Эволюция иммунной системы человека происходила в условиях, когда большинство людей жили, не уезжая далеко от места своего рождения. В этих условиях человек подвергался воздействию большинства инфекционных возбудителей, присутствовавших в его окружении, еще до достижения репродуктивного возраста. В результате в юном возрасте развивалась иммунная память – Т- и В-лимфоциты, которые могут сохраняться в течение всей жизни, защищая человека от знакомых инфекций.
С развитием транспорта люди начали сталкиваться с незнакомыми инфекциями. Это стало проблемой, особенно для пожилых людей, потому что способность к образованию новых Т- и В-лимфоцитов с возрастом снижается. Вместо этого с возрастом организм производит все больше миелоидных клеток, которые отвечают за быстрые, но часто чрезмерные воспалительные реакции. Именно это – одна из причин, почему пожилые люди особенно уязвимы для новых заболеваний, например, COVID-19. Новые инфекции могут вызывать у пожилых не только недостаточный иммунный ответ, но и чрезмерные воспалительные реакции, которые приводят к тяжелому течению заболевания.
Ученые из Медицинской школы Стэнфордского университета и Лаборатории устойчивых вирусных заболеваний (США) разработали методику, которая может вернуть иммунную систему в более молодое состояние, со сбалансированным производством клеток лимфоидной и миелоидной линий.
Как появляются лимфоидные и миелоидные клетки крови
Гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) – клетки костного мозга, которые играют ключевую роль в кроветворении. Делясь и созревая, ГСК могут становиться клетками крови любого типа.
Два основных типа ГСК:
- bal-ГСК – производят как лимфоидные, так и миелоидные клетки в сбалансированных пропорциях;
- my-ГСК – производят преимущественно миелоидные клетки.
С возрастом происходит сдвиг от bal-ГСК к my-ГСК, что приводит к уменьшению производства лимфоидных клеток и увеличению производства миелоидных. Этот сдвиг способствует возрастному ослаблению адаптивного иммунитета и усилению воспалительных процессов.
Восстановить баланс лимфоидных и миелоидных клеток – значит омолодить иммунную систему
Ученые разработали антитела к my-ГСК, которые помогают уменьшить производство миелоидных клеток и восстановить баланс между производством лимфоидных и миелоидных клеток, возвращая иммунную систему в более молодое состояние. Это может помочь улучшить иммунный ответ на новые инфекции и снизить возрастное воспаление. Эксперимент на старых мышах подтвердил: истощение my-ГСК улучшает адаптивный иммунный ответ на вирусную инфекцию.
Клетки my-ГСК отличаются от bal-ГСК и других тем, что экспрессируют на своей поверхности белки CD150, CD62p и NEO1. Именно на эти белки и можно нацелить антитела, которые будут уменьшать численность my-ГСК. Оказалось, что эффективнее всего уменьшает численность my-ГСК комбинация антител против CD150, CD47 и KIT – белку клеточной поверхности гемопоэтических стволовых клеток.
Через неделю после введения антитела к NEO1 у пожилых мышей уменьшалось количество my-ГСК и значительно увеличивалось соотношение bal-ГСК к my-ГСК. Эффект лечения сохранялся через несколько месяцев.
Истощение my-ГСК увеличивает количество лимфоцитов у пожилых и снижает маркеры старения и воспаления
Один из главных недостатков иммунной системы у пожилых — это снижение образования Т- и В-лимфоцитов, способных распознавать новые инфекции.
Эксперимент на старых мышах показал, что через 8 недель после воздействия на my-ГСК с помощью специфических антител:
- Значительно увеличилось количество циркулирующих наивных Т-клеток. Наивные Т-клетки — это молодые клетки, которые еще не встречались с инфекцией, но готовы к активации при появлении инфекционного возбудителя.
- Также немного увеличилось количество центральных Т-клеток памяти. Центральные Т-клетки памяти помогают иммунной системе быстро и эффективно реагировать на проникновение в организм уже знакомых инфекционных возбудителей, предотвращая развитие болезни или делая ее течение менее тяжелым.
- Кроме Т-клеток, также увеличилось количество зрелых В-лимфоцитов, что показывает возможное улучшение способности старых мышей к продукции антител. При этом общее количество лейкоцитов не изменялось – антитела к my-ГСК воздействовали на систему кроветворения лишь избирательно.
По мере старения лимфоциты накапливают маркеры истощения и воспаления, что приводит к ослаблению иммунной защиты. Воздействие антител к my-ГСК снижало маркеры старения лимфоцитов.
Старение связано с повышенным уровнем циркулирующих провоспалительных медиаторов. Антитела к my-ГСК снижали уровень провоспалительных медиаторов.
Таким образом, истощение my-ГСК не только привело к более молодому составу иммунных клеток, но и снизило уровни маркеров старения иммунной системы и воспаления через несколько месяцев после лечения.
Истощение my-ГСК усиливает иммунитет у пожилых
Возрастные изменения в иммунной системе влияют на защиту от инфекций и реакцию на вакцинацию. У пожилых людей заметно снижается способность образования новых Т- и В-клеток, что критически важно для распознавания и борьбы с новыми инфекциями.
Эксперимент на старых мышах показал, что истощение my-ГСК значительно улучшает иммунный ответ на вакцинацию живым ослабленным ретровирусом, а также делает более эффективным ответ на последующее заражение. В частности, у старых мышей увеличилось количество специфических CD8+ Т-клеток, которые необходимы для защиты от вирусных инфекций. Кроме того, у старых мышей, получивших антитела, наблюдалось снижение количества инфекционных очагов и уменьшение размеров селезенки, что свидетельствует о более эффективном контроле над вирусной инфекцией.
Перспективы: применение в клинической практике
Механизмы старения иммунной системы у мышей и людей схожи. Маркеры CD150, CD62p и NEO1, которые использовались для истощения мышиных стволовых клеток, также есть и у человеческих. Это открытие позволит разработать новые подходы к лечению старения иммунной системы человека, которые помогут улучшить ответ на вакцинацию и инфекции у пожилых людей.
Вывод
Старение оказывает значительное влияние на иммунную систему, снижая способность к производству новых Т- и В-лимфоцитов, что важно для распознавания и борьбы с новыми инфекциями. С возрастом увеличивается количество стволовых клеток, которые производят преимущественно миелоидные клетки (my-ГСК), и снижается количество стволовых клеток, которые производят как лимфоидные, так и миелоидные клетки в сбалансированных пропорциях (bal-ГСК). Этот сдвиг способствует возрастному ослаблению адаптивного иммунитета и усилению воспалительных процессов.
Эксперимент на старых мышах показал, что истощение my-ГСК с помощью специфических антител приводит к восстановлению баланса лимфоидных и миелоидных клеток, способствуя более эффективной работе иммунной системы. Истощение my-ГСК снижает маркеры старения иммунной системы и воспаления, а также улучшает ответ на вакцинацию и инфекцию.
Белки, на которые были нацелены антитела во время эксперимента на мышах, также присутствуют и у человеческих стволовых клеток. Это открывает возможность терапевтического истощения my-ГСК для улучшения ответа на вакцинацию и увеличения устойчивости к инфекциям у пожилых людей.
Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!
Кому-то она тоже будет полезной и нужной:
Источник
Depleting myeloid-biased haematopoietic stem cells rejuvenates aged immunity
