Пожилые люди страдают более серьезными осложнениями от инфекций и получают меньше пользы от вакцинации, чем население в целом. Ученые давно знают, что виновата ослабленная иммунная система, но точные механизмы, лежащие в основе этого отставания иммунитета, остаются в значительной степени неизвестными.

Исследование, проведенное исследователями из Гарвардской медицинской школы, предполагает, что частично виноват ослабленный метаболизм иммунных Т-лимфоцитов.

Результаты, опубликованные в декабре. 10 в PNAS и на основе экспериментов с иммунными клетками мышей, выявить специфический метаболический путь, называемый одноуглеродным метаболизмом, который недостаточен в старых Т-клетках грызунов. В работе также предлагаются возможные способы восстановления ослабленной иммунной функции с использованием низкомолекулярных соединений, которые повышают производительность Т-клеток.

"Мы считаем, что наши результаты могут помочь объяснить основной сбой, который приводит к потере иммунной защиты с возрастом," сказала старший автор исследования Марсия Хейгис, профессор клеточной биологии в Институте Блаватника Гарвардской медицинской школы. "Если это подтвердится в дальнейших исследованиях, мы надеемся, что наши результаты могут заложить основу для разработки методов лечения, улучшающих иммунную функцию."

Роль Т-лимфоцитов в иммунной системе двояка: они атакуют вызывающие болезни клетки, такие как бактерии, вирусы и рак, и "вспоминая" прошлые захватчики – способ тела гарантировать, что он может обнаружить угрозу и обеспечить быструю защиту во время последующих столкновений с теми же патогенами. У здорового человека Т-клетки циркулируют в крови и незаметно сканируют тело на предмет угроз, используя белки на поверхности клетки. Если Т-клетка встречает другую клетку, которую считает опасной, Т-клетка подвергается активации – молекулярному каскаду, в котором она переключается из режима наблюдения в режим атаки. Затем активированные клетки быстро реплицируются, чтобы создать армию и уничтожить врага.

Во-первых, исследователи искали общие различия между старыми и молодыми Т-клетками. Они выделили Т-клетки из селезенки молодых и старых мышей и заметили, что в целом у старых мышей было меньше Т-клеток. Затем, чтобы измерить иммунную пригодность клеток, исследователи активировали Т-клетки, имитируя сигналы, обычно включаемые патогенами во время инфекции. Старые Т-клетки показали пониженную активацию и общую функцию в ответ на эти сигналы тревоги. В частности, они росли медленнее, секретировали меньше молекул, передающих иммунные сигналы, и умирали гораздо быстрее, чем молодые Т-клетки. Исследователи также заметили, что у старых Т-лимфоцитов более низкий метаболизм, они потребляют меньше кислорода и менее эффективно расщепляют сахар. У них также были митохондрии меньшего размера, чем обычные, – генераторы энергии клеток, которые поддерживают их жизнь.

Как будто эти старые иммунные клетки потеряли свою "аппетит" и их способность перерабатывать топливо в энергию, Хейгис и ее коллеги отметили.

Чтобы точно определить метаболические пути, лежащие в основе этой неисправности, ученые проанализировали все различные белки в клетках, включая те, которые могут быть важны для вывода Т-лимфоцитов из состояния покоя в боевое состояние. Команда обнаружила, что уровни примерно 150 белков были ниже нормы при активации старых Т-клеток по сравнению с молодыми Т-клетками. Приблизительно 40 белков показали более высокие, чем обычно, уровни у старых Т-лимфоцитов по сравнению с молодыми. Многие из этих белков имеют неизвестные функции, но исследователи обнаружили, что белки, участвующие в определенном типе метаболизма, называемом одноуглеродным метаболизмом, были снижены почти на 35 процентов в старых Т-клетках.

Одноуглеродный метаболизм включает набор химических реакций, которые происходят в митохондриях клетки и цитозоле клетки с образованием аминокислот и нуклеотидов, строительных блоков белков и ДНК. Этот процесс имеет решающее значение для репликации клеток, поскольку он обеспечивает биологический материал для создания новых клеток.

Предыдущая работа команды показала, что одноуглеродный метаболизм играет центральную роль в обеспечении основных биологических строительных блоков для растущей армии Т-клеток во время инфекции. Итак, задались вопросом ученые, может ли добавление продуктов этого пути к ослабленным Т-клеткам восстановить их физическую форму и функцию??

Чтобы проверить эту гипотезу, команда добавила две молекулы – формиат и глицин, основные продукты одноуглеродного метаболизма, – уровни которых были заметно снижены в старых Т-клетках. Действительно, добавление молекул усиливало пролиферацию Т-клеток и снижало гибель клеток до нормального уровня.

Исследователи предупреждают, что, хотя это обнадеживает, эффекты наблюдались только в клетках мышей в лабораторных чашках, а не у животных, и должны быть подтверждены в дальнейших экспериментах.