Jaderné sirtuiny a stárnutí imunitního systému část 2
Sep 26, 2022
Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comPro více informací
4. Monocyty a makrofágy
Makrofágy sídlí ve všech tkáních těla [59]. Jsou rozhodující pro tkáňovou homeostázu během vývoje kontextově specifických funkcí, jako je tomu v případě alveolárních makrofágů v plicích nebo mikrogliálních buněk v centrálním nervovém systému.
Kromě jejich tkáňově specifických rolí jsou makrofágy také dobře známé pro svou schopnost fagocytovat patogeny, což vede k prezentaci antigenu a zánětu. Makrofágy pocházejí z erythromyeloidních prekurzorů během časného vývoje embrya nebo z infiltrujících monocytů v dospělosti. Makrofágy odvozené z embryí i makrofágy odvozené z monocytů jsou schopny udržet si své množství prostřednictvím sebeobnovy, je-li to potřeba. Makrofágy reagují na prostředí, což vede k získání spektra funkčních stavů. Po stimulaci antigenem se makrofágy aktivují a polarizují na prozánětlivý nebo protizánětlivý fenotyp, tzv. klasicky aktivované Ml, respektive alternativní M2 makrofágy. Makrofágy Ml vykonávají cytotoxické a prozánětlivé funkce poškozující tkáně, zatímco makrofágy M2 jsou důležité pro řešení zánětu a opravu tkáně. Funkce makrofágů je u starších hostitelů změněna, což má za následek špatné výsledky po infekcích a degeneraci tkání [60]. Fenotypové rysy starých makrofágů se mohou lišit v závislosti na populaci makrofágů, ale mnoho studií ukazuje, že makrofágy ze starých hostitelů mají narušenou fagocytární kapacitu a jsou vychýleny směrem k více prozánětlivému fenotypu. Deplece makrofágů u starých myší, kterým byla podávána imunoterapie, je spojena se sníženou produkcí prozánětlivých cytokinů a přežitím [61]. Podobně cílení na makrofágy u starých myší zlepšuje strukturu periferních nervů a svalovou výkonnost [62]. Tyto údaje společně ukazují, že deregulace makrofágů s věkem je hlavním přispěvatelem k celkovému stárnutí organismu.
Různé linie důkazů naznačují, že jaderné sirtuiny podporují imunosupresivní funkce a M2-sdružené odpovědi (obrázky 2 a 4). Například exprese SIRT6 se zvyšuje v myších makrofázích BM za M2-polarizačních podmínek [55]. Podobně klesá exprese SIRT2 v myších mikrogliích po stimulaci LPS, což indukuje polarizaci Ml [56].cistanche cholesterolSirtuiny podporují biologii makrofágů na mnoha úrovních, včetně jejich buněčné diferenciace, sebeobnovy, polarizace a aktivace. Hladiny proteinů SIRT1 a SIRT2 se zvyšují během diferenciace lidských monocytů na makrofágy a jejich inhibice kanabinolem (tabulka 1) nebo nedostatek podněcují rozvoj prozánětlivého fenotypu[46]. SIRT1 a SIRT2 zabraňují předčasné expresi prozánětlivých genů prostřednictvím kontroly jejich chromatinové struktury. Mechanicky SIRT1 a SIRT2 interagují s enzymem DNA methyltransferázou 3B(DNMT3B), aby podpořily methylaci DNA kromě omezení ukládání H3K4me3 a H3K27ac [47]. Makrofágy odvozené od BM z myší Sirt6W LysM-Cre, u kterých je gen SIRT6 specificky deletován v myeloidních buňkách, mají zvýšené hladiny exprese prozánětlivých cytokinů, včetně interleukinu (IL)-6, tumor nekrotizujícího faktoru (TNF- ) a interferonem (IFN-) a zvýšenou migrační schopností ve srovnání s kontrolami WT, ale není známo, zda je to způsobeno narušenou buněčnou diferenciací [55].
Aktivity SIRT1, SIRT2, SIRT6 a SIRT7 jsou také důležité pro rovnováhu polarizace makrofágů (obrázek 4), která závisí na specifických podnětech a následných signalizačních událostech [66]. K polarizaci M1 dochází v reakci na spouštěče sluchu jako LPS nebo IFN-y a silně závisí na transkripčním faktoru jaderného faktoru-kB(NF-KB), hlavním regulátoru zánětu a drah souvisejících s věkem [13,66]. Polarizace M2 je indukována stimuly, jako je IL-4 nebo ⅡL-10 a využívá různé kaskádové signály, včetně signálního převodníku a aktivátoru transkripce 6 (STAT6) a aktivace receptoru y aktivovaného peroxisomovým proliferátorem (PPARy). Mnoho studií prokázalo, že SIRT1, SIRT2 a SIRT6 omezují zánět makrofágů prostřednictvím regulace NF-kB [55,57,58]. Knokautované makrofágy BM SIRT1, SIRT2 a SIRT6 vykazují hyperacetylaci podjednotky NF-kB p65, která zvyšuje její transkripční aktivitu, a zvýšenou expresi cílových genů NF-kB, včetně IL-6, TNF-a a IL{ {34}}. Biochemická a funkční souhra SIRT1, SIRT2 a SIRT6 s NF-kB je dobře zdokumentována u mnoha typů buněk [13,65,67], což naznačuje, že podobné mechanismy regulace NF-kB mohou existovat v makrofázích. V buňkách HeLa SIRT6:umlčuje expresi cílových genů NF-kB deacetylací H3K9ac [13].vedlejší účinky cistanche deserticolaKromě toho v buňkách 293F podporuje SIRT6 expresi NF-KB represoru, IkBa (nukleární faktor zesilovače genu kappa lehkého polypeptidu v inhibitoru B-buněk, ), prostřednictvím mechanismu, který zahrnuje cysteinovou monoubikvitinaci histon methyltransferázy SUV39H1, což má za následek v jeho disociaci od promotoru genu IkBa a následně k aktivaci genu [68]. V myších embryonálních fibroblastech SIRT2 přímo deacetyluje p65 podjednotku NF-kB na lysinu 310, čímž potlačuje jeho transkripční aktivitu [67]. SIRT2 deacetyluje H4K16ac během G2/M přechodu, ale zda SIRT2 epigeneticky reguluje NF kB cílové geny během zánětu nebo za podobných podmínek, nebylo prozkoumáno. Konečně bylo hlášeno, že exprese SIRT7 klesá způsobem závislým na věku v leukocytech od zdravých pacientů. V monocytární THP-1 buněčné linii zvyšuje PMA zprostředkovaná diferenciace monocytů na makrofágy expresi SIRT7, zatímco nadměrná exprese SIRT7 zvyšuje diferenciační markery v nestimulovaných THP-1 buňkách [64].
SIRTI a SIRT2 také hrají důležitou roli při aktivaci mikroglií a zánětu mozku, což má významné důsledky pro neurodegenerativní onemocnění závislá na věku [56,69]. Nadměrná exprese SIRT1 v mikrogliálních buňkách také chrání nervové buňky před smrtí vyvolanou amyloidním peptidem, což je neurotoxická dráha související s patogenezí Alzheimerovy choroby[69]. Mikrogliální buňky Sirt2/myši a SIRT2 KD vystavené LPS mají silnější mikrogliální prozánětlivou odpověď, včetně vyšších úrovní sekrece cytokinů a produkce volných radikálů a buněčné smrti [56]. Na molekulární úrovni uplatňují SIRT1 a SIRT2 své protizánětlivé vlastnosti snížením aktivity NF-kB. Enzymatické schopnosti SIRT2 jsou modulovány fosforylací a nepřítomnost této posttranslační modifikace na serinu S331 SIRT2 brání acetylaci NF-kB v mikrogliálních buňkách. Nadměrná exprese fosfo-rezistentního mutantu SIRT2 S331A, ale nikoli fosfomimetického mutantu SIRT2 S331D, v mikrogliích vede ke snížení acetylace podjednotky p65 na lysinu 310, což pravděpodobně vede k umlčení cílového genu NF-kB.
Ačkoli jsou makrofágy terminálně diferenciované buňky, mají schopnost se samy udržovat prostřednictvím lokální proliferace nezávisle na diferenciaci hematopoetických prekurzorů, což je vlastnost normálně spojená s kmenovými buňkami [70]. SIRTl se účastní samoobnovy makrofágů řízením progrese a proliferace buněčného cyklu [42].cistanche dávkování redditMakrofágy SIRT1 KD jsou méně účinné v testech tvorby kolonií a vykazují zástavu buněčného cyklu Gl, která je spojena s downregulací Myc, zhoršenou fosforylací faktoru E2 (E2F) a zvýšenou jadernou translokací transkripčního faktoru FOXOl. V souladu s tím má nedostatek SIRT1 za následek umlčení genů drah Myc a E2F, které hrají důležitou roli při sebeobnovení, a upregulaci těch drah zahrnujících FOXO faktory, o kterých je známo, že indukují zástavu buněčného cyklu. Podobný fenotyp je pozorován u makrofágů ošetřených NAM (tabulka 1), což zvyšuje možnost, že se do procesu sebeobnovy zapojí i další sirtuiny.
Cistanche může proti stárnutí
Navzdory dobře zavedené protizánětlivé roli sirtuinů se pouze jedna studie zabývala jejich přínosem ke stárnutí makrofágů a rozvoji nemocí souvisejících s věkem. Přítomnost senescentních buněk ve stárnoucích tkáních podporuje polarizaci a aktivaci makrofágů M1, což má za následek zánět tkáně a zhoršenou inzulínovou signalizaci [71] Chronický zánět nízkého stupně u starších lidí je skutečně spojen s inzulínovou rezistencí a diabetem [72]. V tomto ohledu se ukázalo, že myeloidní SIRT2 chrání před glukózovou intolerancí kontrolou zánětu souvisejícího s věkem [63]. Jak SIRT2 reguluje tento proces, je vysvětleno jeho funkční souhrou s inflammasomem NLRP3 (obrázek 4), jak je také uvedeno v HSC. V makrofázích SIRT2 interaguje a deacetyluje protein skafoldu NLRP3, aby potlačil sestavení a aktivitu zánětu NLRP3. Důležité je, že hladiny SIRT2 klesají s věkem v makrofázích ve spojení se zvýšenou acetylací a aktivací NLPR3. Kromě toho bílá tuková tkáň, která byla dříve kokultivována se starými makrofágy, vykazuje ve srovnání s mladými kontrolami zhoršenou inzulínovou signalizaci, kterou lze zachránit starými makrofágy transdukovanými SIRT2 nebo konstitutivní deacetylovanou formou NLPR3. Tato studie zdůrazňuje osu SIRT2-NLPR3 v makrofázích jako zajímavý cíl pro zvrácení zánětu souvisejícího s věkem a zlepšení homeostázy glukózy.
5. Eozinofily
Eozinofily hrají důležitou roli v obraně proti infekcím parazitů hlísty a alergickým zánětům, jako je alergická rýma a astma. Mezi další role patří buněčný metabolismus, termogeneze a protinádorové reakce. Eozinofily jsou produkovány v kostní dřeni za přítomnosti IL-5, což je proces, který kriticky závisí na transkripčním faktoru GATA-1 [73]. U lidí a myší nedávné důkazy naznačují, že frekvence eozinofilů klesá v bílé tukové tkáni starších hostitelů [74]. Tento pokles v množství eozinofilů závislý na věku koreluje s výskytem zánětu a rozvojem různých stavů souvisejících s věkem, včetně křehkosti a zhoršené imunitní odpovědi na imunizaci. Důležité je, že přenos mladých eozinofilů do starých myších příjemců snižuje systémový zánět nízkého stupně, zlepšuje fyzickou výkonnost a imunitní diferenciaci a aktivitu, což zdůrazňuje úlohu mladých eozinofilů jako omlazujících látek.
Naše znalosti o úloze sirtuinů a eozinofilů jsou velmi omezené (obrázky 2 a 5). Existuje pouze jedna zpráva popisující funkční souhru mezi nimi (obrázek 5A)[75]. Některé důkazy však naznačují, že sirtuiny hrají důležitou roli v biologii eozinofilů. Například reakce na poškození DNA je proces, který je silně spojen s aktivitou jaderného sirtuinu [76] a je známo, že je robustnější u eozinofilů než u jiných vrozených imunitních buněk [77]. SIRT6 je důležitý pro diferenciaci a funkci eozinofilů [75]. In vitro diferenciace BM buněk na eozinofily je změněna v nepřítomnosti SIRT6. Kromě toho je v přítomnosti eozinofilů Sirt67 narušena také polarizace makrofágů M2 zprostředkovaná eozinofily, což je proces, který závisí na sekreci eozinofilního IL-4. SIRT6 reguluje hojnost a aktivitu GATA-1, transkripčního faktoru potřebného pro zapojení a diferenciaci eozinofilní linie [73]. Je zajímavé, že SIRT6 podporuje transkripční aktivitu GATA{17}} nezávislou na její enzymatické aktivitě. SIRT6 tvoří ternární komplex s GATA-1 a p300, aby pozitivně reguloval aktivitu GATA-1, takže je možné, že SIRT6 funguje jako skafoldový protein pro získávání acetyltransferázy p300 do tohoto komplexu. Podobně jako u starých hostitelů, po vystavení chladu mají myeloidní.Sirt6-myši nižší frekvence eozinofilů v bílé tukové tkáni než myši WT. Adaptivní termogeneze vyžaduje produkci cytokinů, včetně IL-4 eozinofily, což vede k polarizaci makrofágů M2 a následně usnadňuje hnědnutí bílých adipocytů a tvorbu tepla. Ačkoli se tato studie zabývala úlohou eozinofilů SIRT6 v aktivitě hnědých adipocytů, je třeba poznamenat, že u starších lidí dochází k depotům a poklesu funkce hnědé tukové tkáně [78], což naznačuje nové cesty k pochopení mechanismů stárnutí organismu a jejich potenciálního vztahu s eozinofily SIRT6. .
diferenciace, možná prostřednictvím stabilizace a aktivace GATA-1 [75]. (B)SIRT2 zvyšuje cytotoxicitu zprostředkovanou NK buňkami oproti buňkám hepatocelulárního karcinomu, ale základní molekulární mechanismus zůstává většinou neznámý [79]. (C)V DC reguluje SIRT1 expresi cytokinů s důležitými důsledky pro následnou Th diferenciaci [80-82]. SIRT1 podporuje diferenciaci Treg prostřednictvím produkce TGF- 1 způsobem závislým na HIF1-. SIRT1 také podporuje diferenciaci Th17 prostřednictvím deacetylace IRF1, čímž omezuje jeho vazbu na promotor il-27p28 a umlčuje jeho expresi. Navíc v reakci na zymosan se SIRT1 rekrutuje do il-12genového promotoru, aby potlačil jeho expresi a omezil diferenciaci Th1. (D) SIRT6 je vyžadován jak pro diferenciaci DC, tak pro zrání, ale zahrnuté molekulární mechanismy nebyly prozkoumány [48].
6. NK buňky
NK buňky jsou cytotoxické lymfocyty s důležitou rolí ve vrozené imunitě proti virem infikovaným buňkám a nádorům. NK buňky vylučují perforiny a granzymy a exprimují na svém povrchu ligandy buněčné smrti, aby indukovaly apoptózu cílových buněk. Kromě toho NK buňky vylučují řadu prozánětlivých cytokinů, včetně TNF-x a IFN-, které mají důležitou roli při udržování a zesilování imunitních reakcí prostřednictvím aktivace makrofágů a dendritických buněk. U starších lidí je NK buněčný kompartment spojen se zvýšením zralých dlouhověkých cirkulujících NK buněk [83]. Navzdory tomuto nárůstu je cytotoxicita zprostředkovaná NK buňkami, včetně sekrece granulí a zabíjení zprostředkovaného receptorem smrti, narušena, což má za následek slabé reakce na viry a zvýšený rozvoj rakoviny Role sirtuinů ve funkci NK buněk byla málo prozkoumána (obrázky 2 a 5). Hladiny exprese lidského SIRT1 jsou vysoké ve starých NK buňkách [84]. Zejména hladina exprese SIRT1 je významně vyšší v lidských NK buňkách subjektů starších 85 let než u seniorů a mladých lidí s průměrným věkem 75 a 21 let, respektive. Podobně hladiny proteinu tepelného šoku 70 (HSP70), proteinu s důležitou rolí při skládání proteinu a následným efektorem aktivity SIRT1 při kontrole kvality proteinu [85], jsou také vysoké u seniorů ve věku nad 85 let. Ve stejné skupině je v aktivovaných NK buňkách také silně exprimována superoxiddismutáza 2 (SOD2), hlavní antioxidační enzym regulovaný SIRT1 v mnoha buňkách [86].výhody extraktu z cistancheDalší zkoumání nám může pomoci pochopit roli SIRT1 ve starých NFK buňkách a ukázat, zda má SIRT1 funkční vztah s HSP70 a SOD2.
SIRT2 podporuje aktivitu jaterních NK buněk v reakci na hepatocelulární karcinom (obrázek 5B) (HCC)[79]. Exprese SIRT2 se specificky zvyšuje v jaterních NK buňkách z HCC. indukované myši, kde podporuje aktivitu NK buněk. SIRT2-nadměrně exprimující NK buňky vylučují vyšší prozánětlivé cytokiny, cytotoxická granula a mají zvýšenou tumoricidní aktivitu, zatímco SIRT2 KD zhoršuje NK buněčnou cytotoxickou aktivitu. Aktivita SIRT2 koreluje se zvýšenou fosforylací extracelulárně regulované kinázy 1/2 (Erk1/2) a p38, dvou signálních drah důležitých pro aktivitu NK buněk. Navzdory důležitosti SIRT2 pro protinádorovou odpověď zprostředkovanou jaterními NK buňkami, role tohoto sirtuinu při stárnutí NK buněk je ještě třeba prozkoumat. 7. Dendritické buňky
Dendritické buňky (DC) jsou buňky prezentující antigen, které mají důležitou roli v adaptivní imunitě a udržování sebetolerance. V ustáleném stavu jsou dendritické buňky vysoce fagocytární a nepřetržitě prezentují vlastní antigeny, aby omezily reaktivitu T buněk. Po infekci DC dozrávají, což má za následek zvýšenou expresi kostimulačních receptorů, včetně molekul CD80, CD86 a MHC-II, sekreci prozánětlivých cytokinů a primární aktivaci T buněk. Hlavní dendritické podtypy zahrnují konvenční dendritické buňky (cDC) myeloidního původu a plazmocytoidní dendritické buňky (pDC), které pocházejí z lymfoidního prekurzoru. Stárnutí způsobuje velké změny v aktivitě DC. Obecně řečeno, zatímco DCreakce na patogeny je snížena, dochází ke zvýšené reaktivitě na vlastní antigeny a zvýšené expresi prozánětlivých cytokinů, které přispívají k rozkladu tolerance a zánětu [87].
Zatímco SIRTl je postradatelný pro diferenciaci a zrání DC, DC SIRTl má velký význam pro udržení rovnováhy imunitních odpovědí zprostředkovaných Th (obrázky 2 a 5). Exprese SIRT1 se skutečně zvyšuje v DC po stimulaci Toll-like receptor (TLR) u lidí a myší a jeho delece u myší má za následek změněnou polarizaci T buněk [80,81]Několik výzkumných skupin však uvedlo kontrastní role SIRTl v tomto typu buněk (obrázek 5C). Yang a kolegové zjistili, že DC SIRT1 řídí produkci buněk Th17, podskupiny T buněk se zánětlivými vlastnostmi, tím, že omezuje produkci IL-27, protizánětlivého cytokinu, který potlačuje diferenciaci Th17 . Myši Sirt10 CD110-Cre, u kterých je SIRTl specificky odstraněn v DC, mají nižší procento buněk Th17. Na molekulární úrovni SIRTl interaguje a deacetyluje interferonový regulační faktor 1 (IRF1), transkripční faktor související s expresí IL-27. IL-27 je proteinový heterodimer složený z podjednotek p28 a Epstein-Barrové indukované genu 3(EBI3)SIRT1-závislé deacetylace IRF1 snižuje vazbu IRF1 na promotor genu il-27p28, což má za následek při jeho umlčování, což vedlo ke snížení produkce IL-27 a podpoře diferenciace Th17. Pomocí podobného myšího modelu delece Sirt1 v DC Liu a kolegové uvedli, že DC SIRT1 určuje rovnováhu produkce Thl a regulačních T (Treg) buněk po stimulaci DC, beze změny v Th17 linii. Myši se Sirt1/DC mají vyšší procenta IFNyt T buněk a sekrece IFNy a nižší procenta FOXP3 plus T buněk a hladiny FOXP3 mRNA. V této studii SIRT1 reguluje produkci IL-12 a TGF{{40} }, dva charakteristické cytokiny pro diferenciaci Thl a Treg, respektive způsobem závislým na hypoxií indukovatelném faktoru a (HIFla). U lidských DC omezuje SIRTl také produkci IL-12p70 v reakci na zymosan, stimul TLR2 zapojený do imunotolerance a downregulace Thl cytokinů [82]. IL-12p70 je heterodimer podjednotek p35 a p40, které jsou kódovány geny IL-12a a IL{52}}b. Zymosan mechanicky podněcuje nábor SIRTl do promotoru genu IL-12, což vede ke zhutnění chromatinu na nukleozomu 1 a deacetylaci histonu, což omezuje expresi IL-12p35. Celkově tyto studie naznačují, že SIRT1 je hlavním regulátorem produkce cytokinů v DC a má důležité důsledky pro následnou generaci podskupiny T buněk.
U lidí a myší se SIRT6 účastní diferenciace a zrání dendritických buněk (obrázek 5D)[48]. Ve srovnání s kontrolami WT mají Sirt6/myši v kostní dřeni méně prekurzorů cDC. Kromě toho je v nepřítomnosti SIRT6 narušena in vitro diferenciace a zrání myších DC z BM buněk. Výraznější výsledky byly získány v lidském modelu tvorby cDC, ve kterém inhibice SIRT6 inhibitorem S6 (tabulka 1) vážně zhoršuje diferenciaci monocytů na DC. Z fenotypového hlediska jsou myší DC odvozené ze Sirt6// BM méně zralé, jak bylo měřeno sníženou expresí CD86,CD80 a MHCII, zvýšenou endocytickou kapacitou a sníženou schopností stimulovat proliferaci lymfocytů. Důležité je, že zapojení TLR s LPS v DC odvozených od Sirt6/BM vede ke zvýšenému procentu buněk produkujících TNF-o- a IL-6-, což naznačuje, že SIRT6 dolaďuje produkci cytokinů v těchto buňkách. Celkově tato studie zdůrazňuje důležitou roli SIRT6 u DC a naznačuje, že nedostatek SIRT6 u starších DC by mohl být částečně zodpovědný za špatné imunitní reakce a záněty. 8.Adaptivní imunita
Zatímco vrozený imunitní systém rozpoznává nízkospecifické opakující se motivy přítomné v širokém spektru patogenů a poškozených hostitelských buněk, adaptivní imunitní systém je pozoruhodný svým vysokým stupněm antigenní specificity. B a T lymfocyty, dva buněčné členy adaptivní imunity, jsou generovány v kostní dřeni (obrázek 2), ačkoli progenitory T buněk následně migrují do brzlíku, aby dokončily své zrání. Zralé B a T lymfocyty cirkulují v krevním řečišti a lymfatickém systému a oba exprimují B lymfocytární receptory (BCR) nebo T lymfocytární receptory (TCR) ve svých membránách, které jsou zvýšeny tak, aby rozpoznaly téměř všechny exogenní nebo maligní antigeny a zároveň tolerovaly vlastní antigeny. Klonální diverzita antigenní specificity je tedy základním kamenem adaptivního imunitního systému. Po rozpoznání infekčních agens jsou B a T buňky aktivovány a diferencují se na efektorové buňky nebo paměťové buňky s dlouhou životností. Efektorové lymfocyty buď zesilují vrozenou imunitní odpověď specifickým zacílením na patogeny nebo sekrecí cytokinů, nebo indukují smrt infikovaných a maligních hostitelských buněk, nebo ukončí imunitní odpověď, jakmile je výzva eliminována. V kontextu imunosenescence je ohrožena klonální diverzita B a T buněk a je pozorováno podstatné snížení schopnosti reagovat na vakcíny a nová patogenní činidla. 9.T buňky
T lymfocyty jsou rozděleny na pomocné CD4t T buňky a cytotoxické CD8t T buňky a jsou aktivovány TCR-specifickými antigeny v procesu zahrnujícím kontakty mezi buňkami. Cytotoxické CD8t T buňky rozpoznávají maligní buňky nebo buňky infikované a zaměřují je na buněčnou smrt různými mechanismy, včetně produkce granzymů a perforinů, dvou hlavních proapoptotických faktorů. Pomocné CD4 plus T buňky mají imunomodulační funkce a jsou dále rozděleny do nesčetných podskupin, včetně Th1, Th2, Th9, Th17 a Treg, z nichž každá má odlišnou skupinu cílů imunitních buněk a vzor exprese cytokinů (obrázek 2)[88, 89].
I když se předpokládá, že určitý stupeň produkce naivních T buněk je zachován až do stáří, je akceptováno, že hlavní zásoba Tr buněk je ustavena brzy v životě. Během věkem podmíněné atrofie brzlíku dochází k progresivní redukci celularity thymu a výrazné ztrátě tkáňové architektury. To je doprovázeno exponenciálním poklesem thymopoézy s poločasem 16 let u lidí [9]. Pokles produkce nových T buněk s věkem má důsledky pro již existující zásobu naivních T buněk a pro zbytek imunitního systému.
Na jedné straně se stárnoucí naivní T lymfocyty stávají odpovědnými za udržování kompartmentu v nepřítomnosti podstatné produkce T lymfocytů, což je vede do stavu podobného kmenu [91]. Na druhé straně kontinuální expozice novým patogenům a výskyt autoimunitních poruch a chronických infekcí má za následek zvětšenou zásobu klonálně rozšířených paměťových T buněk na úkor periferních naivních T buněk. To v konečném důsledku omezuje diverzitu TCR, tlumí schopnost adaptivního imunitního systému čelit novým a již existujícím výzvám a je charakteristickým znakem imunosenescence [3,92]. Stárnutí T lymfocytů je doprovázeno řadou vnitřních defektů T lymfocytů, které zahrnují vyčerpání T lymfocytů, rozsáhlé genetické a epigenetické změny, zhoršenou signalizaci TCR a ztrátu proteostázy a mitochondriální homeostázy [92].cistanche džingischánSirtuiny přispívají k biologii T buněk (obrázek 6) a k zachování zdravotního rozpětí v kompartmentu T buněk na několika úrovních: SIRT1 má komplexní roli při regulaci TCR zprostředkovaných odpovědí T buněk, stárnutí a polarizace pomocných T buněk; Knokaut Sirt6 v T buňkách způsobuje systémový zánět u myší a vysoké hladiny exprese SIRT7 u rakoviny prsu jsou spojeny s vyčerpáním T buněk. Proporcionální aktivace T lymfocytů během imunitní reakce závisí striktně na prahové hodnotě v TCR signalizaci, která určuje, zda stimulované T lymfocyty nastartují účinnou imunitní reakci nebo zda se stanou anergickými. Tento práh je zásadní pro zamezení autoimunity a během stárnutí může dojít k dysregulaci [93,94]. Signalizace TCR je pečlivě řízena kostimulačními nebo korepresorovými receptory na plazmatické membráně a intracelulárními moduly, které jemně dolaďují intenzitu signalizace TCR. SIRT1 se ukázal jako důležitý faktor pro úpravu odpovědí T buněk regulací ukončení signalizace TCR (obrázek 6A a tabulka 1). V nepřítomnosti SIRT1 je povolena aktivace T buněk protilátkami anti-CD3 bez ohledu na kostimulaci CD28. U myší TCR-stimulované Sirtl'T buňky disproporcionálně proliferují, produkují zvýšené hladiny IL-2 a nejsou schopny vstoupit do anergie, což znamená, že SIRTl negativně reguluje signalizaci TCR in vivo [40,95]. To zase vede ke ztrátě tolerance v Sirt1-/T buňkách. Ve skutečnosti, zatímco naivní a aktivované T buňky vykazují podobné úrovně exprese SIRT1, úroveň exprese anergických T je významně vyšší. Mechanicky SIRT1-zprostředkované ukončení signalizace TCR zahrnuje transkripční faktor AP-1, který musí být transkripčně aktivní, pokud mají být efektorové odpovědi T buněk účinné [95]. Acetylace c-Jun členu AP-1 heterodimeru je nutná, aby byl aktivní, a SIRT1 dynamicky reguluje c-Jun acetylaci během aktivace TCR [95-97]]Proto při stimulaci TCR, když c -Jun acetylace vrcholí, SIRTl interaguje s c-Jun za účelem snížení jeho acetylačních úrovní, a tím uhasí odpověď TCR zprostředkovanou AP-1-. Jedna studie poskytla další důkaz, že SIRT1 působí jako modulátor zpětné vazby aktivace a anergie T buněk, jedna studie prokázala, že IL-2, který může zvrátit anergii v T buňkách, potlačuje expresi SIRTI tím, že brání FOXO3a ve vazbě na Sirtl promotor. To představuje pravděpodobný mechanismus pro obnovení citlivosti TCR [98].
(B) V B buňkách vede nedostatek SIRTI ke sníženým hladinám MHC-II, což má za následek zhoršenou zkříženou prezentaci na CD4*T buňky [104]. SIRTl je také důležitý pro rekombinaci přepínání tříd, protože potlačuje expresi AID deacetylací H3K9Ac a H3K14Ac na promotoru AID [46]. Naopak Sirt7-/slezinné B buňky vykazují defektní rekombinaci přepínání tříd [18]. Vybledlé čáry označují ztrátu funkce související s věkem a komentáře v červené barvě označují změny související s věkem. Obrázek vytvořený pomocí BioRender.com. Deficit SIRT1 vede ke sníženým hladinám MHC-Ⅱ, což má za následek zhoršenou zkříženou prezentaci na CD4 plus T buňky [104]. SIRT1 je také důležitý pro rekombinaci přepínání tříd, protože potlačuje expresi AID deacetylací H3K9Ac a H3K14Ac na promotoru AID[46]. Naopak Sirt7-/slezinné B buňky vykazují defektní rekombinaci přepínání tříd [18]. Vybledlé čáry označují ztrátu funkce související s věkem a komentáře v červené barvě označují změny související s věkem. Obrázek vytvořený pomocí BioRender.com.
U starých T-buněk různé konfliktní studie uváděly jak zvýšené, tak snížené hladiny proteinu SIRTl a mRNA, což ukazuje na existenci komplexní signální sítě řídící aktivitu SIRT1 v tomto kontextu (obrázek 6A). Během diferenciace CD8t T buněk stimulace IL-12 zvyšuje acetylaci histonů a transkripčního faktoru základního leucinového zipu ATF-like transkripčního faktoru (BATF). BATF spolupracuje s c-Jun na potlačení transkripce genu SIRTI, čímž zajišťuje vysokou úroveň acetylace histonů na promotoru T-bet k řízení zvýšené produkce ATP a diferenciace T buněk na efektorové buňky [99]. Úroveň exprese BATF je vyšší u starých CD4 plus T buněk a dostupnost vazebných motivů BATF se zvyšuje se stárnutím CD8 plus T buněk [105]. Tato pozorování naznačují, že downregulace SIRT1 může spojit aktivaci T buněk se stárnutím T buněk [106]. V souladu s tímto modelem se u Sirtl/myší vyvine spontánní autoimunita, což naznačuje, že role SIRT1 při udržování periferní tolerance může být důležitá pro prevenci tohoto vzorce T imunosenescence [107]. U starších lidí je exprese SIRT1 významně snížena v mononukleárních buňkách periferní krve, ale není známo, zda je to způsobeno aberantní epigenetickou regulací lokusu SIRT1 a zda má významný dopad na schopnost T buněk reagovat [108].
Během stárnutí T buněk byla také popsána downregulace mikroRNA miR-18la ve starých naivních a paměťových T buňkách, která ovlivňuje hladiny SIRT1. miR-18la dolaďuje aktivaci T buněk regulací exprese proteinů, které ovlivňují intenzitu a výsledek signalizace TCR. U starých lidských T buněk zesiluje downregulace miR{4}}la expresi několika negativních zpětnovazebních regulátorů signalizace TCR, včetně SIRT1, čímž se zvyšuje práh aktivace T buněk a snižuje se citlivost T buněk [100]. Je pozoruhodné, že inhibice nebo umlčení SIRTl v cyklických stárnoucích lidských T buňkách nejen obnovuje progresi buněčného cyklu, ale také snižuje jejich replikační stres [109]. To je v kontrastu s pozorováními u primárních myších fibroblastů, ve kterých je absence SIRTl spojena s abnormální replikací DNA [110].
Celkově tyto studie naznačují, že exprese SIRTI je přísně kalibrována pro zajištění správných odpovědí T buněk a že deregulace SIRT1 ve stárnoucích T buňkách může buď predisponovat ke zvýšené citlivosti T v případě downregulace SIRT1 a ke špatným odpovědím T buněk v případě upregulace SIRT1 .
Akumulace terminálně diferencovaných CD8*CD28 T buněk je dalším znakem imunosenescence a SIRT1 je spojován se stárnutím těchto buněk [1,112]. V nepřítomnosti kostimulace CD28 jsou CD8*CD28 T buňky vysoce cytotoxické, exprimují prozánětlivé cytokiny a získávají vlastnosti replikativní senescence [113]. Během stárnutí podléhá SIRT1 degradaci zprostředkované autofagií ve více myších orgánech, včetně sleziny a brzlíku. Ve starých CD8 plus CD28 paměťových T buňkách je SIRTl downregulován na proteinové úrovni, přičemž transkripce SIRT1 zůstává nezměněna a inhibice autofagické degradace obnovuje hojnost SIRTl [49]. Podobná zjištění byla získána Jengem a spolupracovníky, kteří pozorovali, že lidské CD8 plus paměťové T buňky a především terminálně diferencované CD8*CD28 T buňky vykazují dramaticky snížené hladiny proteinu SIRT1 (ale ne SIRT6 nebo SIRT7), bez jakékoli změny jeho genová exprese. Mechanicky ztráta SIRT1 zvyšuje proteasomální degradaci jeho cílového FOXOl, a tím zvyšuje glykolytickou kapacitu a cytotoxické efektorové funkce těchto paměťových T buněk (obrázek 6A)[102]. Nedávno bylo skutečně publikováno, že FOXOl zabraňuje stárnutí a negativně reguluje aktivaci a terminální diferenciaci v CD8 plus T buňkách [114]. Ztráta SIRT1 během posledních fází diferenciace CD8 plus T-buněk by tedy mohla přispět k zánětlivému procesu podporou akumulace aktivních a vysoce cytotoxických CD8t T-buněk. Na rozdíl od protizánětlivých rolí obecně připisovaných sirtuinům se ukázalo, že SIRT1 přispívá k obecnému prozánětlivému fenotypu potlačením aktivity Treg. To je relevantní, protože aktivované Tregs se u starších jedinců hromadí na periferii, pravděpodobně kvůli prozánětlivému kontextu vyvolanému věkem [45,15,16]. Deacetylace FOXP3 pomocí SIRT1 jej činí náchylnějším k proteasomální degradaci, čímž se snižuje supresivní funkce Treg v in vitro supresních testech. Naopak inhibice sirtuinu pomocí NAM významně zvyšuje frekvenci a funkci buněk Treg in vitro (tabulka 1) [43,44]. Kromě toho specifická delece Sirtl v buňkách FOXP3 plus zvyšuje hladiny FCXP3 a funkci Treg in vivo, čímž zlepšuje přežití u aloštěpů [118]. Jako další důkaz, že SIRTl podporuje prozánětlivé fenotypy T buněk, bylo zjištěno, že SIRT1 se podílí na diferenciaci buněk Th17. Jedná se o CD4 plus T buňky, které mají důležitou zánětlivou funkci u bakteriálních a plísňových infekcí a které jsou spojeny s několika onemocněními spojenými se zánětem SIRT1 je upregulován během diferenciace Th17 a deacetyluje centrální Th17 transkripční faktor RORyt, aby optimalizoval jeho transkripční aktivitu, takže inhibice SIRT1 potlačuje diferenciaci i funkci Th17 [101]. Naopak 5SIRT1 reguluje acetylaci STAT3 za účelem stanovení jeho buněčné distribuce. Aktivace SIRT1 různými agonisty (Tabulka 1) snižuje translokaci STAT3 do jádra a následně zhoršuje transkripci cílového STAT3 RORC (který kóduje RORy), čímž blokuje diferenciaci Th17 [41]. SIRT1 pak negativně reguluje hladiny RORy a zároveň zvyšuje jeho transkripční aktivitu. Zda je třeba tyto dvě protichůdné funkce vyvážit pro řízení generace Th17 a zda je to závislé na kontextu, zůstává nezkoumáno. Konečně, SIRT1 byl také popsán jako negativně regulující diferenciaci CD4t T buněk na Th9 buňky prostřednictvím mechanismu závislého na rapamycinu (mTOR)-HIF1 - [103]. Ačkoli role SIRT1 v efektorových pomocných T buňkách během stárnutí nebyla dosud prozkoumána, zjištěná důležitost SIRT1 v rozhodování o osudu během diferenciace pomocných T buněk naznačuje, že SIRT1-deregulovaná exprese a aktivita pravděpodobně ovlivňuje nerovnováhu v CD4 plus T buněčných subpopulací, které jsou pozorovány na počátku stárnutí a onemocnění.
V práci studující změny genové exprese, ke kterým dochází během imunosenesce u potkanů, bylo zjištěno, že hladiny proteinu SIRT2 jsou významně sníženy ve slezině a ještě více v brzlíku starých potkanů. To bylo v kontrastu se skutečností, že starý brzlík také vykazoval snížené hladiny cíle SIRT2 H4K16Ac [18]. Obecněji byla hypoacetylace H4K16Ac dříve spojována s replikativní senesce a bylo zjištěno, že je relativně slabá v několika starých myších tkáních. Autoři navrhli věrohodné vysvětlení nižších hladin jak SIRT2, tak H4K16Ac, přičemž slabší asociace MOF, hlavní H4K16-acetyltransferázy, s jadernou laminou byla zodpovědná za hypoacetylaci H4K16 [119].
Změny v metylaci DNA a ztráta tichých oblastí heterochromatinu během stárnutí, a zejména v imunosenescenci, jsou epigenetické poruchy, které se nejčastěji objevují s postupujícím věkem. V této souvislosti je známo, že heterochromatinová značka H3K9me3 je u starších lidí slabší. Ačkoli se jeho změny závislé na věku zdají být závislé na kontextu a druhu, nižší hladiny H3K9me3 jsou také pozorovány ve slezinách starých potkanů, které vykazují souběžný pokles hladin H3K9 methyltransferázy SUV39H1 [118]. Ve skutečnosti, dvojitý knockout Sua39hl a Suv39h2 rekapituluje mnoho defektů imunosenescence u myší, včetně involuce thymu, snížené produkce lymfocytů, vyššího poměru paměť/naivní buňky a více HSC primingu směrem k myeloidní linii. Navíc se ukázalo, že regulace H3K9me3 pomocí SUV39H1 určuje osudová rozhodnutí v naivních CD8 plus T buňkách. V nepřítomnosti SUV39H1 CD8 plus T buňky nejsou schopny potlačit paměťové transkripční programy, a proto zhoršují schopnost získat efektorové funkce. Místo toho se z vyššího procenta CD8 plus T buněk vyvinou paměťové T buňky, což má za následek trvalé přežití a zvýšenou dlouhodobou paměť. Proto se SUV39H1-zprostředkovaná H3K9me3 zdá být důležitá pro umlčení paměťových programů po aktivaci v T buňkách, potenciálně ovlivňující pokles naivního repertoáru pozorovaný během stárnutí [120].
Z mnoha rolí, které sirtuiny hrají při udržování heterochromatinu v neimunitních buňkách, je SUV39Hl jedním z klíčových cílů SIRT6 a SIRT1, což naznačuje, že mohou být také důležité pro regulaci H3K9me3 v imunitních buňkách. SIRT6 zprostředkovává monoubikvitinaci SUV39H1, což zabraňuje jeho vazbě na chromatin a tím jeho H3K9 methylační aktivitě [68]. Naopak SIRT1 přímo reguluje funkci SUV39H1 deacetylací. V nepřítomnosti SIRT1 je aktivita SUV39H1 dramaticky narušena, což vede ke ztrátě ložisek H3K9Ac a heterochomatinového proteinu 1 (HPlo) a následně k destabilizaci heterochromatinu [11].
Konečně, SIRT6 se také účastní imunosenescence a zánětu, protože reguluje zánětlivé reakce T buněk. Hlavní studie role SIRT6 ve stárnutí ukázaly, že Sirt6/myši vykazovaly závažný progeroidní fenotyp zahrnující hlubokou lymfopenii a zemřely během prvního měsíce života. Nicméně Sirt6/ lymfocyty se normálně vyvinuly v kompetitivních transplantačních testech, což ukazuje na fenotyp extrinsic buňky [25]. Následná studie zaznamenala masivní multiorgánový zánět u Sirt6/myši, nejvýrazněji v jejich játrech. Histologická analýza ukázala silnou infiltraci CD3 plus T buněk a v menší míře F4/80 plus makrofágů [121]. V této studii cílená delece Sirt6 v T buňkách nebo v myeloidní linii, ale ne v hepatocytech, rekapitulovala zánětlivý a fibrotický fenotyp v játrech, což naznačuje, že SIRT6 reguluje zánět autonomním způsobem imunitních buněk. Zatímco SIRT7 nebyl explicitně studován v kontextu imunosenescence, Huo a spolupracovníci uvedli, že vysoké hladiny exprese SIRT7 v buňkách rakoviny prsu korelují se špatnou prognózou, vyčerpáním T buněk a infiltrací prozánětlivého M1-typu makrofágů[122], což naznačuje, že aktivita SIRT7 může přispívat k zánětu a být škodlivá pro homeostázu T buněk během stárnutí.
Tento článek je převzat z Genes 2021, 12, 1856. https://doi.org/10.3390/genes12121856 https://www.mdpi.com/journal/genes
