一些免疫系统通过维持先天免疫细胞和适应性免疫细胞之间的平衡保持年轻，这一过程受到一小部分血液干细胞的影响。研究表明，控制这些干细胞过度产生先天免疫细胞可能有助于延缓免疫衰老和相关疾病。
USC研究人员发现，一小部分血液干细胞通过调节先天免疫细胞和适应性免疫细胞之间的平衡影响免疫衰老。当这些细胞过度产生先天免疫细胞时，免疫系统会老化，增加患病风险。
什么帮助某些免疫系统保持年轻并有效对抗与年龄相关的疾病？在最近发表于《细胞与分子免疫学》的一项研究中，USC干细胞科学家Rong Lu及其合作者指出，一小部分血液干细胞在维持或破坏这两种主要免疫细胞类型的平衡方面起着重要作用：先天免疫细胞和适应性免疫细胞。
先天免疫细胞作为身体的第一道防线，迅速发起对入侵病原体的广泛攻击。对于逃避身体先天免疫防御的病原体，第二道防线由适应性免疫细胞（如B细胞和T细胞）组成，这些细胞依赖于对过去感染的记忆来制定特定和有针对性的反应。先天免疫细胞和适应性免疫细胞之间的健康平衡是年轻免疫系统的标志，也是长寿的关键。
血液干细胞和免疫衰老的发现
“我们的研究提供了令人信服的证据，当一小部分血液干细胞过度产生先天免疫细胞时，这会导致免疫系统的衰老，促进疾病，最终缩短寿命。”Rong Lu说，她是USC干细胞生物学和再生医学、生物医学工程、医学和老年学的副教授，同时也是Leukemia & Lymphoma Society的学者。
Lu还是USC Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心以及USC Norris综合癌症中心的成员。“我们的发现表明，限制过度产生先天免疫细胞的小部分血液干细胞可能是延缓免疫衰老的有效方法。”
适应性免疫细胞，如B细胞（图中所示），是年轻免疫系统的关键组成部分。图片来源：美国国家过敏和传染病研究所
在这项研究中，第一作者Anna Nogalska及其同事发现，即使是在相同遗传背景和相同条件下饲养的实验小鼠，其免疫系统衰老的速度也存在显著差异。到30个月大时，延迟衰老的小鼠仍保持年轻平衡的先天和适应性免疫细胞。然而，早期衰老的小鼠显示出先天免疫细胞相对于适应性免疫细胞的大幅增加。
通过追踪负责生产先天和适应性免疫细胞的个别血液干细胞，科学家们发现了导致免疫系统年龄相关失衡的主要血液干细胞亚群。具体来说，科学家观察到，随着小鼠年龄的增长，30%到40%的血液干细胞对其生产先天免疫细胞与适应性免疫细胞的偏好发生了显著变化。
延迟衰老者和早期衰老者的基因活动
在延迟衰老者中，这部分血液干细胞减少了先天免疫细胞的生产，从而抵御衰老的影响。在延迟衰老者中，与血液干细胞调节和对外部信号响应相关的基因活性增加，这可能有助于抑制其先天免疫细胞的生产。当科学家使用CRISPR编辑掉这些基因时，血液干细胞逆转了其自然倾向，产生了更多的先天免疫细胞而不是适应性免疫细胞，类似于早期衰老者。
相比之下，在早期衰老者中，这部分血液干细胞转向更多地生产先天免疫细胞，过量的先天免疫细胞导致许多衰老相关疾病。因此，在这些早期衰老者中，科学家发现与血液干细胞增殖和先天免疫细胞分化相关的基因活性增加。当科学家使用CRISPR编辑掉这些早期衰老基因时，血液干细胞产生了更多的适应性免疫细胞而不是先天免疫细胞，变得与延迟衰老者更为相似。
重要的是，延迟衰老者往往比早期衰老者活得更久。
“在老年人群中，免疫系统通常倾向于产生过多的先天免疫细胞，这可能导致诸如骨髓性白血病和免疫缺陷等疾病。”Nogalska说，她是Lu实验室的资深科学家和实验室经理。“我们的研究表明，我们如何促进一个更年轻的免疫系统来对抗这些常见的衰老相关疾病。”
参考文献：Anna Nogalska, Jiya Eerdeng, Samir Akre, Mary Vergel-Rodriguez, Yeachan Lee, Charles Bramlett, Adnan Y. Chowdhury, Bowen Wang, Colin G. Cess, Stacey D. Finley 和 Rong Lu, “年龄相关的免疫细胞再生失衡在个体间存在差异，并源自特定的干细胞亚群”，《细胞与分子免疫学》，2024年10月24日，DOI: 10.1038/s41423-024-01225-y
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