深度科普,人體免疫細胞功能變化與衰老、疾病的關系發(fā)表時間:2021-07-23 17:53作者:杭吉干細胞科技 前言 近年來,人口老齡化已逐漸成為社會關注的焦點,而衰老與感染性疾病、心血管疾病、神經退行性疾病、自身免疫失調性疾病、腫瘤等疾病的發(fā)生率升高直接相關。 機體衰老伴隨著免疫功能的紊亂是這些疾病發(fā)生的重要原因之一。 免疫衰老通常定義為機體的先天性和適應性免疫系統(tǒng)發(fā)生與年齡相關的結構和功能改變。 為了滿足日益增長的老年人口健康相關需求,對年齡相 關性免疫衰老的研究迅速發(fā)展。 同時,對免疫衰老指標的量化有助于評估機體免疫功能狀態(tài),對健康管理、重大疾病的預防和指導臨床治療決策具有重要意義。 " 人體的免疫系統(tǒng)人體的免疫系統(tǒng)包括:淋巴器官、淋巴組織及免疫細胞。 淋巴器官:包括中樞淋巴器官(胸腺和骨髓)及外周淋巴器官(淋巴結、脾和扁桃體)。 淋巴組織:外周淋巴器官的主要組成部分,同時也分布于消化道、呼吸道等部位。 免疫細胞:由造血干細胞分化而來,在人體發(fā)揮著消滅體內外有害物質及清除衰老、變性、死亡細胞的作用,具有外察諸異、內審諸己的特點,被譽為人體的健康衛(wèi)士,包括淋巴細胞、巨噬細胞、NK細胞、DC細胞、粒細胞及肥大細胞等。 工作中的免疫細胞 如若免疫系統(tǒng)功能低下或紊亂,則極易導致疾病的發(fā)生,包括各種病原微生物的入侵、腫瘤細胞的擴增以及自身免疫病的產生,同時也會導致衰老進程的明顯加速,致使生命質量及壽命受到嚴重不利影響。 機體衰老與T細胞改變有關T淋巴細胞(T lymphocyte)簡稱T細胞,是由來源于骨髓的淋巴干細胞,在胸腺中分化、發(fā)育成熟后,通過淋巴和血液循環(huán)而分布到全身的免疫器官和組織中發(fā)揮免疫功能。 1962年,Walford提出免疫衰老學說認為,免疫功能的衰退是造成機體衰老的重要因素。 隨著年齡的增長,免疫器官老化、免疫細胞及細胞因子降低,機體的免疫功能逐漸減弱,感染性疾病、腫瘤發(fā)病率、死亡率逐漸增高。 T細胞是免疫細胞的主要組成部分,它具有多種免疫功能,如產生細胞因子、參與特異性免疫應答、清除病原體、衰老細胞、突變細胞以及癌細胞,是人體中為抵御疾病感染、腫瘤而生的警衛(wèi)隊。 因此,T細胞的數(shù)量功能及多樣性對抵御癌癥至關重要。 25歲后,隨著年齡的增加,T細胞的多樣性隨之下降 。 T細胞的多樣性越高,則意味著能夠殺滅各種細胞病原體的種類越多,隨著年齡的增加,T細胞多樣性降低,無法消滅相應的病原體,疾病發(fā)病率也就隨之增加。 機體衰老與NK細胞有關自然殺傷細胞(Natural Killer cell,即NK細胞),是機體重要的免疫細胞,不僅與抗腫瘤、抗病毒感染和免疫調節(jié)有關,而且參與超敏反應和自身免疫病的發(fā)生。 在面對癌細胞時,NK細胞可以直接識別并殺死癌細胞,因此也被稱為人體抗癌第一道防線。 衰老相關的NK細胞亞群及其免疫功能的變化:NK細胞是由CD3- CD16+CD56+表面表型所定義的細胞毒性淋巴細胞群,約占循環(huán)淋巴細胞總數(shù)的 7﹪~ 15﹪,參與腫瘤細胞和病毒感染細胞的識別和裂解。 NK細胞主要通過產生各種效應細胞因子和直接細胞毒性作用發(fā)揮功能。其中分泌的IFN-γ 可直接增強靶細胞免疫原性,促進適應性免疫應答,細胞毒性活動依賴于顆粒酶和穿孔素,從而在固有免疫應答中發(fā)揮重要作用。 NK細胞免疫衰老的特點:是NK細胞亞群的重新分布,激活性受體的表達減少,細胞毒性降低。根據(jù)CD56表面表達的相對密度,可以將NK細胞分為CD56dim 和CD56bright2個表型和功能不同的亞群。 隨著年齡的增長,以分泌細胞因子為主的CD56bright 不成熟NK細胞逐漸下降,從而影響其他免疫細胞的信號傳導和募集;同時 以殺傷功能為主的 CD56dim 成熟 NK 細胞不斷增多并開始表達CD57,但對 IL-2 等細胞因子的增殖反應性降低(表 2) 研究發(fā)現(xiàn),NK細胞的數(shù)量及功能在40~50歲后顯著下降。NK細胞的功能逐漸減弱,癌癥發(fā)病率卻隨之增加。在對日本中年及老年人隨訪11年后顯示,NK細胞的活性和功能與腫瘤組織的大小、轉移以及不良預后息息相關。 機體衰老與B細胞有關B 淋巴細胞產生于骨髓,成熟于脾臟,同時B細胞負責 抗體的分泌,在體液免疫中發(fā)揮重要的作用。 隨著年齡的增長,骨髓產生B細胞數(shù)量及受體多樣性降低,產生抗體數(shù)目減少,這降低機體對感染和疫苗接種的反應性,并增加自身 反應性抗體的產生。 此外,B 細胞亞群也發(fā)生年齡相關性變化,初始B細胞及記憶B細胞(CD3- CD19+ LgD+ CD27- )數(shù)量降低,同時伴衰老的B細胞(CD3- CD19+ LgDCD27- )數(shù)量增加(表 3)。 記憶B細胞產生高水平的炎癥性細胞因子 IL-1、IL-6 和 TNF-α 等,提示 B 細胞可能參與老年人炎癥環(huán)境的生成和維持。 研究發(fā)現(xiàn),衰老也會影響B(tài)細胞的質量和數(shù)量。與年輕人相比,老年人的B細胞百分比數(shù)量下降,抗體類別轉化重組缺陷。不僅如此,記憶B細胞數(shù)量增多,導致了老年患者慢性炎癥的發(fā)生。 隨著年齡的增長,老年人的免疫效果明顯下降。面對相同的病原體,發(fā)揮作用的B細胞數(shù)僅及年輕時的1/10~1/50。例如,接種流感疫苗后60~74歲組的血清陽性保護率為41%~58%,75歲以上的陽性保護率下降到29%~46%。 機體衰老與DC、中性粒細胞和單核巨噬細胞有關DC是體內功能最強的抗原提呈細胞(APC),是溝通先天和適應性免疫反應的主要橋梁。老年人的髓樣DC表達PI3K的活性降低,吞噬活性和趨化性能力下降,同時漿細胞樣DC產生Ⅰ型和Ⅱ型的干擾素減少,抗原提呈能力下降。 中性粒細胞、單核巨噬細胞功能的缺陷主要是隨年齡變化的細胞信號失調介導的,細胞因子特別是IL-6和TNF-α等炎性細胞因子的減少。 隨著年齡增長,巨噬細胞趨化性、抗原提呈能力和吞噬作用減弱,出現(xiàn)M2型巨噬細胞極化現(xiàn)象,Toll樣受體(TLR)信號通路及其效應功能受損,從而增加了老年人對疾病的易感性。 機體衰老與骨髓源性抑制細胞有關MDSCs是骨髓形成過程中由髓系祖細胞發(fā)育而來的一組免疫抑制性髓樣細胞。 隨年齡增長,骨髓造血細胞分化為髓樣細胞增多,在癌癥、感染性疾病、創(chuàng)傷、骨髓移植和自身免疫性疾病等炎癥條件下,MDSCs向粒細胞、單核細胞、巨噬細胞和DC的骨髓成熟過程都會受到損傷,這可能有利于MDSCs的積累。 衰老過程與骨髓、血液、脾臟和周圍淋巴結中MDSCs的增加有關。 研究表明,MDSCs是隨著年齡增長而顯著增加的特殊免疫抑制因子,是適應性免疫系統(tǒng)衰老的有效誘導因子, 而T細胞是MDSCs誘導免疫耐受的主要靶細胞,這些細胞可以分泌IL-10、TGF-β、活性氧( ROS)等有效的抗炎和免疫抑制因素,抑制T細胞的增殖和功能,導致幼稚T細胞數(shù)量逐漸減少,允許腫瘤免疫逃逸。 同時 MDSCs的擴增也會通過抑制IL-2介導的NK細胞毒性作用,進一步降低NK細胞功能,加速機體免疫系統(tǒng)的衰老(圖1)。 免疫細胞衰老與年齡相關性疾病的關系免疫細胞衰老與神經退行性疾?。?/span>阿爾茨海默癥(AD)是一種進行性神經退行性疾病。 最近研究表明淀粉樣蛋白沉積和神經纖維纏結不能完全解釋 AD的發(fā)病機制,并提出持續(xù)性病毒感染及炎癥性衰老可能在AD中起著關鍵作用。 機體衰老過程中,持續(xù)性抗原刺激適應性免疫系統(tǒng),使記憶性T細胞增加,CD28共刺激受體表達缺失,CD4+ CD28-T 細胞分泌IFN-γ增多,激活小膠質細胞過度分泌炎性細胞因子。 而小膠質細胞對β淀粉樣蛋白(Aβ)的吞噬能力嚴重下降,Aβ具有抵抗微生物的防御因子作用,參與小膠質細胞的活化,協(xié)同刺激先天性免疫應答產生大量炎癥性因子 ,導致神經元的破壞和動脈斑塊的形成,進一步加重腦組織炎癥狀態(tài),從而促進AD的發(fā)展。 此外,記憶性B細胞和DC細胞分泌IL-6、IFN-γ和TNF-α的基礎水平在老年人中升高,形成的慢性低度炎癥與動脈粥樣硬化所致的帕金森病、AD等神經退行性疾病有密切聯(lián)系。 因此,隨著年齡的增長,免疫系統(tǒng)的改變會導致低度炎癥,這可能有助于AD的發(fā)展。 免疫細胞衰老與心血管疾?。?/span>免疫衰老過程中T細胞亞群的變化可能有助于動脈粥樣硬化的發(fā)生和進展,動脈粥樣硬化是一種典型的炎癥性疾病,衰老免疫細胞表達衰老相關分泌表型(SASP),分泌大量IFN-γ,刺激CD4+T細胞的浸潤和先天性免疫反應發(fā)生,進一步加重炎癥反應,促進冠心病發(fā)展。 據(jù)報道,在慢性心力衰竭 (CHF)病程中,單核細胞表達TLR-4增加, 可能與血漿中TNF、IL-6和IL-1等促炎細胞因子的水平增加有關,可以預測CHF患者的長期生產率,而隨著年齡的增長,白細胞的TLR系統(tǒng)也發(fā)生了類似的變化 。 免疫細胞衰老與糖尿病:糖尿病是老年人最常見的疾病之一。機體衰老過程中,氧化應激增加,血漿中IL-6、TNF 和 CRP 等炎癥標志物升高,可導致一定程度的胰島素抵抗, 促進 2 型糖尿病的發(fā)展。 免疫衰老細胞分泌IFN-γ增加,介導自身免疫功能障礙,破壞胰島β細胞,參與1型糖尿病的發(fā)生。 因此,糖尿病被認為是一種與免疫衰老相關的炎癥性疾病。 免疫細胞衰老與自身免疫性疾病、癌癥:B細胞根據(jù)來源不同可分為 B1、B2兩個亞群,B1細胞主要產生自身反應性抗體,介導自身免疫性疾病如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風濕性關節(jié)炎、Graves病等疾病的發(fā)生發(fā)展,衰老個體中B細胞數(shù)量增加,與老年人自身免疫性疾病的發(fā)生率增高有關。 此外,免疫衰老會加速衰老細胞的積累,促進組織退化和惡 性轉化,導致腫瘤細胞出現(xiàn)免疫逃逸,加速癌癥的發(fā)生發(fā)展進程。因此,抑制機體免疫衰老有望成為腫瘤免疫治療的新策略。 總結免疫細胞的衰老導致免疫系統(tǒng)整體功能的衰老。 另外,了解各種免疫細胞發(fā)生衰老的標志性改變和機制是進行臨床干預的重要基礎。在疾病治療和預防方面,免疫評估將發(fā)揮重要的作用。 希望進一步了解人類免疫細胞衰老和炎癥如何與機體衰老相互作用,從而導致 發(fā)病率和死亡率的增加,并找到改善老年人健康壽命的關鍵途徑。 相信有朝一日,我們也能利用免疫細胞放慢衰老的腳步 。 |
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