Клетки, иммунитет и старение, или - почему с возрастом мы чаще болеем

По мере того, как мы стареем, наш организм становится все более уязвимым к инфекциям. Или, если говорить точнее, наша иммунная система постепенно теряет способность реагировать на атаки вирусов, грибков и бактерий. Но почему это происходит?

Согласно распространенному мнению, производительность клеток иммунной системы просто снижается с годами. Однако совсем недавно выяснилось, что в действительности это не так.

По данным исследования, проведенного учеными из Кембриджского университета (Великобритания), на деле все происходит следующим образом: деятельность иммунных клеток, а конкретнее, Т-лимфоцитов, с течением времени осуществляется в более несогласованном режиме, что как раз и приводит к потере «мощности» или, другими словами, эффективности иммунного ответа против болезнетворных бактерий. Во всяком случае, именно так происходит в организмах биологических моделей – мышей.

Как объясняет Дункан Одом, один из руководителей исследования, результаты которого опубликованы в журнале Science: «Представьте себе иммунную систему как «армию клеток», всегда готовых защитить организм от инфекций. Наша работа показывает, что эта армия хорошо скоординирована у молодых животных, причем все элементы работают согласованно, как греческая фаланга, чтобы блокировать инфекцию. И эта тесное сотрудничество делает иммунную систему сильнее, она способна эффективнее бороться с вирусом. Проблема заключается в том, что, когда животное становится старше, эта координация клеток снижается. Таким образом, хотя по отдельности клетки все еще сильны, отсутствие согласованности между ними снижает их общую эффективность».

Когда не «все за одного»

В течение последних десятилетий было организовано и развито множество исследований для выявления причин ухудшения функций различных органов и систем организма с течением времени. Среди прочих, в частности, исследовалась иммунная система, потеря эффективности которой делает нас более уязвимыми к инфекциям.

Авторы нового исследования сосредоточились на CD4+ (иммунном статусе) Т-лимфоцитов, ответственном за согласованность ответа всех иммунных клеток, которая необходима для производства антител В-лимфоцитами и фагоцитоза «инородного тела» макрофагами, и все это – для защиты организма от вторжения.

В исследовании авторы использовали метод секвенирования (определения структуры) отдельных клеток (или «целула уника») высокого разрешения, чтобы выяснить, как возраст влияет на межклеточную вариабельность.

Для этого они секвенировали РНК CD4+ лимфоцитов, как вновь образованных и, следовательно, еще не участвовавших в «боях» за здоровье организма, так и «с памятью» - то есть, тех, которые уже подвергались действию специфического антигена. Проще говоря, работали с молодыми и старыми мышами.

По словам Джона Мариони, другого руководителя исследования: «Можно думать о последовательности ДНК как о фруктовом пюре. Традиционная технология секвенирования немного схожа с тем, как если бы мы попробовали ложечку этого пюре и затем попытались угадать, какие ингредиенты в него входят. Однако, геномные техники отдельных клеток позволяют изучать ингредиенты по отдельности, так что мы можем напрямую рассматривать каждый из компонентов. Это означает, что последовательность отдельных клеток позволяет нам взглянуть на тысячи генов одномоментно».

Результаты показали, что, по сравнению с процессами, происходящими в организмах их «младших коллег», экспрессия гена CD4 + Т-лимфоцитов старых мышей была намного более изменчивой. Иначе говоря, на приход инфекционного агента лимфоциты отреагировали неоднородно и выражали разные гены. И так как казалось, что каждая клетка действовала, как «ей хотелось», общей клеточный ответ не был единым.

Отсутствие согласованности, однако, не наблюдалось в случае с иммунными клетками молодых животных. Таким образом, можно сделать вывод, что эта синхронизация ответа теряется с возрастом.

Как отметил Нильс Элин, соавтор исследования: «Преимущество анализа экспрессии генов отдельных клеток в том, что он позволяет обнаруживать, как популяции клеток синхронизируют свой ответа. И это, конечно, интересно – наблюдать, как старение в значительной степени ухудшает эту реакцию. Явление, которое мы никогда не видели раньше».

Общая несогласованность

Если обобщить все вышесказанное, получается, что ухудшение иммунного ответа, связанного с возрастом, является не результатом потери иммунными клетками прочности, но следствием отсутствия согласованности в этой реакции.

Но можно ли считать эту потерю синхронизации исключительной прерогативой иммунной системы, или же это происходит и в других органах? На этот вопрос пока нет ответа, но уже имеющееся новое исследование дает толчок к дальнейшему исследованию механизмов, связанных со старением во всех типах клеток.

Как заключает Селия Пилар Мартинес-Хименес, соавтор исследования, «существует большой интерес к тому, чтобы выяснить, как происходит биологическое старение. Но правда такова, что мы очень мало знаем о молекулярном старении».

Источник – ABC.es