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2021年5月,美国明尼苏达大学的研究人员在国际顶尖学术期刊《Nature》上发布一项重磅成果:免疫细胞的衰老会导致实体器官衰老,从而促进全身衰老。
研究总结抢先看,翻阅下文了解完整内容:
1.免疫的衰老会导致全身性的衰老——不仅限于免疫器官,还会导致非免疫器官的损伤;
2.给年轻小鼠移植衰老免疫细胞,会促进衰老进程;
3.给衰老小鼠移植年轻免疫细胞,可以部分逆转衰老进程。
图片来源:《Nature》官网
可以说,这项研究让免疫细胞对于人体健康的重要性再次迈上了一个台阶!这也是科学家首次发现免疫细胞的衰老对于全身性衰老的影响——为我们对抗衰老添上了浓墨重彩的一笔。
一
衰老与免疫衰老
衰老,指身体各个系统、各种器官和组织在生长发育成熟后,随增龄而逐步出现的各种生理的、代谢的和功能衰退的总现象。
衰老机体表现为:正常生理功能的不可逆衰退,包括记忆力下降、反应迟钝、运动能力减弱、相关激素分泌减少等多种脏器退行性变化,以及老年斑、皮肤褶皱、头发稀疏变白等外在表现,是生长抑制和获得性躯体损伤的累积效应。
免疫衰老,主要表现为机体对内外源性抗原的免疫应答能力下降,对新抗原的反应性缺失、疫苗的保护作用及已建立的免疫记忆反应迟钝,导致个体随年龄增长对感染性疾病的防御能力、抗肿瘤能力、清除衰老细胞能力下降。
二
免疫细胞衰老加速全身衰老
研究人员将这种免疫细胞“未老先衰”的小鼠和正常衰老小鼠(大2岁的衰老小鼠)进行了比较,发现敲除基因的小鼠出现了类似正常衰老小鼠的免疫特征,这证明小鼠模型中免疫细胞确实出现了衰老的症状。
1.研究思路:
①敲除小鼠造血细胞中的Ercc1基因,制得免疫细胞衰老小鼠模型。
②观察检测免疫细胞衰老小鼠模型和正常小鼠的在衰老相关变化。
③移植年轻的免疫细胞。将基因敲除小鼠的脾脏细胞移植到正常小鼠,将正常小鼠的脾脏细胞移植到基因敲除小鼠,看衰老相关变化。
④雷帕霉素治疗基因敲除小鼠。
2.研究过程:
研究人员发现,基因敲除小鼠成年后表现出免疫过早衰老,其特征是特异性免疫细胞群的损耗和衰老以及免疫功能受损,并与正常小鼠在自然衰老的变化类似。
图1 造血细胞中Ercc1的缺失导致免疫加速老化
老年的基因敲除小鼠肾脏、肝脏、肺等多种组织中细胞衰老相关标志物(p16和p21)表达增加(图2),但在年轻的基因敲除小鼠中未观察到此现象,说明免疫细胞衰老优先于外周衰老。
图2 免疫系统衰老导致非淋巴器官的衰老和组织稳态丧失
值得注意的是,在基因敲除小鼠中观察到的衰老和氧化应激,会造成其他正常组织的损伤,说明衰老的免疫细胞可促进全身性衰老。
研究人员将基因敲除小鼠或正常老年小鼠的脾细胞移植到年轻小鼠体内,发现也会加速后者的衰老;而将正常年轻小鼠的脾细胞植入基因敲除小鼠体内,则发现可减缓后者的衰老(图3)。进一步说明:衰老的免疫细胞会促进全身衰老,而年轻免疫细胞移植则可延缓衰老。
图3 将老化的脾细胞移植到年轻小鼠体内会加速它们的衰老
最后,研究者用雷帕霉素治疗小鼠。 结果显示:雷帕霉素可降低免疫细胞中的衰老标记物、提高免疫功能。说明小鼠免疫功能获得改善,证明了免疫衰老可以被调节,为延缓衰老提供了有效策略。
图4 雷帕霉素改善了小鼠的免疫功能
3.研究结论:
①内源性DNA损伤会加速免疫细胞衰老或死亡。
②免疫细胞衰老会驱动全身性衰老。
③年轻的免疫细胞可以减缓衰老进程。
④雷帕霉素能使免疫细胞恢复活力。
三
结语与展望
免疫细胞易受DNA损伤的影响,如果损伤得不到及时修复,就会导致免疫细胞衰老甚至凋亡,随之而来的是体弱多病和机体衰老。免疫细胞的衰老不但会影响先天性和适应性免疫,还可能影响实体器官的衰老,加速正常衰老过程。免疫细胞衰老对机体全身性衰老有着重大的影响。
古今中外,人们一直在探索如何能够实现“长生不老”。延缓衰老、追求长寿历来是永恒不变的主题。这项研究发现,免疫细胞衰老可能对全身性衰老具有促进作用,抗衰防老的关键就是保持身体中免疫细胞的数量和活性,这无疑为抗衰老药物找到了重要靶点。
相信有朝一日,我们也能运用免疫细胞放慢衰老的脚步,保持年轻态,让时间为我们停留!
参考文献:
Matthew, J. Y. et al. An aged immune system drives senescence and ageing of solid organs. Nature. 2021.
END
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