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衰老的秘密或隐藏免疫细胞中?

作者:武汉云克隆诊断试剂研究所 2020-07-21T09:55 (访问量:2413)

衰老和死亡是生物界的普遍规律,是所有生物都无法逾越的天然鸿沟。从远古时代人们对这一规律就很好奇。从科学角度来看,人的衰老就其本质来说就是细胞的衰老和死亡,因为人的机体是由细胞组成的。作为生物有机体的基本单位,细胞也在不断经历生老病死这一过程。



最新一期《科学》杂志上刊登的一项研究,让我们对衰老的发生有了新的认识:一些免疫细胞可能扮演了加速衰老的重要角色。这或许可以解释同样的年龄,为什么有些人衰老的更为明显。







通常T细胞被认为起保护作用,在身体里抵御细菌、病毒等病原体的入侵,积极清除受损、死亡的细胞。来自马德里健康研究所的Maria Mittelbrunnn科研团队通过小鼠实验证明,当T细胞的代谢能力发生变化,体内积累的炎症会让动物加速衰老,出现各种“老年病”。阻断由T细胞引起的炎症或增加关键代谢分子的供应,可以减轻啮齿动物衰老相关症状的严重程度,或有望让我们延缓衰老并治疗衰老相关疾病。



然而,T细胞的变化或许不止是衰老的体现,还可能是衰老的推动者。为了检验这一假说,研究人员对小鼠进行了基因改造,使其T细胞缺失线粒体转录因子A(TFAM),从而迫使T细胞以一种效率较低的代谢方式获取能量。




图1:正常小鼠(左)与T细胞线粒体缺陷小鼠(右)外观比较,均为7月龄


具体来看,这些基因改造小鼠的心脏发生萎缩,心力衰竭;出现神经功能障碍的迹象,比如运动协调能力下降;肌肉萎缩无力,身体脂肪也大量减少,变得消瘦;对外界病毒的抵抗力也不如对照组的同龄小鼠。



此外,血液检查结果显示,免疫这些改造小鼠的细胞产生了大量引发炎症的细胞因子,如IL-6、STAT-1、Atrogin-1等的浓度水平与正常情况下22月龄的小鼠相当,这让它们处于一种慢性炎症的状态。研究证实由线粒体转录因子A(TFAM)缺乏引起线粒体功能异常的T细胞充当了衰老的加速器促使小鼠提前进入了炎性衰老(inflamm-aging),这可能是小鼠身体状态变差的一个重要原因。






图2:正常小鼠与T细胞线粒体缺陷小鼠细胞因子血清浓度对比



既然T细胞线粒体缺陷可以加速衰老的发生,那是否也有可能反过来让衰老时钟逆时针延缓衰老呢?



为了验证这一设想Maria教授团队接下来给呈现衰老状态的小鼠们尝试了两种方案。方案一:他们给小鼠注射了一种药物依那西普(etanercept),阻断T细胞释放细胞因子TNF-α。几周后,他们观察到小鼠们的肌肉力量增强了,大脑的认知表现有所提高,心脏的功能也得到改善,总体而言变得更加年轻。




图3:正常小鼠与注射依那西普后T细胞线粒体缺陷小鼠细胞肾脏,心脏等功能指标对比



在先前的研究中,人们发现NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)的浓度对线粒体的功能至关重要。NAD+前体(在体内转化为NAD+的化合物)也是抗衰老药物开发中的热门候选者。于是,研究人员在方案二中使用了一种NAD+前体药物烟酰胺核糖(Nicotinamide Riboside,NR)。实验同样出现了令人欣喜的情况,早衰小鼠们炎症减轻的同时,运动能力得到提高,更加活跃,而且心脏功能一定程度的增强了。







图4:正常小鼠与补充NR后T细胞线粒体缺陷小鼠细胞等功能指标对比



T细胞代谢衰竭导致循环细胞因子蓄积,从而引发炎性衰老。这种细胞因子风暴本身可作为系统性衰老的诱导剂。用NAD+前体阻断TNF-α信号或预防衰老,可部分挽救T细胞Tfam缺陷小鼠的过早衰老。因此,T细胞可以调节机体适应性和寿命,这突显了免疫代谢调控在衰老和年龄有关疾病发生中的重要性。



本文的研究让我们更为深入地理解免疫系统如何随年龄变化以及免疫细胞在衰老过程扮演的重要角色。但要注意的是,这项研究是在基因改造的小鼠中进行,至于人类自然衰老的过程中T细胞的变化的具体情况,还需要科学家们进一步探索。



我们期待科学家们对衰老发生机制的解锁越来越透彻,在此基础上,或许不久的将来,我们能看到治疗老年病的新药问世,让人类延长寿命的同时,更能长久保持生命活力,提高生命质量。



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