (Debret et al.2006). VGVAPG и VAPG связываются непосредственно с галектином-3, интегрином αvβ3 и EBP и способствуют прогрессированию меланомы, поскольку они являются хемотаксическими для клеток меланомы, увеличивают экспрессию хемокинов CXCR-4 и CXCL-12, усиливают экспрессию ECM-деградирующей MMP-2. и -3 увеличивают прикрепление клеток меланомы и экспрессию различных молекул адгезии (Pocza et al. 2008). Также было обнаружено, что пептиды EDP, TE или XGVAPG вызывают гиперпродукцию про-MMP-1 клетками фибросаркомы HT-1080 на уровне белка и фермента (Huet et al.2002). EDP ​​дополнительно увеличивают выработку MMP-2 фибробластами кожи человека, стимулируют хемотаксис фибробластов, приводят к экспрессии MMP-1 и -3 и ускоряют ангиогенез опухоли (Kamoun et al., 1995; Nackman et al., 1996; Brassart et al., 2001). , которые все играют роль в прогрессировании меланомы. Также было показано, что κ-эластин и (VGVAPG) ₃ повышают инвазивность клеток опухоли головного мозга глиомы наряду с усиленной секрецией MMP-2 и синтезом MMP-12 опосредованным EBP образом (Coquerel et al.2009). VGVAPG является хемотаксическим для клеток, способных колонизировать легкие (Blood et al., 1988; Blood and Zetter, 1989). Было также показано, что PGAIPG является хемотаксическим в отношении опухолевых клеток грызунов (Grosso and Scott 1993b). В литературе существуют разногласия по поводу того, может ли эластин влиять на пролиферацию опухолевых клеток (митогенная передача сигналов). Также было описано, что EDP индуцируют начало клеточного цикла клеток глиомы человека (Jung et al., 1998; Hinek et al., 1999). Совсем недавно было показано, что κ-эластин увеличивает инвазивные способности опухолевых клеток легких путем стимуляции высвобождения MMP-2 и активатора урокиназы плазминогена, опосредованного нечувствительным к лактозе рецептором (Toupance et al.2012). Кроме того, было описано, что κ-эластин и VGVAPG стимулируют активацию белка теплового шока 90, а также накопление MMP-2 и активатора урокиназы плазминогена, тем самым сильно усиливая миграцию клеток фибросаркомы и способность инвазии матрикса (Donet et al. 2014).

Выводы и перспективы на будущее

Из-за своей гидрофобности и обширных поперечных связей важный белок внеклеточного матрикса эластин нерастворим и обладает высокой устойчивостью к протеолитическому расщеплению, а его период полураспада составляет более 70 лет.Однако в связи с его медленным обменом эластин накапливает повреждения, связанные со старением и болезнями, что может привести к потере функции эластина и, как следствие, к недостаточности богатых эластином органов и тканей. В дополнение к внешним факторам, таким как УФ-излучение, курение и загрязнение воздуха, внутренние факторы, включая действие эластаз, ускоряют старение эластина. За последние десятилетия вплоть до недавнего времени было идентифицировано 20 эластаз человека, происходящих из классов ферментов аспарагиновой, металло-, сериновой и цистеиновой эндопептидаз.Действие этих эластаз на эластин не только непосредственно способствует внутренним процессам старения, связанным со структурным повреждением эластина, но и приводит к высвобождению биоактивных пептидов, так называемых эластокинов. Эластокины способствуют ангиогенезу и связаны с регуляцией различных клеточных активностей, включая клеточную адгезию, хемотаксис, миграцию, пролиферацию, активацию протеаз и апоптоз. Аберрантная экспрессия эластаз вместе с биологическими процессами, запускаемыми эластокинами, может способствовать развитию и прогрессированию различных патологических состояний, включая атеросклероз, эмфизему и хроническую обструктивную болезнь легких.

После новаторской работы Senior et al. в начале 1980-х годов усилилась исследовательская активность эластокинов и их биологической активности, а также их связи с патологическими состояниями. В то время как сигнальные пути эффектов эластокинов, опосредованных комплексом рецепторов эластина, были и продолжают исследоваться, мало что известно о взаимодействиях и передаче сигналов эластокинов с другими рецепторами эластина, такими как галектин-3, а также интегрины αvβ3 и αvβ5. и все еще существует неизвестный нечувствительный к лактозе рецептор эластина.Будущие исследования, посвященные этим рецепторам, помогут лучше понять действие эластокинов и потенциально позволят разработать стратегии подавления их биологической активности, связанной с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Кроме того, остается много нерешенных вопросов, касающихся связи между эластокинами и развитием заболеваний, а также роли различных эластаз и их взаимодействия с эластокинами. Поэтому в настоящее время проводится множество исследований в области старения сосудов, метаболического синдрома и развития рака, и в ближайшие пару лет будет получено все больше и больше знаний, которые могут помочь найти способы замедлить прогрессирование рака. тяжелые сердечно-сосудистые заболевания.Еще одно интересное направление исследований может быть направлено на положительные эффекты эластокинов, такие как ангиогенез или миграция иммунных клеток, для изучения их влияния на ремоделирование матрикса во время регенерации тканей и заживления ран.

Подводя итог, можно сказать, что даже после 40  лет исследований эластокинов по-прежнему очень важно понять и охарактеризовать процессы деградации эластина, включая поведение эластинолитических ферментов при расщеплении, а также действие пептидов, высвобождаемых при деградации.