Пожилые люди страдают от более серьезных осложнений от инфекций и получают меньше пользы от вакцинации, чем население в целом. Ученые давно знают, что виновата ослабленная иммунная система, но точные механизмы этого ослабленного иммунитета остаются в основном неизвестными.
Роль Т-клеток в иммунной системе
Роль Т-клеток в иммунной системе двояка: нападение на вызывающие болезни клетки, такие как бактерии, вирусы и рак, и «запоминание» прошлых захватчиков – это способ организма обеспечить обнаружение угрозы и обеспечение быстрой защиты во время последующих столкновений с такими же возбудителями. У здорового человека Т-клетки циркулируют в крови и спокойно сканируют организм на наличие угроз, используя белки на поверхности клетки. Если Т-клетка встречает другую клетку, которую она считает опасной, Т-клетка подвергается активации, молекулярному каскаду, в котором она переключается из режима наблюдения в режим атаки. Затем активированные клетки быстро размножаются, чтобы создать армию и уничтожить врага.
Материалы и методы обследования
Во-первых, исследователи искали общие различия между старыми и молодыми Т-клетками. Ученые выделили Т-клетки из селезенки молодых и старых мышей и заметили, что, как правило, у старых мышей было меньше Т-клеток. Затем, чтобы проанализировать иммунную пригодность клеток, исследователи активировали Т-клетки, имитируя сигналы, обычно включаемые патогенами во время инфекции. Чтобы точно определить метаболические пути, стоящие за этой неисправностью, ученые проанализировали все различные белки в клетках, включая те, которые могут быть важны для вывода Т-клетки из покоя в состояние борьбы.
Результаты научной работы
В настоящее время исследования, проведенные учеными из Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School), показывают, что отчасти виноват ослабленный метаболизм иммунных Т-клеток. Результаты, опубликованные в научном журнале PNAS и основанные на экспериментах на мышиных иммунных клетках, указывают на специфический метаболический путь, называемый одноуглеродным метаболизмом, который нарушен в старых Т-клетках грызунов. В работе также предлагаются возможные пути восстановления ослабленной иммунной функции с использованием низкомолекулярных соединений, которые повышают производительность Т-клеток.
«Мы считаем, что наши выводы могут помочь объяснить основную неисправность, которая ведет к потере иммунной защиты с возрастом», – говорит автор исследования Марсия Хайгис (Marcia Haigis), сотрудник кафедры клеточной биологии в Блаватникском институте Гарвардской медицинской школы (Blavatnik Institute at Harvard Medical School). «Если это будет подтверждено в дальнейших исследованиях, мы надеемся, что наши выводы могут заложить основу для разработки методов лечения для улучшения иммунной функции».
Более старые Т-клетки показали сниженную активацию и общую функцию в ответ на эти сигналы тревоги. В частности, они росли медленнее, секретировали меньше иммуносигнальных молекул и гибли с гораздо большей скоростью, чем молодые Т-клетки. Исследователи также отметили, что старые Т-клетки имеют более низкий метаболизм, потребляют меньше кислорода и менее эффективно расщепляют сахара. У них также были меньшие, чем обычно, митохондрии, генераторы энергии клеток, которые поддерживают их жизнь. Хайгис с соавторами исследования заметили, что эти старые иммунные клетки потеряли свой «аппетит» и способность перерабатывать топливо в энергию.
Исследователи обнаружили, что уровни примерно 150 белков были ниже нормы при активации “старых” Т-клеток по сравнению с молодыми. Около 40 белков показали более высокие, чем обычно, уровни в старых и молодых Т-клетках. Многие из этих белков имеют неизвестные функции, но исследователи обнаружили, что белки, участвующие в специфическом типе метаболизма, называемом одноуглеродным метаболизмом, были снижены почти на 35% в старых Т-клетках. Одноуглеродный метаболизм включает в себя набор химических реакций, которые протекают в митохондриях клетки и клеточном цитозоле с образованием аминокислот и нуклеотидов, строительных блоков белков и ДНК. Этот процесс имеет решающее значение для клеточной репликации, потому что он поставляет биологический материал для создания новых клеток.
Предыдущая работа ученых показала, что одноуглеродный метаболизм играет центральную роль в обеспечении необходимых биологических строительных блоков для растущей армии Т-клеток во время инфекции. Итак, ученые задавались вопросом, может ли добавление продуктов этого пути к ослабленным Т-клеткам восстановить их работоспособность и функционирование? Чтобы проверить эту гипотезу, ученые добавили две молекулы – формиат и глицин, главные продукты одноуглеродного метаболизма – уровни которых были заметно снижены в старых Т-клетках. Действительно, добавление молекул усиливало пролиферацию Т-клеток и уменьшало гибель клеток до нормальных уровней. Исследователи предупреждают, что, хотя это и обнадеживает, эффекты наблюдались исключительно в клетках мыши в лабораторных чашках, а не у животных, и должны быть подтверждены в дальнейших экспериментах.
Авторы другого исследования утверждают, что обнаружена связь между эстрогенами, Т-клеточным иммунитетом и аутоиммунным воспалением.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
