适应性免疫细胞，如B细胞（图示），是年轻免疫系统的关键组成部分。图片来源：国家过敏和传染病研究所
是什么让一些免疫系统保持年轻和有效，从而抵御与年龄相关的疾病？在发表于《细胞与分子免疫学》的一篇新论文中，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两种主要免疫细胞（先天性和适应性）之间的平衡或不平衡方面发挥了重要作用。
先天性免疫细胞作为身体的第一道防线，迅速应对入侵的病菌。对于那些逃避了先天性免疫防御的病菌，第二道防线由依赖于过去感染记忆的适应性免疫细胞（如B细胞和T细胞）发起特定和针对性的攻击。先天性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。
“我们的研究表明，当一小部分血液干细胞过度产生先天性免疫细胞时，这会加速免疫系统的衰老，导致疾病，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、医学和老年医学的副教授，同时也是Leukemia & Lymphoma Society学者。Lu还是USC Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心及USC Norris综合癌症中心的成员。
“我们的发现表明，限制这一小部分过度产生先天性免疫细胞的血液干细胞可能是延缓免疫衰老的有效方法，”Lu继续说道。
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并在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了先天性和适应性免疫细胞之间的年轻平衡。然而，早期衰老的小鼠显示出先天性免疫细胞相对于适应性免疫细胞的大幅增加。
通过追踪负责产生先天性和适应性免疫细胞的个别血液干细胞，科学家们发现了主要负责免疫系统年龄相关失衡的一小部分血液干细胞。具体来说，科学家观察到，随着小鼠年龄的增长，30%到40%的血液干细胞对其产生先天性免疫细胞与适应性免疫细胞的偏好发生了显著变化。
在延迟衰老的小鼠中，这一小部分血液干细胞减少了先天性免疫细胞的产生，从而抵御了衰老的影响。在这些延迟衰老的小鼠中，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，这可能有助于控制其先天性免疫细胞的产生。当科学家使用CRISPR编辑这些基因时，血液干细胞逆转了其自然倾向，产生了更多的先天性免疫细胞而不是适应性免疫细胞，就像早期衰老的小鼠一样。
相比之下，在早期衰老的小鼠中，这一小部分血液干细胞转向了更多地产生先天性免疫细胞，过多的先天性免疫细胞会导致许多与衰老相关的疾病。相应地，在这些早期衰老的小鼠中，科学家发现与血液干细胞增殖和先天性免疫细胞分化相关的基因活性增加。当科学家使用CRISPR编辑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性免疫细胞，变得更加类似于延迟衰老的小鼠。
重要的是，延迟衰老的小鼠往往比早期衰老的小鼠活得更久。
“在老年人群中，免疫系统常常倾向于产生过多的先天性免疫细胞，这可能导致诸如髓系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疾病。”
其他共同作者包括来自USC的Jiya Eerdeng、Samir Akre、Mary Vergel-Rodriguez、Yeachan Lee、Charles Bramlett、Adnan Y. Chowdhury、Bowen Wang、Colin G. Cess和Stacey D. Finley。
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