哪些因素使某些免疫系统保持年轻和高效，从而防止与衰老相关的疾病？南加州大学干细胞科学家Rong Lu及其团队最近在《细胞与分子免疫学》上发表的一项涉及小鼠的研究突出了一个特定的小组血液干细胞，在平衡两种主要免疫细胞类型：先天性免疫细胞和适应性免疫细胞方面起着重要作用。这种平衡可能是年轻的或显示出衰老的迹象。
先天性免疫细胞作为身体的初始防御机制，迅速而广泛地对侵入病原体进行反击。如果这些细菌能够绕过这些防御，适应性免疫细胞——如B细胞和T细胞——就会参与进来，利用它们对先前感染的记忆进行精确和有针对性的反应。保持先天性和适应性免疫细胞之间的健康平衡对于强大且年轻的免疫系统至关重要，这与更长的寿命相关。
“我们发现强有力的证据表明，由于一小部分血液干细胞的过度产生，先天免疫细胞的数量增加加速了免疫系统衰老，导致疾病，并最终减少寿命，”南加州大学干细胞生物学和再生医学等多个领域的副教授Lu解释道。她还与南加州大学诺里斯综合癌症中心相关联，并且是南加州大学Eli和Edythe Broad再生医学与干细胞研究中心的成员。“我们的研究结果表明，限制过度活跃的血液干细胞产生过多先天免疫细胞，可能有效帮助延缓免疫系统衰老。”
在他们的研究中，首席作者Anna Nogalska及其同事注意到，即使是在相同基因结构、在相似条件下饲养的实验小鼠中，免疫系统衰老的速度也存在显著差异。到这些小鼠达到30个月时，衰老延迟的小鼠在先天免疫细胞和适应性免疫细胞之间表现出良好的平衡。相比之下，显示早期衰老迹象的小鼠，先天免疫细胞的数量相比适应性免疫细胞有了显著增加。
通过观察产生先天和适应性免疫细胞的个体血液干细胞，研究人员确定了主要负责免疫系统年龄相关失衡的特定血液干细胞亚组。具体来说，他们注意到，在小鼠逐渐老化的过程中，30%至40%的血液干细胞从产生适应性免疫细胞转变为主要生成先天免疫细胞。
在衰老延迟的小鼠中，这个血液干细胞亚组减少了先天免疫细胞的产生，从而缓冲了衰老的影响。这些衰老延迟的小鼠表现出与血液干细胞对外部信号的调控和响应相关的基因活性提高，可能使它们的先天免疫细胞生成保持在控制之下。当研究人员利用CRISPR删除这些基因时，血液干细胞恢复产生更多的先天免疫细胞，而不是适应性细胞，类似于早期衰老的小鼠。
相反，在早期衰老的小鼠中，血液干细胞亚组更倾向于制造过量的先天免疫细胞，这种情况可能导致各种与年龄相关的疾病。因此，在这些早期衰老的小鼠中观察到与血液干细胞生长和先天免疫细胞成熟相关的基因活性增加。当使用CRISPR移除早期衰老基因时，血液干细胞转向产生更多的适应性免疫细胞，类似于衰老延迟的小鼠。
值得注意的是，衰老延迟的小鼠一般较早衰老的小鼠享有更长的寿命。
“在老年人中，免疫系统常常倾向于过度产生先天免疫细胞，这可能导致诸如髓系白血病和免疫缺陷等病症，”Nogalska，Lu实验室的高级科学家和实验室经理评论道。“我们的研究提供了洞见，说明我们如何可以促进更年轻的免疫系统，以应对这些普遍的与年龄相关的疾病。”
其他共同作者包括南加州大学的Jiya Eerdeng、Samir Akre、Mary Vergel-Rodriguez、Yeachan Lee、Charles Bramlett、Adnan Y. Chowdhury、Bowen Wang、Colin G. Cess和Stacey D. Finley。
该项目主要得到了来自联邦资助来源的重大支持，包括国家卫生研究院（拨款R00-HL113104、R01HL138225、R35HL150826和1F31HL149278-01A1）和国家癌症研究所（拨款P30CA014089）。加州再生医学研究所（拨款EDUC4-12756R）和白血病与淋巴瘤学会（拨款LLS-1370-20）也提供了额外的支持。
