免疫衰老关键细胞

健康   科学   2024-09-29 08:16   上海  

细胞是机体的基本组成单位,其发生衰老会导致低能量效应、并驱动整体衰老,免疫细胞是衰老细胞的关键调节因子,其在衰老过程中也出现功能失调。

doi: 10.1038/s41392-023-01502-8.

造血干细胞(HSC)
HSC衰老是免疫衰老的基础。衰老HSC会分化为各类功能失调的免疫细胞,导致免疫衰老。衰老HSC的主要特征是自我更新、分化偏向、能量代谢改变。
HSC衰老
特点
细胞分化偏向

更偏向形成骨髓细胞,淋巴细胞减少,导致骨髓-淋巴失衡。

诱导偏向的细胞因子:

IL-1/3/6;

TNFα;

IFN;

G-CSF、M-CSF、GM-CSF。

能量代谢改变

从无氧糖酵解转向氧化磷酸化。

由此产生ROS引起氧化应激,导致DNA损伤、细胞凋亡。

自我更新减弱
细胞周期活性降低。

中性粒细胞

年龄相关疾病与中性粒细胞功能降低相关,而中性粒细胞发育、数量的改变不大。
中性粒细胞衰老
特点
功能降低

吞噬能力降低;

粘附性、趋化性异常;

细胞凋亡增加;

NET释放异常;

TLR功能异常。

中性粒细胞表达CXCR2可以响应CXCL1向炎症部位迁移,但衰老的中性粒细胞CXCR2表达下调,导致其迁移功能异常,不仅使抗炎作用降低,同时会引起非炎症部位损伤。

单核/巨噬
巨噬细胞功能恶化是免疫衰老的一个关键因素,其清除组织中衰老细胞的能力会随年龄增加而减弱,表现自噬水平降低、抵抗病毒感染的能力缺陷。
巨噬细胞衰老
特点
SASP表型

IL-1β、IL-6、TNFα产生增加;

IL-10产生减少,导致更易纤维化。

代谢改变
糖酵解、线粒体OXPHOS降低,导致能量不足,细胞功能受损。
细胞周期异常
细胞周期检查点p16INK4a、p21CIP1表达上调。

NK细胞

随年龄增长,外周血和骨髓中NK祖细胞数量未受影响,而NK总数增加,不过NK细胞增殖、杀伤能力下降。
NK细胞衰老特点
细胞比例改变

CD56(bright)NK减少(未成熟);

CD56(dim)NK增加(成熟)。

NK激活受损
NK激活受体NKp30、NKp46、DNAM1表达降低,免疫监视功能受损。
细胞毒性减弱

穿孔素、颗粒酶、IFNα、IFNγ产生减少;

IL-1/4/6/8/10、TNFα产生增加。

B细胞

生命周期中B细胞生成会持续进行,但虽年龄增长因骨髓生态位变化导致B细胞输出受影响。
B细胞衰老
特点
比例改变

骨髓前体B细胞、浆细胞减少;

外周抗体反应性记忆B细胞减少,耗竭记忆B细胞增加。

促炎

记忆B细胞产生促炎细胞因子:

IL-1α、IL-1β、IL-6、TNFα。

B细胞与年龄相关的改变也是疫苗接种后抗体反应下降的主要原因。60~75岁人群接种流感疫苗的血清阳性保护率也仅为41~58%,75岁以上人群更低为29~46%。

同时B细胞多样性崩溃,各类自身抗体产生增加。

T细胞
正常情况下,T细胞数量靠胸腺输出和外周幼稚T细胞增殖来维持,而随年龄增长T细胞数量失衡;而且衰老与T细胞间的关系非常微妙,衰老会引起T细胞功能障碍,功能失调的T细胞又会释放多种炎症分子加速衰老。
T细胞衰老
特点‍‍
数量改变
Treg数量增加。

Th数量增加,其中CD4幼稚T细胞PU.1、BATF、IRF4转录因子网络诱导Th9分化偏好。

CD8循环初始T细胞数量减少;

CD8效应T细胞增加,BATF、IRF4促进初始T细胞向效应T细胞转化,并上调效应功能相关转录因子(T-bet、Runx3、Blimp-1)。

效应功能减弱

炎症水平升高

Treg虽然数量增加,但抑制能力减弱,间接诱导炎症。

Th1、Th2分泌细胞因子能力减弱,免疫防御功能下降;

Th9通过产生IL-9参与自身免疫性和各类炎症性疾病过程。

记忆T细胞CD27、CD28共刺激分子丢失,出现耗竭表型;

CD45RA+CD8+T细胞出现SASP表型,产生高水平IL-18、ADAM28,促进炎症。

小结
随着机体衰老,大多免疫细胞表现出衰老特征,内在表现为衰老/受损细胞清除效率降低,外在表现为免疫抵抗力减弱。
而且由细胞的衰老相关分泌表型(SASP)所引起的慢性炎症不仅是衰老的结果,也是促进衰老进一步发展的重要原因,由此上升到器官、组织,最终会导致各类疾病发生。

doi: 10.1038/s41392-023-01502-8.

参考资料

  1. Li X et al. Inflammation and aging: signaling pathways and intervention therapies. Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):239. Published 2023 Jun 8. doi: 10.1038/s41392-023-01502-8.
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  3. Mogilenko DA, Shpynov O, Andhey PS, et al. Comprehensive Profiling of an Aging Immune System Reveals Clonal GZMK+ CD8+ T Cells as Conserved Hallmark of Inflammaging. Immunity. 2021;54(1):99-115.e12. 
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