Nuklearni sirtuini i starenje imunološkog sistema 2. dio
Sep 26, 2022
Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija
4. Monociti i makrofagi
Makrofagi se nalaze u svim tkivima tijela [59]. Oni su kritični za homeostazu tkiva tokom razvoja funkcija specifičnih za kontekst, kao što je slučaj alveolarnih makrofaga u plućima ili mikroglijalnih ćelija u centralnom nervnom sistemu.
Osim svoje uloge specifične za tkivo, makrofagi su također dobro poznati po svojoj sposobnosti da fagocitiraju patogene, što dovodi do prezentacije antigena i upale. Makrofagi potiču od eritromijeloidnih prekursora tokom ranog razvoja embrija ili od infiltriranih monocita u odrasloj dobi. Makrofagi izvedeni iz embrija i iz monocita su sposobni da održe svoju brojnost samoobnavljanjem kada je to potrebno. Makrofagi reaguju na okolinu, što rezultira sticanjem spektra funkcionalnih stanja. Nakon stimulacije antigenom, makrofagi se aktiviraju i polariziraju u pro- ili anti-inflamatorni fenotip, takozvane klasično aktivirane Ml i alternativne M2 makrofage, respektivno. Ml makrofagi obavljaju citotoksične i proinflamatorne funkcije oštećenja tkiva, dok su M2 makrofagi važni za rješavanje upale i popravku tkiva. Funkcija makrofaga je promijenjena kod starijih domaćina, što rezultira lošim ishodima nakon infekcija i degeneracije tkiva [60]. Fenotipske karakteristike ostarjelih makrofaga mogu se razlikovati ovisno o populaciji makrofaga, ali mnoga istraživanja pokazuju da makrofagi iz starih domaćina imaju oslabljen fagocitni kapacitet i da su nagnuti prema proupalni fenotipu. Smanjenje makrofaga kod ostarjelih miševa pod primjenom imunoterapije povezano je sa smanjenom proizvodnjom i preživljavanjem proinflamatornih citokina [61]. Slično, ciljanje makrofaga kod starijih miševa poboljšava perifernu nervnu strukturu i mišićne performanse [62]. Zajedno, ovi podaci pokazuju da deregulacija makrofaga s godinama glavni doprinosi ukupnom starenju organizma.
Različiti dokazi ukazuju da nuklearni sirtuini podržavaju imunosupresivne funkcije i M2-povezane odgovore (Slike 2 i 4). Na primjer, ekspresija SIRT6 se povećava u mišjim BM makrofagima pod M2-polarizirajućim uslovima [55]. Slično, ekspresija SIRT2 se smanjuje u mikroglija miša nakon LPS stimulacije, što inducira Ml polarizaciju [56].cistanche holesterolSirtuini podržavaju biologiju makrofaga na mnogim nivoima, uključujući njihovu ćelijsku diferencijaciju, samoobnavljanje, polarizaciju i aktivaciju. Nivoi proteina SIRT1 i SIRT2 se povećavaju tokom diferencijacije ljudskih monocita u makrofage, a njihova inhibicija kanabinolom (Tabela 1) ili nedostatak podstiče razvoj proinflamatornog fenotipa[46]. SIRT1 i SIRT2 sprečavaju preranu ekspresiju proinflamatornih gena kroz kontrolu njihove strukture hromatina. Mehanički, SIRTl i SIRT2 stupaju u interakciju sa enzimom DNK metiltransferaze 3B(DNMT3B) kako bi promovirali metilaciju DNK uz ograničavanje taloženja H3K4me3 i H3K27ac [47]. Makrofagi izvedeni iz BM iz Sirt6W LysM-Cre miševa, kod kojih je gen SIRT6 specifično izbrisan u mijeloidnim stanicama, imaju povećane nivoe ekspresije proinflamatornih citokina, uključujući interleukin (IL)-6, faktor nekroze tumora (TNF-) , i interferon (IFN- ), i povećane sposobnosti migracije u poređenju sa WT kontrolama, ali nije poznato da li je to zbog poremećene ćelijske diferencijacije[55].
Aktivnosti SIRT1, SIRT2, SIRT6 i SIRT7 su takođe važne za ravnotežu polarizacije makrofaga (slika 4), koja zavisi od specifičnih stimulusa i nizvodnih signalnih događaja [66]. M1 polarizacija se dešava kao odgovor na okidače kao što su LPS ili IFN-y i snažno zavisi od transkripcionog faktora nuklearnog faktora-kB(NF-KB), glavnog regulatora upale i puteva povezanih sa starenjem [13,66]. Polarizaciju M2 induciraju stimulansi kao što su IL-4 ili ⅡL-10 i koristi različite kaskadne signale, uključujući transduktor signala i aktivator transkripcije 6(STAT6) i aktivaciju receptora y (PPARy) aktiviranog proliferatorom peroksizoma. Mnoge studije su pokazale da SIRT1, SIRT2 i SIRT6 ograničavaju upalu makrofaga kroz regulaciju NF-kB [55,57,58]. SIRT1, SIRT2 i SIRT6 nokautirani BM makrofagi pokazuju hiperacetilaciju NF-kB p65 podjedinice, što povećava njenu transkripcijsku aktivnost i povećanu ekspresiju NF-kB ciljnih gena, uključujući IL-6, TNF-a i IL{ {34}} . Biohemijska i funkcionalna interakcija SIRT1, SIRT2 i SIRT6 sa NF-kB dobro je dokumentovana u mnogim tipovima ćelija [13,65,67], što sugeriše da slični mehanizmi regulacije NF-kB mogu postojati u makrofagima. U HeLa ćelijama, SIRT6: utišava ekspresiju NF-kB ciljanih gena deacetilacijom H3K9ac [13].nuspojave cistanche deserticolaOsim toga, u 293F ćelijama, SIRT6 promoviše ekspresiju NF-KB represora, IkBa (nuklearni faktor pojačivača gena kappa svjetlosnog polipeptida u inhibitoru B-ćelija, ), putem mehanizma koji uključuje cistein monoubikvitinaciju histon metiltransferaze SUV39H1, što rezultira u njegovoj disocijaciji od promotora gena IkBa i, posljedično, aktivaciji gena [68]. U mišjim embrionalnim fibroblastima, SIRT2 direktno deacetilira p65 podjedinicu NF-kB na lizinu 310, potiskujući njegovu transkripcionu aktivnost [67]. SIRT2 deacetilira H4K16ac tokom G2/M tranzicije, ali nije istraženo da li SIRT2 epigenetski reguliše NF kB ciljane gene tokom upale ili pod sličnim uslovima. Konačno, prijavljeno je da se ekspresija SIRT7 smanjuje na način ovisan o starosti u leukocitima zdravih pacijenata. U monocitnoj THP-1 ćelijskoj liniji, PMA posredovana diferencijacija monocita i makrofaga povećava ekspresiju SIRT7, dok prekomjerna ekspresija SIRT7 povećava markere diferencijacije u nestimuliranim THP-1 ćelijama [64].
Molimo kliknite ovdje da saznate više
SIRTI i SIRT2 također igraju važnu ulogu u aktivaciji mikroglije i upali mozga, što ima značajne implikacije na neurodegenerativne bolesti zavisne od starosti [56,69]. Prekomerna ekspresija SIRT1 u mikroglijalnim ćelijama takođe štiti neuralne ćelije od smrti izazvane amiloidnim peptidima, neurotoksičnog puta povezanog sa patogenezom Alchajmerove bolesti[69]. Sirt2/miševi i SIRT2 KD mikroglijalne ćelije izazvane LPS-om imaju jači mikroglijalni proinflamatorni odgovor, uključujući veće nivoe sekrecije citokina i proizvodnje slobodnih radikala, i ćelijsku smrt [56]. Na molekularnom nivou, SIRT1 i SIRT2 ispoljavaju svoja antiinflamatorna svojstva tako što smanjuju aktivnost NF-kB. Enzimske sposobnosti SIRT2 su modulirane fosforilacijom, a odsustvo ove posttranslacijske modifikacije na serinu S331 SIRT2 sprječava acetilaciju NF-kB u mikroglijalnim stanicama. Zaista, prekomjerna ekspresija mutanta SIRT2 S331A otpornog na fosfo, ali ne i fosfo-mimetičkog mutanta SIRT2 S331D, u mikrogliji rezultira smanjenom acetilacijom p65 podjedinice na lizinu 310, što može dovesti do utišavanja NF-kB target-gene.
Iako su makrofagi terminalno diferencirane ćelije, oni imaju sposobnost samoodržavanja kroz lokalnu proliferaciju nezavisno od diferencijacije hematopoetskih prekursora, što je karakteristika koja se normalno povezuje sa matičnim ćelijama [70]. SIRTl učestvuje u samoobnavljanju makrofaga kontrolišući progresiju i proliferaciju ćelijskog ciklusa [42].cistanche dosage redditSIRT1 KD makrofagi su manje efikasni u testovima formiranja kolonija i pokazuju zastoj Gl ćelijskog ciklusa koji je povezan sa smanjenjem Myc, poremećenom fosforilacijom faktora E2 (E2F) i povećanom nuklearnom translokacijom faktora transkripcije FOXOL. Shodno tome, nedostatak SIRT1 dovodi do utišavanja gena puteva Myc i E2F, koji igraju važnu ulogu u samoobnavljanju, i regulaciji tih puteva koji uključuju FOXO faktore, za koje se zna da izazivaju zaustavljanje ćelijskog ciklusa. Sličan fenotip je uočen i kod makrofaga tretiranih NAM-om (Tabela 1), što otvara mogućnost da su i drugi sirtuini uključeni u proces samoobnavljanja.
Cistanche može protiv starenja
Uprkos dobro utvrđenoj antiinflamatornoj ulozi sirtuina, samo jedna studija se bavila njihovim doprinosom starenju makrofaga i razvoju bolesti povezanih sa starenjem. Prisustvo senescentnih stanica u ostarjelim tkivima potiče polarizaciju i aktivaciju M1 makrofaga, što rezultira upalom tkiva i kompromitovanom signalizacijom inzulina [71] Zaista, kronična upala niskog stupnja kod starijih osoba povezana je s inzulinskom rezistencijom i dijabetesom [72]. U tom smislu, pokazalo se da mijeloidni SIRT2 štiti od intolerancije na glukozu kontroliranjem upale povezane sa starenjem [63]. Kako SIRT2 reguliše ovaj proces objašnjava se njegovom funkcionalnom interakcijom sa NLRP3 inflamazomom (slika 4), kao što je takođe objavljeno u HSC. U makrofagima, SIRT2 stupa u interakciju i deacetilira protein skele NLRP3 kako bi suzbio sklapanje i aktivnost inflamasoma NLRP3. Važno je da se nivoi SIRT2 smanjuju sa godinama u makrofagima u kombinaciji sa povećanom acetilacijom i aktivacijom NLPR3. Osim toga, bijelo masno tkivo prethodno zajedno kultivirano sa ostarjelim makrofagima pokazuje oslabljenu signalizaciju inzulina u usporedbi s mladim kontrolama, koje se može spasiti sa starim makrofagima transduciranim sa SIRT2 ili s konstitutivnim deacetiliranim oblikom NLPR3. Ova studija ističe SIRT2-NLPR3 osovinu u makrofagima kao zanimljivu metu za poništavanje upale povezane sa godinama i poboljšanje homeostaze glukoze.
5. Eozinofili
Eozinofili igraju važnu ulogu u obrani od infekcija parazitima helmintima i alergijskih upala, kao što su alergijski rinitis i astma. Ostale uloge uključuju ćelijski metabolizam, termogenezu i antitumorske odgovore. Eozinofili se proizvode u koštanoj srži u prisustvu IL-5, procesa koji kritično zavisi od GATA-1 faktora transkripcije [73]. Kod ljudi i miševa, nedavni dokazi pokazuju da se frekvencije eozinofila smanjuju u bijelom masnom tkivu ostarjelih domaćina [74]. Ovaj pad broja eozinofila koji zavisi od starosti povezan je s pojavom upale i razvojem različitih stanja povezanih sa godinama, uključujući slabost i oslabljen imunološki odgovor na imunizaciju. Važno je da prijenos mladih eozinofila u ostarjele miševe primaoce smanjuje sistemsku upalu niskog stupnja, poboljšava fizičke performanse i imunološku diferencijaciju i aktivnost, naglašavajući ulogu mladih eozinofila kao sredstava za podmlađivanje.
Naše znanje o ulozi sirtuina i eozinofila je veoma ograničeno (Slike 2 i 5). Postoji samo jedan izvještaj koji opisuje funkcionalnu interakciju između njih (slika 5A)[75]. Međutim, neki dokazi sugeriraju da sirtuini igraju važnu ulogu u biologiji eozinofila. Na primjer, odgovor na oštećenje DNK je proces koji je snažno povezan s nuklearnom aktivnošću sirtuina [76], a poznato je da je robusniji u eozinofilima nego u drugim urođenim imunološkim stanicama[77]. SIRT6 je važan za diferencijaciju i funkciju eozinofila [75]. In vitro diferencijacija BM stanica u eozinofile je promijenjena u odsustvu SIRT6. Osim toga, polarizacija M2 makrofaga posredovana eozinofilima, proces koji ovisi o sekreciji IL{11}} eozinofila, također je poremećen u prisustvu Sirt67 eozinofila. SIRT6 reguliše brojnost i aktivnost GATA-1, faktora transkripcije potrebnog za privrženost i diferencijaciju eozinofilne linije [73]. Intrigantno, SIRT6 promoviše transkripcionu aktivnost GATA-1 nezavisno od njegove enzimske aktivnosti. SIRT6 formira ternarni kompleks sa GATA-1 i p300 kako bi pozitivno regulisao GATA-1 aktivnost, tako da je moguće da SIRT6 djeluje kao skela proteina za regrutovanje p300 acetiltransferaze u ovaj kompleks. Slično onome što se dešava kod starijih domaćina, nakon izlaganja hladnoći, mijeloid.Sirt6-miševi imaju nižu frekvenciju eozinofila u bijelom masnom tkivu nego WT miševi. Adaptivna termogeneza zahtijeva proizvodnju citokina, uključujući IL-4 od strane eozinofila, što dovodi do polarizacije M2 makrofaga i zauzvrat olakšava tamnjenje bijelih adipocita i stvaranje topline. Iako se ova studija bavila ulogom eozinofila SIRT6 u aktivnosti smeđih adipocita, važno je napomenuti da depoi i funkcija smeđeg masnog tkiva opadaju u starijih osoba [78], što sugerira nove puteve za razumijevanje mehanizama starenja organizma i njihovog potencijalnog odnosa s eozinofilom SIRT6. .
diferencijaciju, moguće kroz GATA-1 stabilizaciju i aktivaciju [75]. (B)SIRT2 povećava citotoksičnost posredovanu NK ćelijama u odnosu na ćelije hepatocelularnog karcinoma, ali osnovni rnolekularni mehanizam ostaje uglavnom nepoznat [79]. (C) U DC, SIRT1 reguliše ekspresiju citokina sa važnim posljedicama za kasniju Th diferencijaciju [80-82]. SIRT1 promovira Treg diferencijaciju kroz TGF- 1 proizvođača na HIF1- način ovisan. SIRT1 također promovira diferencijaciju Th17 kroz deacetilaciju IRF1, čime ograničava njegovo vezivanje za il-27p28 promotor i utišava njegovu ekspresiju. Štaviše, kao odgovor na zymosan, SIRT1 se regrutuje za il-12promotor gena da potisne njegovu ekspresiju i ograniči diferencijaciju Th1. (D) SIRT6 je potreban i za diferencijaciju i sazrijevanje DC, ali uključeni molekularni mehanizmi nisu istraženi [48].
6.NK ćelije
NK ćelije su citotoksični limfociti sa važnom ulogom u urođenom imunitetu protiv ćelija i tumora inficiranih virusom. NK ćelije luče perforine i granzime i eksprimiraju ligande za smrt ćelije na svojoj površini da induciraju apoptozu ciljne ćelije. Osim toga, NK stanice luče različite proinflamatorne citokine, uključujući TNF-x i IFN-, koji imaju važnu ulogu u održavanju i pojačavanju imunoloških odgovora kroz aktivaciju makrofaga i dendritičnih stanica. Kod starijih ljudi, kompartment NK ćelija je povezan sa povećanjem zrelih dugovečnih cirkulišućih NK ćelija[83]. Uprkos ovom povećanju, citotoksičnost posredovana NK stanicama, uključujući izlučivanje granula i ubijanje posredovano receptorima smrti, je narušena, što rezultira lošim odgovorima na viruse i povećanjem razvoja raka. Uloga sirtuina u funkciji NK stanica je malo istražena (Slike 2 i 5). Nivoi ekspresije humanog SIRT1 su visoki u starim NK ćelijama [84]. Konkretno, nivo ekspresije SIRT1 je značajno viši u ljudskim NK ćelijama ispitanika starijih od 85 godina nego kod starijih i mladih ljudi sa prosečnom starošću od 75 i 21 godine, respektivno. Slično, nivoi proteina toplotnog šoka 70 (HSP70), proteina sa važnom ulogom u savijanju proteina i nizvodnog efektora aktivnosti SIRT1 u kontroli kvaliteta proteina [85], takođe su visoki kod starijih ljudi starijih od 85 godina. U istoj grupi, superoksid dismutaza 2 (SOD2), glavni antioksidativni enzim koji SIRT1 reguliše u mnogim ćelijama [86], takođe je snažno eksprimiran ir aktiviranim NK ćelijama.prednosti ekstrakta cistancheDalja istraživanja mogu nam pomoći da shvatimo ulogu SIRT1 u starim NFK ćelijama i pokažemo da li SIRT1 ima funkcionalnu vezu sa HSP70 i SOD2.
SIRT2 promoviše aktivnost NK ćelija jetre kao odgovor na hepatocelularni karcinom (Slika 5B) (HCC)[79]. Ekspresija SIRT2 se specifično povećava u NK ćelijama jetre iz HCC. indukovane miševe, gdje promovira aktivnost NK ćelija. SIRT2-premjerno eksprimirajuće NK ćelije luče više proinflamatorne citokine, citotoksične granule i imaju pojačanu tumoricidnu aktivnost, dok SIRT2 KD smanjuje NK ćelijsku citotoksičnu aktivnost. Aktivnost SIRT2 je u korelaciji sa povećanom fosforilacijom ekstracelularno regulisane kinaze 1/2 (Erk1/2) i p38, dva signalna puta važna za aktivnost NK ćelija. Uprkos važnosti SIRT2 za antitumorski odgovor posredovan NK ćelijama jetre, uloga ovog sirtuina u starenju NK ćelija tek treba da se istraži. 7.Dendritske ćelije
Dendritske ćelije (DC) su ćelije koje predstavljaju antigen i imaju važnu ulogu u adaptivnom imunitetu i održavanju samotolerancije. U stabilnom stanju, dendritične ćelije su visoko fagocitne i kontinuirano prisutne auto-antigene kako bi ograničile reaktivnost T ćelija. Nakon infekcije, DC sazrijevaju, što rezultira povećanom ekspresijom kostimulatornih receptora, uključujući CD80, CD86 i MHC-II molekule, sekrecijom proinflamatornih citokina i prajmingom T ćelija. Glavni dendritski podtipovi uključuju konvencionalne dendritičke ćelije (cDC), mijeloidnog porekla, i plazmacitoidne dendritičke ćelije (pDC), koje potiču od limfoidnog prekursora. Starenje uzrokuje velike promjene u DC aktivnosti. Uopšteno govoreći, dok je DC odgovor na patogene smanjen, postoji povećana reaktivnost na auto-antigene i povećana ekspresija proinflamatornih citokina, koji doprinose slomu tolerancije i inflamaciji[87].
Dok je SIRTl neophodan za diferencijaciju i sazrijevanje DC, DC SIRTl je od velike važnosti u održavanju ravnoteže Th-posredovanih imunoloških odgovora (Slike 2 i 5). Zaista, ekspresija SIRT1 se povećava u DC nakon stimulacije Toll-like receptora (TLR) kod ljudi i miševa, a njegovo brisanje kod miševa rezultira promijenjenom polarizacijom T stanica [80,81] Međutim, nekoliko istraživačkih grupa je izvijestilo o suprotnim ulogama SIRTl u ovom tip ćelije (Slika 5C). Yang i kolege su otkrili da DC SIRT1 usmjerava proizvodnju Th17 ćelija, podskupine T ćelija sa inflamatornim svojstvima, ograničavanjem proizvodnje IL-27, protuupalnog citokina koji potiskuje diferencijaciju Th17 . Zaista, Sirt10 CD110-Cre miševi, kod kojih je SIRTl posebno obrisan u DC, imaju niži postotak Th17 ćelija. Na molekularnom nivou, SIRTl stupa u interakciju i deacetilira interferon regulatorni faktor 1 (IRF1), faktor transkripcije koji se odnosi na ekspresiju IL-27. IL-27 je proteinski heterodimer sastavljen od podjedinica p28 i Epstein-Barr-induciranog gena 3(EBI3)SIRT1-zavisna IRF1 deacetilacija smanjuje vezivanje IRF1 za promotor gena il{28}}p28, što rezultira u njegovom utišavanju, što dovodi do smanjene proizvodnje IL-27 i promocije diferencijacije Th17. Koristeći sličan mišji model delecije Sirt1 u DC-ima, Liu i kolege su izvijestili da DC SIRT1 diktira ravnotežu proizvodnje Thl i regulatorne T (Treg) ćelije nakon DC stimulacije, bez promjene u Th17 lozi. Miševi sa Sirt1/DC imaju veći procenat IFNyt T ćelija i IFNy sekrecije i niži procenat FOXP3 plus T ćelija i nivoe FOXP3 mRNA. U ovoj studiji, SIRT1 reguliše proizvodnju IL-12 i TGF{{40} }, dva karakteristična citokina za Thl i Treg diferencijaciju, respektivno na faktor koji je induciran hipoksijom a (HIFla) ovisan o faktoru. U ljudskim DC, SIRTl također ograničava proizvodnju IL-12p70 kao odgovor na zymosan, TLR2 stimulans uključen u imunotoleranciju i smanjenje regulacije Thl citokina [82]. IL-12p70 je heterodimer p35 i p40 podjedinica, koje su kodirane genima IL-12a i IL-12b, respektivno. Mehanički, zymosan podstiče SIRTl regrutaciju za IL-12promotor gena, što rezultira zbijanjem hromatina na nukleosomu 1 i deacetilacijom histona, što ograničava ekspresiju IL-12p35. Sve u svemu, ove studije pokazuju da je SIRTl glavni regulator proizvodnje citokina u DC-ima i da ima važne implikacije za kasnije stvaranje podskupa T ćelija.
Kod ljudi i miševa, SIRT6 učestvuje u diferencijaciji i sazrevanju dendritskih ćelija (slika 5D)[48]. U poređenju sa WT kontrolama, Sirt6/miševi imaju manje cDC prekursora u koštanoj srži. Osim toga, in vitro diferencijacija i sazrijevanje mišjih DC-a iz BM ćelija su poremećeni u odsustvu SIRT6. Upečatljiviji rezultati su dobijeni u ljudskom modelu stvaranja cDC, u kojem inhibicija SIRT6 sa inhibitorom S6 (Tabela 1) ozbiljno narušava diferencijaciju monocita u DC. Iz fenotipske perspektive, mišji DC-ovi iz Sirt6// BM su manje zreli, što se mjeri smanjenom ekspresijom CD86, CD80 i MHCII, povećanim endocitnim kapacitetom i smanjenom sposobnošću stimulacije proliferacije limfocita. Važno je da TLR angažman sa LPS-om u DC-ovima izvedenim iz Sirt6/BM dovodi do povećanog procenta ćelija koje proizvode TNF-o- i IL{14}}, što implicira da SIRT6 fino podešava proizvodnju citokina u ovim ćelijama. Sve u svemu, ova studija naglašava važnu ulogu SIRT6 u DC i sugerira da nedostatak SIRT6 kod starijih DC može biti djelimično odgovoran za slab imunološki odgovor i upalu. 8. Adaptive Immunity
Dok urođeni imuni sistem prepoznaje repetitivne motive niske specifičnosti prisutne u širokom spektru patogena i oštećenih ćelija domaćina, adaptivni imuni sistem je izuzetan po svom visokom stepenu specifičnosti antigena. B i T limfociti, dva ćelijska člana adaptivnog imuniteta, stvaraju se u koštanoj srži (slika 2), iako potomci T ćelija migriraju u timus kako bi završili sazrijevanje. Zrele B i T ćelije cirkulišu u krvotoku i limfnom sistemu, i obe eksprimiraju receptore B ćelije (BCR) ili T ćelijske receptore (TCR) u svojim membranama koje su podignute da prepoznaju gotovo sve egzogene ili maligne antigene dok tolerišu samo-antigene. Klonska raznolikost specifičnosti antigena je stoga kamen temeljac adaptivnog imunog sistema. Nakon prepoznavanja infektivnih agenasa, B i T ćelije se aktiviraju i diferenciraju u efektorske ćelije ili dugovječne memorijske ćelije. Efektorski limfociti ili pojačavaju urođeni imuni odgovor specifičnim ciljanjem na patogene ili kroz lučenje citokina, ili indukuju smrt inficiranih i malignih ćelija domaćina, ili prekidaju imunološki odgovor nakon što je izazov eliminisan. U kontekstu imunosenescencije, klonalna raznolikost B i T ćelija je ugrožena, a uočeno je i značajno smanjenje sposobnosti odgovora na vakcine i nove patogene agense. 9.T ćelije
T limfociti se dijele na pomoćne CD4t T i citotoksične CD8t T ćelije i aktiviraju se TCR-specifičnim antigenima u procesu koji uključuje kontakte između stanica. Citotoksične CD8t T ćelije prepoznaju maligne ćelije ili ćelije inficirane i ciljaju ih na ćelijsku smrt različitim mehanizmima, uključujući proizvodnju granzima i perforina, dva glavna pro-apoptotička faktora. CD4 plus T ćelije pomoćnice imaju imunomodulatorne funkcije i dalje su podijeljene na bezbroj podskupova, uključujući Th1, Th2, Th9, Th17 i Treg, od kojih svaka ima karakterističnu grupu meta imunih stanica i obrazac ekspresije citokina (Slika 2)[88, 89].
Iako se smatra da se određeni stepen naivne proizvodnje T ćelija održava do starosti, prihvaćeno je da se glavni fond Tr ćelija uspostavlja rano u životu. Tokom atrofije timusa povezane sa starenjem, dolazi do progresivnog smanjenja celularnosti timusa i značajnog gubitka arhitekture tkiva. Ovo je praćeno eksponencijalnim smanjenjem timopoeze, s poluživotom od 16 godina kod ljudi [9]. Smanjenje proizvodnje novih T ćelija sa godinama ima posledice na već postojeći skup naivnih T ćelija i na ostatak imunološkog sistema.
S jedne strane, stare naivne T ćelije postaju odgovorne za održavanje kompartmenta u odsustvu značajne proizvodnje T ćelija, što ih čini da uđu u stanje nalik stabljici [91]. S druge strane, kontinuirano izlaganje novim patogenima i pojava autoimunih poremećaja i kroničnih infekcija rezultiraju povećanim skupom klonski proširenih memorijskih T stanica na račun perifernog naivnog T stanica. Ovo na kraju ograničava raznolikost TCR-a, smanjuje sposobnost adaptivnog imunog sistema da se suoči sa novim i već postojećim izazovima, i predstavlja obeležje imunosenscencije [3,92]. Starenje T ćelija je praćeno nizom intrinzičnih defekata T ćelija koji uključuju iscrpljenost T ćelija, opsežne genetske i epigenetske promene, poremećenu TCR signalizaciju i gubitak proteostaze i mitohondrijalne homeostaze [92].cistanche genghis khanSirtuini doprinose biologiji T ćelija (Slika 6) i očuvanju zdravstvenog raspona u kompartmentu T ćelija na više nivoa: SIRT1 ima složenu ulogu u regulisanju TCR-posredovanih odgovora T ćelija, starenja i pomoćne polarizacije T ćelija; Sirt6 nokaut u T ćelijama proizvodi sistemsku upalu kod miševa, a visoki nivoi ekspresije SIRT7 kod raka dojke povezani su sa iscrpljenošću T ćelija. Proporcionalna aktivacija T ćelija tokom imunog odgovora zavisi striktno od praga u TCR signalizaciji koji određuje da li stimulisane T ćelije imaju efikasan imuni odgovor ili će postati anergične. Ovaj prag je ključan za sprečavanje autoimunosti i može postati disreguliran tokom starenja [93,94]. TCR signalizacija je pažljivo kontrolisana kostimulativnim ili ko-represorskim receptorima na plazma membrani, i intracelularnim modulima koji fino podešavaju intenzitet TCR signalizacije. SIRTl se pojavio kao važan faktor za prilagođavanje odgovora T ćelija regulacijom završetka TCR signalizacije (slika 6A i tabela 1). U nedostatku SIRT1, aktivacija T ćelija sa anti-CD3 antitelima je dozvoljena bez obzira na CD28 kostimulaciju. Kod miševa, TCR-stimulisane Sirtl'T ćelije disproporcionalno proliferiraju, proizvode povećane nivoe IL-2 i nisu u stanju da uđu u anergiju, što implicira da SIRTl negativno reguliše TCR signalizaciju in vivo [40,95]. Zauzvrat, ovo rezultira gubitkom tolerancije u Sirt1-/T ćelijama. Zaista, dok naivne i aktivirane T ćelije pokazuju slične nivoe ekspresije SIRT1, anergični T su znatno viši. Mehanički, SIRT1-posredovana terminacija TCR signalizacije uključuje faktor transkripcije AP-1, koji mora biti transkripcijski aktivan da bi efektorski odgovori T ćelija bili efikasni [95]. Acetilacija c-Jun člana AP-1 heterodimera je potrebna da bi bio aktivan, a SIRT1 dinamički reguliše c-Jun acetilaciju tokom TCR aktivacije [95-97]Stoga, nakon TCR stimulacije, kada c -Acetilacija u junu dostiže vrhunac, SIRTl stupa u interakciju sa c-Jun kako bi smanjio nivoe acetilacije i na taj način ugasio AP-1-posredovani TCR odgovor. Pružajući dodatne dokaze da SIRT1 djeluje kao modulator povratne sprege aktivacije i anergije T ćelija, jedna studija je pokazala da IL-2, koji može da preokrene anergiju u T ćelijama, potiskuje ekspresiju SIRTI sprečavajući da se FOXO3a veže za Sirtl promotor. Ovo predstavlja vjerojatan mehanizam za oporavak TCR osjetljivosti [98].
(B) U B ćelijama nedostatak SIRTI dovodi do smanjenog nivoa MHC-II, što rezultira poremećenom unakrsnom prezentacijom CD4*T ćelijama [104]. SIRTl je takođe važan za rekombinaciju prebacivanja klasa, jer potiskuje ekspresiju AID deacetilacijom H3K9Ac i H3K14Ac na AID promotoru [46]. Suprotno tome, Sirt7-/B ćelije slezene pokazuju defektnu rekombinaciju prebacivanja klasa [18]. Izblijedjele linije ukazuju na gubitak funkcije uzrokovan starenjem, a crveni komentari ukazuju na promjene povezane sa godinama. Slika kreirana sa BioRender.com. Nedostatak SIRT1 dovodi do smanjenog nivoa MHC-Ⅱ, što rezultira poremećenom unakrsnom prezentacijom CD4 plus T ćelijama [104]. SIRT1 je takođe važan za rekombinaciju klase prebacivanja, jer potiskuje ekspresiju AID deacetilacijom H3K9Ac i H3K14Ac na AID promotoru[46]. Suprotno tome, Sirt7-/B ćelije slezene pokazuju defektnu rekombinaciju prebacivanja klasa [18]. Izblijedjele linije ukazuju na gubitak funkcije uzrokovan starenjem, a crveni komentari ukazuju na promjene vezane za starost. Slika kreirana sa BioRender.com.
U starijim T ćelijama, različite konfliktne studije su prijavile i povećane i smanjene nivoe SIRTl proteina i mRNA, što ukazuje na postojanje kompleksne signalne mreže koja upravlja aktivnošću SIRT1 u ovom kontekstu (Slika 6A). Tokom diferencijacije CD8t T ćelija, IL-12 stimulacija povećava acetilaciju histona i faktor transkripcije osnovni leucinski rajsferšlus ATF-like transkripcijski faktor (BATF). BATF sarađuje sa c-Jun kako bi potisnuo transkripciju gena SIRTI, osiguravajući visok nivo acetilacije histona na T-bet promotoru kako bi pokrenuo povećanu proizvodnju ATP-a i diferencijaciju T ćelija u efektorske ćelije [99]. Nivo ekspresije BATF je viši u starim CD4 plus T ćelijama, a dostupnost motiva vezivanja BATF povećava se sa starenjem CD8 plus T ćelija [105]. Ova zapažanja ukazuju da smanjenje SIRT1 može povezati aktivaciju T ćelija sa starenjem T ćelija[106]. U skladu sa ovim modelom, Sirtl/miševi razvijaju spontanu autoimunost, što ukazuje da uloga SIRT1 u održavanju periferne tolerancije može biti važna za sprečavanje ovog obrasca T imunosenescencije [107]. Kod starijih ljudi, ekspresija SIRT1 je značajno smanjena u mononuklearnim ćelijama periferne krvi, ali nije poznato da li je to posledica aberantne epigenetske regulacije lokusa SIRT1 i da li ima značajan uticaj na odziv T ćelija [108].
Tokom starenja T ćelija, opisano je i smanjenje regulacije mikroRNA miR-18la u starim naivnim i memorijskim T ćelijama da utiče na nivoe SIRT1. miR-18la fino podešava aktivaciju T ćelija regulacijom ekspresije proteina koji utiču na intenzitet i ishod TCR signalizacije. U ostarjelim ljudskim T ćelijama, miR-18la downregulacija pojačava ekspresiju nekoliko regulatora negativne povratne sprege TCR signalizacije, uključujući SIRT1, čime se podiže prag aktivacije T ćelija i smanjuje osjetljivost T ćelija [100]. Primjetno, inhibicija ili utišavanje SIRTl u ostarjelim ljudskim T stanicama ne samo da obnavlja progresiju ćelijskog ciklusa, već i smanjuje njihov stres replikacije [109]. Ovo je u suprotnosti sa opažanjima u primarnim fibroblastima miša, u kojima je odsustvo SIRTl povezano s abnormalnom replikacijom DNK [110].
Sve u svemu, ove studije pokazuju da je ekspresija SIRTI striktno kalibrirana kako bi se osigurale ispravne reakcije T stanica i da deregulacija SIRT1 u ostarjelim T stanicama može ili predisponirati povećanom T odgovoru u slučaju smanjenja SIRT1 i lošim T ćelijskim odgovorima u slučaju povećane regulacije SIRT1. .
Akumulacija terminalno diferenciranih CD8*CD28 T ćelija je još jedan znak imunosenescencije, a SIRT1 je povezan sa starenjem ovih ćelija [1,112]. U odsustvu CD28 kostimulacije, CD8*CD28 T ćelije su visoko citotoksične, eksprimiraju proinflamatorne citokine i stiču karakteristike replikativnog starenja [113]. Tokom starenja, SIRT1 prolazi kroz autofagiju posredovanu degradaciju u više mišjih organa, uključujući slezenu i timus. U ostarjelim CD8 plus CD28 memorijskim T ćelijama, SIRTl je smanjen na nivou proteina, pri čemu je transkripcija SIRT1 nepromijenjena, a inhibicija autofagne degradacije vraća obilje SIRTl [49]. Slične nalaze su dobili Jeng i saradnici, koji su uočili da ljudske CD8 plus memorijske T ćelije i, što je istaknutije, terminalno diferencirane CD8*CD28 T ćelije pokazuju dramatično smanjene nivoe SIRT1 (ali ne SIRT6 ili SIRT7) proteina, bez ikakvih promjena u njegovu ekspresiju gena. Mehanički, gubitak SIRT1 pojačava proteasomalnu degradaciju njegovog ciljnog FOXOL-a i na taj način povećava glikolitički kapacitet i citotoksične efektorske funkcije ovih memorijskih T ćelija (Slika 6A)[102]. Zaista, nedavno je objavljeno da FOXOL sprečava starenje i negativno reguliše aktivaciju i terminalnu diferencijaciju u CD8 plus T ćelijama [114]. Stoga, gubitak SIRT1 tokom najnovijih faza diferencijacije CD8 plus T ćelija može doprinijeti inflamaciji promicanjem akumulacije aktivnih i visoko citotoksičnih CD8t T ćelija. Za razliku od protuupalnih uloga koje se općenito pripisuju sirtuinima, pokazalo se da SIRT1 doprinosi općem proinflamatornom fenotipu potiskivanjem Treg aktivnosti. Ovo je relevantno jer se aktivirani Tregovi akumuliraju na periferiji kod starijih osoba, vjerovatno zbog proinflamatornog konteksta nametnutog godinama [45,15,16]. Deacetilacija FOXP3 pomoću SIRT1 čini ga sklonijim proteazomalnoj degradaciji, čime se smanjuje supresivna Treg funkcija u in vitro testovima supresije. Suprotno tome, inhibicija sirtuina sa NAM-om značajno povećava frekvenciju Treg ćelija i funkciju in vitro (Tabela 1)[43,44]. Nadalje, specifično brisanje Sirtl u FOXP3 plus ćelijama povećava nivoe FCXP3 i Treg funkciju in vivo, čime se poboljšava preživljavanje u transplantaciji alografta [118]. Kao dodatni dokaz da SIRTl promovira pro-upalne fenotipove T stanica, otkriveno je da je SIRT1 uključen u diferencijaciju Th17 ćelija. To su CD4 plus T ćelije koje imaju važnu upalnu funkciju kod bakterijskih i gljivičnih infekcija i koje su povezane s nekoliko bolesti povezanih s upalom. SIRT1 se pojačano regulira tijekom Th17 diferencijacije i deacetilira centralni transkripcijski faktor Th17 RORyt kako bi optimizirao njegovu transkripcijsku aktivnost1 u, tako da SIRT potiskuje i diferencijaciju i funkciju Th17 [101]. Suprotno tome, 5SIRT1 reguliše STAT3 acetilaciju kako bi odredio njegovu ćelijsku distribuciju. Aktivacija SIRT1 sa različitim agonistima (Tabela 1) smanjuje translokaciju STAT3 u jezgro i zauzvrat otežava transkripciju STAT3 ciljnog RORC (koji kodira za RORy), čime se blokira diferencijacija Th17 [41]. SIRT1 tada negativno reguliše nivoe RORy, istovremeno povećavajući njegovu transkripcionu aktivnost. Ostaje neistraženo da li ove dvije suprotstavljene funkcije moraju biti izbalansirane da bi se kontrolirala Th17 generacija i da li je to ovisno o kontekstu. Konačno, SIRT1 je također opisan kao negativna regulacija diferencijacije CD4t T stanica u Th9 ćelije putem mehaničke mete mehanizma ovisnog o rapamicinu (mTOR)-HIF{77} [103]. Iako uloga SIRT1 u efektorskim pomoćnim T ćelijama tokom starenja još nije istražena, utvrđena važnost SIRT1 u odlučivanju o sudbini tokom diferencijacije pomoćnih T stanica sugerira da SIRT1-deregulirana ekspresija i aktivnost vjerovatno utiču na neravnotežu u CD4 plus T ćelijske subpopulacije koje se opažaju na početku starenja i bolesti.
U radu koji proučava promjene u ekspresiji gena koje se javljaju tokom imunosenescencije kod pacova, otkriveno je da su nivoi proteina SIRT2 značajno smanjeni u slezeni i, još izraženije, u timusu starijih pacova. Ovo je bilo u suprotnosti sa činjenicom da je stari timus takođe pokazao smanjene nivoe SIRT2 mete H4K16Ac [18]. Općenito, hipoacetilacija H4K16Ac je ranije bila povezana s replikacijskim starenjem i utvrđeno je da je relativno slaba u nekoliko ostarjelih mišjih tkiva. Autori su predložili prihvatljivo objašnjenje za niže nivoe i SIRT2 i H4K16Ac, pri čemu je slabija povezanost MOF, glavne H4K16-acetiltransferaze, sa nuklearnom laminom odgovorna za hipoacetilaciju H4K16 [119].
Promene u metilaciji DNK i gubitak tihih heterohromatinskih regiona tokom starenja, a posebno u imunosenescenciji su epigenetski poremećaji za koje se najčešće prepoznaje da se pojavljuju sa starenjem. U tom kontekstu, poznato je da je oznaka heterohromatina H3K9me3 slabija kod starijih ljudi. Iako se čini da su njegove promjene zavisne od starosti zavisne od konteksta i vrste, niži nivoi H3K9me3 također su uočeni u slezeni ostarjelih pacova, koji pokazuju istovremeno smanjenje nivoa H3K9 metiltransferaze SUV39H1 [118]. Zaista, dvostruki nokaut Sua39hl i Suv39h2 rekapitulira mnoge defekte imunosenescencije kod miševa, uključujući involuciju timusa, smanjenu proizvodnju limfocita, veći omjer memorije/naivnih stanica i više HSC prajminga prema mijeloidnoj liniji. Štaviše, pokazalo se da regulacija H3K9me3 od strane SUV39H1 određuje sudbinu u naivnim CD8 plus T ćelijama. U nedostatku SUV39H1 CD8 plus T ćelije nisu u stanju da potisnu memorijske transkripcione programe i stoga narušavaju kapacitet za sticanje efektorskih funkcija. Umjesto toga, veći postotak CD8 plus T stanica razvija se u memorijske T stanice, što rezultira održivim preživljavanjem i povećanom dugotrajnom memorijom. Stoga se čini da je SUV39H1-posredovan H3K9me3 važan za utišavanje memorijskih programa nakon aktivacije u T ćelijama, potencijalno utječući na smanjenje naivnog repertoara uočeno tokom starenja [120].
Od mnogih uloga koje sirtuini imaju u održavanju heterohromatina u neimunim ćelijama, SUV39Hl je jedna od ključnih meta SIRT6 i SIRT1, što sugeriše da oni takođe mogu biti važni za regulaciju H3K9me3 u imunim ćelijama. SIRT6 posreduje u monoubikvitinaciji SUV39H1, što sprečava njegovo vezivanje za hromatin i time njegovu aktivnost metilacije H3K9 [68]. Suprotno tome, SIRT1 direktno reguliše funkciju SUV39H1 deacetilacijom. U nedostatku SIRT1, aktivnost SUV39H1 je dramatično oslabljena, što rezultira gubitkom žarišta H3K9Ac i heterohomatin proteina 1 (HPlo) i, zauzvrat, destabilizacijom heterohromatina [11].
Konačno, SIRT6 je također uključen u imunosenescenciju i upalu jer reguliše inflamatorne odgovore T ćelija. Temeljne studije o ulozi SIRT6 u starenju pokazale su da Sirt6/miševi pokazuju teški progeroidni fenotip koji uključuje duboku limfopeniju i umire u prvom mjesecu života. Međutim, Sirt6/ limfociti se normalno razvijaju u kompetitivnim testovima transplantacije, što ukazuje na ćelijski ekstrinzični fenotip [25]. Naknadna studija je prijavila ogromnu multiorgansku upalu kod Sirt6/miševa, najistaknutije u njihovoj jetri. Histološka analiza je pokazala snažnu infiltraciju CD3 plus T ćelija i, u manjoj mjeri, F4/80 plus makrofaga [121]. U ovoj studiji, ciljano brisanje Sirt6 u T ćelijama ili u mijeloidnoj liniji, ali ne i u hepatocitima, rekapituliralo je upalni i fibrotični fenotip u jetri, što ukazuje da SIRT6 regulira upalu na autonoman način od imunoloških stanica. Iako SIRT7 nije eksplicitno proučavan u kontekstu imunosenscencije, Huo i saradnici su izvijestili da su visoki nivoi ekspresije SIRT7 u stanicama raka dojke povezani s lošom prognozom, iscrpljenošću T ćelija i infiltracijom proinflamatornog M1-tipa makrofaga[122], što sugerira da aktivnost SIRT7 može doprinijeti upali i biti štetna za homeostazu T ćelija tokom starenja.
Ovaj članak je preuzet iz Genes 2021, 12, 1856. https://doi.org/10.3390/genes12121856 https://www.mdpi.com/journal/genes
