Jedrski sirtuini in staranje imunskega sistema 2. del

Prosim kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza več informacij

4. Monociti in makrofagi

Makrofagi se nahajajo v vseh tkivih telesa [59]. So kritični za tkivno homeostazo med razvojem funkcij, specifičnih za kontekst, kot je to v primeru alveolarnih makrofagov v pljučih ali celic mikroglije v centralnem živčnem sistemu.

Poleg svojih tkivno specifičnih vlog so makrofagi dobro znani tudi po svoji sposobnosti fagocitiranja patogenov, kar vodi do predstavitve antigena in vnetja. Makrofagi izvirajo iz eritromieloidnih prekurzorjev med zgodnjim razvojem zarodka ali iz infiltriranih monocitov v odrasli dobi. Makrofagi, pridobljeni iz zarodkov in monocitov, so sposobni vzdrževati svojo številčnost s samoobnavljanjem, kadar je to potrebno. Makrofagi se odzivajo na okolje, kar ima za posledico pridobitev spektra funkcionalnih stanj. Po stimulaciji z antigenom se makrofagi aktivirajo in polarizirajo v pro- ali protivnetni fenotip, tako imenovane klasično aktivirane Ml oziroma alternativne M2 makrofage. Makrofagi Ml opravljajo citotoksične in vnetne funkcije, ki povzročajo poškodbe tkiva, medtem ko so makrofagi M2 pomembni za ponovno reševanje vnetja in obnovo tkiva. Funkcija makrofagov je pri starejših gostiteljih spremenjena, kar ima za posledico slabe rezultate po okužbah in degeneraciji tkiva [60]. Fenotipske značilnosti starih makrofagov se lahko razlikujejo glede na populacijo makrofagov, vendar številne študije kažejo, da imajo makrofagi iz starih gostiteljev oslabljeno fagocitno sposobnost in so nagnjeni k bolj vnetnemu fenotipu. Izčrpanje makrofagov pri starih miših pod imunoterapijo je povezano z zmanjšano proizvodnjo vnetnih citokinov in preživetjem [61]. Podobno ciljanje na makrofage pri starih miših izboljša strukturo perifernega živca in mišično zmogljivost [62]. Ti podatki skupaj kažejo, da deregulacija makrofagov s starostjo pomembno prispeva k splošnemu staranju organizma.

Različni dokazi kažejo, da jedrski sirtuini podpirajo imunosupresivne funkcije in odzive, povezane z M2- (sliki 2 in 4). Na primer, ekspresija SIRT6 se poveča v mišjih makrofagih BM pod M2-polarizacijskimi pogoji [55]. Podobno se ekspresija SIRT2 zmanjša v mišji mikrogliji po stimulaciji LPS, kar inducira polarizacijo Ml [56].cistančni holesterolSirtuini podpirajo biologijo makrofagov na številnih ravneh, vključno z njihovo celično diferenciacijo, samoobnovo, polarizacijo in aktivacijo. Raven beljakovin SIRT1 in SIRT2 se poveča med diferenciacijo človeških monocitov v makrofage, njihova inhibicija s kanabinolom (tabela 1) ali pomanjkanje pa spodbudi razvoj vnetnega fenotipa [46]. SIRT1 in SIRT2 preprečujeta prezgodnjo ekspresijo proinflamatornih genov z nadzorom njihove strukture kromatina. Mehansko gledano SIRT1 in SIRT2 sodelujeta z encimom DNA metiltransferaza 3B (DNMT3B), da spodbujata metilacijo DNA poleg omejevanja odlaganja H3K4me3 in H3K27ac [47]. Makrofagi, pridobljeni iz BM iz miši Sirt6W LysM-Cre, pri katerih je gen SIRT6 specifično izbrisan v mieloidnih celicah, imajo povečano raven izražanja vnetnih citokinov, vključno z interlevkinom (IL)-6, faktorjem tumorske nekroze (TNF-) in interferona (IFN-) ter povečane migracijske sposobnosti v primerjavi s kontrolami WT, vendar ni znano, ali je to posledica oslabljene celične diferenciacije [55].

Aktivnosti SIRT1, SIRT2, SIRT6 in SIRT7 so prav tako pomembne za ravnovesje polarizacije makrofagov (slika 4), ki je odvisno od specifičnih dražljajev in signalnih dogodkov v smeri toka [66]. Polarizacija M1 se zgodi kot odziv na sprožilce, kot sta LPS ali IFN-y, in je močno odvisna od transkripcijskega faktorja jedrnega faktorja kB(NF-KB), glavnega regulatorja vnetja in s starostjo povezanih poti [13,66]. Polarizacijo M2 inducirajo dražljaji, kot sta IL-4 ali ⅡL-10, in uporablja različne kaskadne signale, vključno s signalnim pretvornikom in aktivatorjem transkripcije 6 (STAT6) in aktivacijo receptorja y, aktiviranega s proliferatorjem peroksisoma (PPARy). Številne študije so pokazale, da SIRT1, SIRT2 in SIRT6 omejujejo vnetje makrofagov z regulacijo NF-kB [55,57,58]. Izločeni makrofagi BM SIRT1, SIRT2 in SIRT6 kažejo hiperacetilacijo podenote NF-kB p65, kar zviša njeno transkripcijsko aktivnost, in povečano izražanje ciljnih genov NF-kB, vključno z IL-6, TNF-a in IL{ {34}} . Biokemično in funkcionalno medsebojno delovanje SIRT1, SIRT2 in SIRT6 z NF-kB je dobro dokumentirano v številnih vrstah celic [13,65,67], kar kaže, da lahko podobni mehanizmi regulacije NF-kB obstajajo v makrofagih. V celicah HeLa SIRT6: utiša ekspresijo NF-kB, ki cilja na gene z deacetilacijo H3K9ac [13].cistanche deserticola neželeni učinkiPoleg tega SIRT6 v celicah 293F spodbuja izražanje represorja NF-KB, IkBa (jedrski faktor ojačevalca gena kapa svetlobnega polipeptida v zaviralcu B-celic, ), prek mehanizma, ki vključuje cisteinsko monoubikvitinacijo histon metiltransferaze SUV39H1, kar povzroči pri njegovi disociaciji od promotorja gena IkBa in posledično aktivaciji gena [68]. V mišjih embrionalnih fibroblastih SIRT2 neposredno deacetilira podenoto p65 NF-kB pri lizinu 310, kar zavira njegovo transkripcijsko aktivnost [67]. SIRT2 deacetilira H4K16ac med prehodom G2/M, vendar ni bilo raziskano, ali SIRT2 epigenetsko uravnava ciljne gene NF kB med vnetjem ali pod podobnimi pogoji. Nazadnje so poročali, da se izražanje SIRT7 zmanjšuje glede na starost v levkocitih zdravih bolnikov. V monocitni celični liniji THP-1 diferenciacija monocitov v makrofage, ki jo posreduje PMA, poveča ekspresijo SIRT7, medtem ko prekomerna ekspresija SIRT7 poveča markerje diferenciacije v nestimuliranih celicah THP-1 [64].

Za več informacij kliknite tukaj

SIRTI in SIRT2 imata pomembno vlogo tudi pri aktivaciji mikroglije in vnetju možganov, ki imata pomembne posledice za od starosti odvisne nevrodegenerativne bolezni [56,69]. Prekomerna ekspresija SIRT1 v celicah mikroglije prav tako ščiti živčne celice pred smrtjo, ki jo povzroči amiloidni peptid, nevrotoksično potjo, povezano s patogenezo Alzheimerjeve bolezni [69]. Mikroglialne celice Sirt2/miši in SIRT2 KD, izpostavljene LPS, imajo močnejši mikroglialni proinflamatorni odziv, vključno z višjimi stopnjami izločanja citokinov in proizvodnje prostih radikalov ter celično smrtjo [56]. Na molekularni ravni SIRT1 in SIRT2 izvajata svoje protivnetne lastnosti z znižanjem regulacije aktivnosti NF-kB. Encimske sposobnosti SIRT2 so modulirane s fosforilacijo in odsotnost te posttranslacijske modifikacije na serinu S331 SIRT2 preprečuje acetilacijo NF-kB v celicah mikroglije. Prekomerna ekspresija mutanta SIRT2 S331A, odpornega na fosfor, vendar ne fosfomimetičnega mutanta SIRT2 S331D, v mikrogliji povzroči zmanjšano acetilacijo podenote p65 pri lizinu 310, kar lahko povzroči utišanje ciljnega gena NF-kB.

Čeprav so makrofagi terminalno diferencirane celice, imajo sposobnost samovzdrževanja z lokalno proliferacijo neodvisno od diferenciacije hematopoetskega prekurzorja, značilnost, ki je običajno povezana z izvornimi celicami [70]. SIRTl sodeluje pri samoobnavljanju makrofagov z nadzorovanjem napredovanja in proliferacije celičnega cikla [42].cistanche odmerek redditMakrofagi SIRT1 KD so manj učinkoviti pri testih tvorbe kolonij in kažejo zaustavitev celičnega cikla Gl, ki je povezana z znižano regulacijo Myc, oslabljeno fosforilacijo faktorja E2 (E2F) in povečano jedrsko translokacijo transkripcijskega faktorja FOXOl. Skladno s tem pomanjkanje SIRT1 povzroči utišanje genov poti Myc in E2F, ki igrata pomembno vlogo pri samoobnavljanju, in uravnavanje teh poti, ki vključujejo faktorje FOXO, za katere je znano, da inducirajo zaustavitev celičnega cikla. Podoben fenotip opazimo pri makrofagih, zdravljenih z NAM (tabela 1), kar povečuje možnost, da so v proces samoobnavljanja vključeni tudi drugi sirtuini.

Cistanche lahko upočasni staranje

Kljub dobro uveljavljenim protivnetnim vlogam sirtuinov je le ena študija obravnavala njihov prispevek k staranju makrofagov in razvoju s starostjo povezanih bolezni. Prisotnost starajočih se celic v staranih tkivih spodbuja polarizacijo in aktivacijo makrofagov M1, kar ima za posledico vnetje tkiva in ogroženo inzulinsko signalizacijo [71]. Dejansko je kronično vnetje nizke stopnje pri starejših povezano z insulinsko rezistenco in sladkorno boleznijo [72]. V zvezi s tem se je pokazalo, da mieloidni SIRT2 ščiti pred intoleranco za glukozo z nadzorovanjem vnetja, povezanega s staranjem [63]. Kako SIRT2 uravnava ta proces, je razloženo z njegovim funkcionalnim medsebojnim delovanjem z inflamasomom NLRP3 (slika 4), kot je navedeno tudi v HSC. V makrofagih SIRT2 interagira in deacetilira beljakovino ogrodja NLRP3, da zavre sestavljanje in aktivnost inflamasoma NLRP3. Pomembno je, da se ravni SIRT2 s starostjo v makrofagih zmanjšujejo v povezavi s povečano acetilacijo in aktivacijo NLPR3. Poleg tega kaže belo maščobno tkivo, predhodno so-kultivirano s starimi makrofagi, oslabljeno signaliziranje insulina v primerjavi z mladimi kontrolami, ki jih je mogoče rešiti s starimi makrofagi, transduciranimi s SIRT2 ali s konstitutivno deacetilirano obliko NLPR3. Ta študija poudarja os SIRT2-NLPR3 v makrofagih kot zanimivo tarčo za odpravo vnetja, povezanega s starostjo, in izboljšanje homeostaze glukoze.

5. Eozinofili

Eozinofili igrajo pomembno vlogo pri obrambi pred okužbami s helminti in pred alergijskimi vnetji, kot sta alergijski rinitis in astma. Druge vloge vključujejo celični metabolizem, termogenezo in protitumorske odzive. Eozinofili nastajajo v kostnem mozgu v prisotnosti IL-5, proces, ki je kritično odvisen od transkripcijskega faktorja GATA-1 [73]. Pri ljudeh in miših nedavni dokazi kažejo, da se frekvence eozinofilcev zmanjšajo v belem maščobnem tkivu starejših gostiteljev [74]. Ta od starosti odvisen padec številčnosti eozinofilcev je povezan s pojavom vnetja in razvojem različnih s starostjo povezanih stanj, vključno s šibkostjo in oslabljenim imunskim odzivom na imunizacijo. Pomembno je, da prenos mladih eozinofilcev v prejemnike starejših miši zmanjša sistemsko vnetje nizke stopnje, izboljša fizično zmogljivost ter imunsko diferenciacijo in aktivnost, kar poudarja vlogo mladih eozinofilcev kot pomlajevalnih sredstev.

Naše znanje o vlogi sirtuinov in eozinofilcev je zelo omejeno (sliki 2 in 5). Obstaja samo eno poročilo, ki opisuje funkcionalno medsebojno delovanje med njimi (slika 5A)[75]. Vendar pa nekateri dokazi kažejo, da igrajo sirtuini pomembno vlogo v biologiji eozinofilcev. Na primer, odziv na poškodbo DNK je proces, ki je močno povezan z aktivnostjo jedrskega sirtuina [76], in znano je, da je močnejši v eozinofilcih kot v drugih prirojenih imunskih celicah [77]. SIRT6 je pomemben za diferenciacijo in delovanje eozinofilcev [75]. In vitro diferenciacija celic BM v eozinofile je spremenjena v odsotnosti SIRT6. Poleg tega je polarizacija makrofagov M2, ki jo posredujejo eozinofili, proces, ki je odvisen od izločanja eozinofila IL-4, prav tako oslabljena v prisotnosti eozinofilcev Sirt67. SIRT6 uravnava številčnost in aktivnost GATA-1, transkripcijskega faktorja, potrebnega za predanost in diferenciacijo eozinofilne linije [73]. Zanimivo je, da SIRT6 spodbuja transkripcijsko aktivnost GATA-1 neodvisno od njegove encimske aktivnosti. SIRT6 tvori ternarni kompleks z GATA-1 in p300 za pozitivno uravnavanje aktivnosti GATA-1, zato je možno, da SIRT6 deluje kot beljakovina ogrodja za pridobivanje acetiltransferaze p300 v ta kompleks. Podobno kot se zgodi pri starejših gostiteljih, imajo po izpostavljenosti mrazu mieloične.Sirt6-miši nižje frekvence eozinofilcev v belem maščobnem tkivu kot miši WT. Prilagodljiva termogeneza zahteva proizvodnjo citokinov, vključno z IL-4 s strani eozinofilcev, kar vodi do polarizacije makrofagov M2 in posledično olajša porjavitev belih adipocitov in proizvodnjo toplote. Čeprav je ta študija obravnavala vlogo eozinofila SIRT6 pri aktivnosti rjavih adipocitov, je treba opozoriti, da se depoji rjavega maščobnega tkiva in funkcija zmanjšajo pri starejših [78], kar kaže na nove poti za razumevanje mehanizmov staranja organizma in njihovega potencialnega odnosa z eozinofilom SIRT6. .

diferenciacijo, po možnosti s stabilizacijo in aktivacijo GATA-1 [75]. (B)SIRT2 poveča citotoksičnost, posredovano s celicami NK, v primerjavi s celicami hepatocelularnega karcinoma, vendar osnovni rnolekularni mehanizem ostaja večinoma neznan [79]. (C) V DC SIRT1 uravnava ekspresijo citokinov s pomembnimi posledicami za poznejšo diferenciacijo Th [80-82]. SIRT1 spodbuja diferenciacijo Treg prek produkcije TGF- 1 na način, ki je odvisen od HIF1-. SIRT1 spodbuja tudi diferenciacijo Th17 z deacetilacijo IRF1, s čimer omeji njegovo vezavo na promotor il-27p28 in utiša njegovo izražanje. Poleg tega se kot odziv na zymosan SIRT1 vključi v promotor gena il-12a, da zatre njegovo izražanje in omeji diferenciacijo Th1. (D) SIRT6 je potreben tako za diferenciacijo kot za zorenje DC, vendar vpleteni molekularni mehanizmi niso bili raziskani [48].

6.NK celice

Celice NK so citotoksični limfociti s pomembno vlogo pri prirojeni imunosti proti z virusom okuženim celicam in tumorjem. Celice NK izločajo perforine in granzime ter izražajo ligande celične smrti na svoji površini, da inducirajo apoptozo ciljnih celic. Poleg tega celice NK izločajo različne pro-vnetne citokine, vključno s TNF-x in IFN-, ki imajo pomembno vlogo pri vzdrževanju in ojačanju imunskih odzivov prek aktivacije makrofagov in dendritičnih celic. Pri starejših ljudeh je predel NK celic povezan s povečanjem zrelih dolgoživih krožečih NK celic[83]. Kljub temu povečanju je citotoksičnost, ki jo posredujejo celice NK, vključno z izločanjem granul in ubijanjem, ki ga posreduje receptor smrti, oslabljena, kar ima za posledico slabe odzive na viruse in povečan razvoj raka. Vloga sirtuinov pri delovanju celic NK je bila malo raziskana (sliki 2 in 5). Ravni izražanja človeškega SIRT1 so visoke v starih NK celicah [84]. Zlasti je raven izražanja SIRT1 bistveno višja v človeških NK celicah oseb, starejših od 85 let, kot pri starejših in mladih s povprečno starostjo 75 in 21 let, oz. Podobno so ravni proteina toplotnega šoka 70 (HSP70), proteina s pomembno vlogo pri zvijanju proteinov in spodnjega efektorja aktivnosti SIRT1 pri nadzoru kakovosti proteinov [85], visoke tudi pri starejših ljudeh, starejših od 85 let. V isti skupini je superoksid dismutaza 2 (SOD2), glavni antioksidativni encim, ki ga v mnogih celicah uravnava SIRT1 [86], prav tako močno izražena v aktiviranih NK celicah.koristi izvlečka cistancheNadaljnja preiskava nam lahko pomaga razumeti vlogo SIRT1 v starih celicah NFK in pokaže, ali ima SIRT1 funkcionalno povezavo s HSP70 in SOD2.

SIRT2 spodbuja aktivnost jetrnih NK celic kot odziv na hepatocelularni karcinom (slika 5B) (HCC)[79]. Ekspresija SIRT2 se posebej poveča v jetrnih NK celicah iz HCC. inducirane miši, kjer spodbuja aktivnost NK celic. SIRT2-celice NK s prekomerno izraženostjo izločajo višje proinflamatorne citokine, citotoksična zrnca in imajo povečano tumoricidno aktivnost, medtem ko SIRT2 KD oslabi citotoksično aktivnost NK celic. Aktivnost SIRT2 je povezana s povečano fosforilacijo zunajcelično regulirane kinaze 1/2 (Erk1/2) in p38, dveh signalnih poti, pomembnih za aktivnost NK celic. Kljub pomembnosti SIRT2 za protitumorski odziv, ki ga posredujejo jetrne celice NK, je treba vlogo tega sirtuina pri staranju celic NK še raziskati. 7. Dendritične celice

Dendritične celice (DC) so celice, ki predstavljajo antigene in imajo pomembno vlogo pri adaptivni imunosti in vzdrževanju samotolerance. V stanju dinamičnega ravnovesja so dendritične celice močno fagocitne in stalno prisotne lastne antigene, da omejijo reaktivnost celic T. Po okužbi DC dozorijo, kar ima za posledico povečano izražanje kostimulatornih receptorjev, vključno z molekulami CD80, CD86 in MHC-II, izločanje proinflamatornih citokinov in pripravo celic T. Glavni dendritični podtipi vključujejo običajne dendritične celice (cDC) mieloidnega izvora in plazmocitoidne dendritične celice (pDC), ki izvirajo iz limfoidnega prekurzorja. Staranje povzroča velike spremembe v DC aktivnosti. Na splošno, medtem ko je odziv DC na patogene zmanjšan, obstaja povečana reaktivnost na lastne antigene in povečana ekspresija vnetnih citokinov, ki prispevajo k razpadu tolerance in vnetju [87].

Medtem ko SIRT1 ni potreben za diferenciacijo in zorenje DC, je DC SIRT1 zelo pomemben pri ohranjanju ravnovesja imunskih odzivov, ki jih posreduje Th (sliki 2 in 5). Ekspresija SIRT1 se dejansko poveča v DC po stimulaciji Toll-podobnega receptorja (TLR) pri ljudeh in miših, njegova delecija pri miših pa povzroči spremenjeno polarizacijo celic T [80,81]. Vendar je več raziskovalnih skupin poročalo o nasprotujočih si vlogah SIRT1 pri tem tip celice (slika 5C). Yang in sodelavci so ugotovili, da DC SIRT1 usmerja proizvodnjo celic Th17, podmnožice celic T z vnetnimi lastnostmi, tako da omejuje proizvodnjo IL-27, protivnetnega citokina, ki zavira diferenciacijo Th17 . Miši Sirt10 CD110-Cre, pri katerih je SIRTl specifično izbrisan v DC, imajo nižje odstotke celic Th17. Na molekularni ravni SIRTl medsebojno deluje in deacetilira interferonski regulatorni faktor 1 (IRF1), transkripcijski faktor, povezan z izražanjem IL-27. IL-27 je proteinski heterodimer, sestavljen iz podenot p28 in z Epstein-Barr induciranim genom 3(EBI3)SIRT1-odvisna deacetilacija IRF1 zmanjša vezavo IRF1 na promotor gena il-27p28, kar povzroči pri njegovem utišanju, kar vodi do zmanjšane proizvodnje IL-27 in spodbujanja diferenciacije Th17. Z uporabo podobnega mišjega modela izbrisa Sirt1 v DC so Liu in njegovi sodelavci poročali, da DC SIRT1 narekuje ravnotežje proizvodnje celic Thl in regulatornih T (Treg) po stimulaciji DC, brez sprememb v liniji Th17. Miši s Sirt1/DC imajo višje odstotke celic T IFNyt in izločanje IFNy ter nižje odstotke celic FOXP3 plus T in ravni mRNA FOXP3. V tej študiji SIRT1 uravnava proizvodnjo IL-12 in TGF{{40} }, dva značilna citokina za diferenciacijo Thl in Treg na način, ki je odvisen od hipoksije inducibilnega faktorja a (HIFla). V človeških DC SIRTl tudi omejuje proizvodnjo IL-12p70 kot odziv na zymosan, dražljaj TLR2, ki sodeluje pri imunotoleranci in znižanju regulacije citokinov Thl [82]. IL-12p70 je heterodimer podenot p35 in p40, ki ju kodirajo geni IL-12a oziroma IL-12b. Mehansko gledano zymosan spodbudi rekrutacijo SIRTl na promotorju gena IL-12, kar povzroči zbijanje kromatina na nukleosomu 1 in deacetilacijo histona, kar omejuje ekspresijo IL-12p35. Na splošno te študije kažejo, da je SIRTl glavni regulator proizvodnje citokinov v DC in ima pomembne posledice za kasnejšo generacijo podskupine celic T.

Pri ljudeh in miših SIRT6 sodeluje pri diferenciaciji in zorenju dendritičnih celic (slika 5D) [48]. V primerjavi s kontrolami WT imajo Sirt6/miši manj prekurzorjev cDC v kostnem mozgu. Poleg tega sta in vitro diferenciacija in zorenje mišjih DC iz celic BM oslabljena v odsotnosti SIRT6. Bolj osupljivi rezultati so bili pridobljeni v človeškem modelu generiranja cDC, v katerem inhibicija SIRT6 z zaviralcem S6 (tabela 1) močno poslabša diferenciacijo monocitov v DC. S fenotipskega vidika so mišji DC-ji, pridobljeni iz Sirt6//BM, manj zreli, kar je bilo merjeno z zmanjšano ekspresijo CD86, CD80 in MHCII, povečano endocitno zmogljivostjo in zmanjšano sposobnostjo stimulacije proliferacije limfocitov. Pomembno je, da sodelovanje TLR z LPS v DC-jih, pridobljenih iz Sirt6/BM, povzroči povečane odstotke celic, ki proizvajajo TNF-o- in IL-6-, kar pomeni, da SIRT6 natančno prilagodi proizvodnjo citokinov v teh celicah. Na splošno ta študija poudarja pomembno vlogo SIRT6 v DC in kaže, da bi pomanjkanje SIRT6 v starejših DC lahko delno odgovorno za slabe imunske odzive in vnetja. 8. Adaptivna imunost

Medtem ko prirojeni imunski sistem prepozna ponavljajoče se motive z nizko specifičnostjo, ki so prisotni v številnih patogenih in poškodovanih gostiteljskih celicah, je adaptivni imunski sistem izjemen zaradi visoke stopnje specifičnosti antigena. Limfociti B in T, dva celična člana adaptivne imunosti, nastajata v kostnem mozgu (slika 2), čeprav se matične celice T nato preselijo v timus, da dokončajo svoje zorenje. Zrele celice B in T krožijo v krvnem obtoku in limfnem sistemu ter obe izražajo receptorje celic B (BCR) ali receptorje celic T (TCR) v svojih membranah, ki so dvignjene za prepoznavanje skoraj vseh eksogenih ali malignih antigenov, medtem ko prenašajo lastne antigene. Klonska raznolikost specifičnosti antigena je tako temelj prilagodljivega imunskega sistema. Po prepoznavanju povzročiteljev okužbe se aktivirajo B in T celice, ki se diferencirajo v efektorske celice ali dolgožive spominske celice. Efektorski limfociti bodisi ojačajo prirojeni imunski odziv tako, da specifično ciljajo na patogene ali preko izločanja citokinov, ali povzročijo smrt okuženih in malignih gostiteljskih celic ali končajo imunski odziv, ko je izziv odpravljen. V kontekstu imunosenescence je klonska raznolikost B in T celic ogrožena in opaziti je znatno zmanjšanje sposobnosti odziva na cepiva in nove patogene povzročitelje. 9.T celice

Limfociti T so razdeljeni na pomožne celice CD4t T in citotoksične celice CD8t T in se aktivirajo s TCR-specifičnimi antigeni v procesu, ki vključuje stike med celicami. Citotoksične celice CD8t T prepoznajo maligne celice ali okužene celice in jih ciljajo na celično smrt z različnimi mehanizmi, vključno s proizvodnjo granzimov in perforinov, dveh glavnih pro-apoptotičnih dejavnikov. Pomožne celice CD4 in T imajo imunomodulatorne funkcije in so nadalje razdeljene na nešteto podskupin, vključno s Th1, Th2, Th9, Th17 in Treg, od katerih ima vsaka posebno skupino tarč imunskih celic in vzorec izražanja citokinov (slika 2) [88, 89].

Čeprav se domneva, da se določena stopnja naivne proizvodnje celic T ohrani do starosti, je sprejeto, da se glavni nabor celic Tr vzpostavi zgodaj v življenju. Med starostno atrofijo timusa pride do progresivnega zmanjšanja celičnosti timusa in izrazite izgube strukture tkiva. To spremlja eksponentno zmanjšanje timopoeze z razpolovno dobo pri ljudeh 16 let [9]. Zmanjšanje proizvodnje novih celic T s starostjo ima posledice za že obstoječo skupino naivnih celic T in za preostali imunski sistem.

Po eni strani postarane naivne celice T postanejo odgovorne za vzdrževanje kompartmenta v odsotnosti znatne proizvodnje celic T, zaradi česar preidejo v stanje, podobno deblu [91]. Po drugi strani stalna izpostavljenost novim patogenom ter pojav avtoimunskih motenj in kroničnih okužb povzroči povečan nabor klonsko razširjenih spominskih T celic na račun perifernega naivnega nabora T celic. To navsezadnje omejuje raznolikost TCR, duši sposobnost adaptivnega imunskega sistema, da se sooči z novimi in že obstoječimi izzivi, in je znak imunosenescence [3,92]. Staranje T-celic spremlja vrsta intrinzičnih okvar T-celic, ki vključujejo izčrpanost T-celic, obsežne genetske in epigenetske spremembe, oslabljeno signalizacijo TCR ter izgubo proteostaze in mitohondrijske homeostaze [92].cistanche Genghis KhanSirtuini prispevajo k T-celični biologiji (slika 6) in k ohranjanju zdravja v predelu T-celic na več ravneh: SIRT1 ima kompleksno vlogo pri uravnavanju odzivov T-celic, ki jih posreduje TCR, staranja in polarizacije celic T-celic; Izpad Sirt6 v celicah T povzroči sistemsko vnetje pri miših, visoke ravni izražanja SIRT7 pri raku dojke pa so povezane z izčrpanostjo celic T. Proporcionalna aktivacija celic T med imunskim odzivom je strogo odvisna od praga v signalizaciji TCR, ki določa, ali stimulirane celice T povzročijo učinkovit imunski odziv ali pa postanejo anergične. Ta prag je ključnega pomena za preprečevanje avtoimunosti in se lahko med staranjem neregulira [93,94]. Signalizacijo TCR skrbno v celoti nadzorujejo kostimulatorni ali korepresorski receptorji na plazemski membrani in znotrajcelični moduli, ki natančno uravnavajo intenzivnost signalizacije TCR. SIRTl se je izkazal kot pomemben dejavnik za prilagoditev odzivov celic T z uravnavanjem prekinitve signalizacije TCR (slika 6A in tabela 1). V odsotnosti SIRT1 je aktivacija celic T s protitelesi proti CD3 dovoljena ne glede na kostimulacijo CD28. Pri miših se celice Sirtl'T, stimulirane s TCR, nesorazmerno razmnožujejo, proizvajajo povečane ravni IL-2 in ne morejo vstopiti v anergijo, kar pomeni, da SIRTl negativno uravnava signalizacijo TCR in vivo [40,95]. Posledica tega je izguba tolerance v celicah Sirt1-/T. Dejansko, medtem ko naivne in aktivirane celice T kažejo podobne ravni izražanja SIRT1, je anergični T bistveno višji. Mehansko gledano SIRT1-posredovana prekinitev signalizacije TCR vključuje transkripcijski faktor AP-1, ki mora biti transkripcijsko aktiven, če želimo, da so efektorski odzivi celic T učinkoviti [95]. Acetilacija člana c-Jun heterodimera AP-1 je potrebna, da je aktiven, in SIRT1 dinamično uravnava acetilacijo c-Jun med aktivacijo TCR [95-97]Zato pri stimulaciji TCR, ko c -Jun doseže vrhove acetilacije, SIRTl sodeluje s c-Jun, da zmanjša njegove ravni acetilacije in s tem ugasne odziv TCR, ki ga posreduje AP-1-. Ena študija je pokazala, da SIRT1 deluje kot povratni modulator aktivacije T-celic in anergije, IL-2, ki lahko obrne anergijo v celicah T, zavira ekspresijo SIRTI tako, da prepreči vezavo FOXO3a na promotor Sirtl. To predstavlja verjeten mehanizem za obnovitev občutljivosti TCR [98].

(B) V celicah B pomanjkanje SIRTI povzroči znižane ravni MHC-II, kar ima za posledico oslabljeno navzkrižno predstavitev celic CD4*T [104]. SIRT1 je pomemben tudi za rekombinacijo preklapljanja razreda, saj zavira izražanje AID z deacetilacijo H3K9Ac in H3K14Ac na promotorju AID [46]. Nasprotno pa Sirt7-/vranične celice B kažejo pomanjkljivo rekombinacijo preklapljanja razreda [18]. Zbledele črte kažejo na starostno izgubo funkcije, komentarji v rdeči barvi pa na starostne spremembe. Slika, ustvarjena z BioRender.com. Pomanjkanje SIRT1 povzroči znižane ravni MHC-3, kar ima za posledico oslabljeno navzkrižno predstavitev celic CD4 in T [104]. SIRT1 je pomemben tudi za rekombinacijo preklapljanja razreda, saj zavira izražanje AID z deacetilacijo H3K9Ac in H3K14Ac na promotorju AID [46]. Nasprotno pa Sirt7-/vranične celice B kažejo pomanjkljivo rekombinacijo preklapljanja razreda [18]. Zbledele črte označujejo izgubo funkcije, povezano s starostjo, komentarji v rdeči barvi pa označujejo spremembe, povezane s starostjo. Slika, ustvarjena z BioRender.com.

Pri starih celicah T so različne nasprotujoče si študije poročale o povečanih in znižanih nivojih proteina SIRT1 in mRNA, kar kaže na obstoj kompleksne signalne mreže, ki v tem kontekstu ureja aktivnost SIRT1 (slika 6A). Med diferenciacijo celic T CD8t stimulacija IL-12 poveča acetilacijo histona in transkripcijski faktor, podoben transkripcijski faktor (BATF), bazični levcinski zadrgi ATF. BATF sodeluje s c-Junom pri zatiranju transkripcije gena SIRTI, kar zagotavlja visoko stopnjo acetilacije histona na T-bet promotorju, da spodbudi povečano proizvodnjo ATP in diferenciacijo celic T v efektorske celice [99]. Stopnja izražanja BATF je višja v starih celicah CD4 plus T, dostopnost motivov za vezavo BATF pa se povečuje s starostjo celic CD8 plus T [105]. Ta opažanja kažejo, da lahko znižana regulacija SIRT1 poveže aktivacijo celic T s staranjem celic T[106]. V skladu s tem modelom Sirtl/miši razvijejo spontano avtoimunost, kar kaže, da je lahko vloga SIRT1 pri vzdrževanju periferne tolerance pomembna za preprečevanje tega vzorca imunosenescence T [107]. Pri starejših ljudeh je ekspresija SIRT1 v mononuklearnih celicah periferne krvi bistveno zmanjšana, vendar ni znano, ali je to posledica nenormalne epigenetske regulacije lokusa SIRT1 in ali pomembno vpliva na odzivnost celic T [108].

Med staranjem T-celic je opisano tudi, da znižanje regulacije mikroRNA miR-18la v ostarelih naivnih in spominskih celicah T vpliva na ravni SIRT1. miR-18la natančno nastavi aktivacijo celic T z uravnavanjem izražanja proteinov, ki vplivajo na intenzivnost in izid signalizacije TCR. V starih človeških celicah T zmanjšana regulacija miR-18la poveča izražanje več regulatorjev negativne povratne informacije signalizacije TCR, vključno s SIRT1, s čimer se dvigne prag aktivacije celic T in zmanjša občutljivost celic T [100]. Predvsem inhibicija ali utišanje SIRTl v ciklično starih človeških celicah T ne samo obnovi napredovanje celičnega cikla, ampak tudi zmanjša njihov replikacijski stres [109]. To je v nasprotju z opazovanji v primarnih mišjih fibroblastih, pri katerih je odsotnost SIRTl povezana z nenormalno replikacijo DNK [110].

Na splošno te študije kažejo, da je izražanje SIRTI strogo kalibrirano za zagotavljanje ustreznih T-celičnih odzivov in da lahko deregulacija SIRT1 v starih T-celicah poveča nagnjenost k večji odzivnosti T v primeru znižane regulacije SIRT1 in k slabim odzivom T-celic v primeru povečane regulacije SIRT1 .

Kopičenje terminalno diferenciranih celic CD8*CD28 T je še en znak imunosescence in SIRT1 je bil povezan s staranjem teh celic [1,112]. V odsotnosti kostimulacije CD28 so celice CD8*CD28 T zelo citotoksične, izražajo vnetne citokine in pridobijo značilnosti replikativnega staranja [113]. Med staranjem je SIRT1 podvržen razgradnji, ki jo posreduje avtofagija, v več mišjih organih, vključno z vranico in timusom. V starih CD8 in CD28 spominskih celicah T je SIRT1 znižan na ravni beljakovin, pri čemer je transkripcija SIRT1 nespremenjena, inhibicija avtofagne razgradnje pa obnovi številčnost SIRT1 [49]. Do podobnih ugotovitev so prišli Jeng in sodelavci, ki so opazili, da imajo človeške celice CD8 plus spominske T in, še bolj vidno, terminalno diferencirane celice T CD8*CD28 dramatično znižane ravni beljakovin SIRT1 (vendar ne SIRT6 ali SIRT7), brez kakršne koli spremembe v njegov genski izraz. Mehansko gledano izguba SIRT1 poveča proteasomsko razgradnjo njegove tarče FOXOl in s tem poveča glikolitično zmogljivost in citotoksične efektorske funkcije teh spominskih celic T (slika 6A) [102]. Nedavno so poročali, da FOXOl preprečuje staranje in negativno uravnava aktivacijo in terminalno diferenciacijo v celicah CD8 plus T [114]. Zato bi lahko izguba SIRT1 med zadnjimi stopnjami diferenciacije CD8 plus T celic prispevala k vnetju s spodbujanjem kopičenja aktivnih in visoko citotoksičnih CD8t T celic. V nasprotju s protivnetnimi vlogami, ki se na splošno pripisujejo sirtuinom, se je pokazalo, da SIRT1 prispeva k splošnemu provnetnemu fenotipu z zaviranjem aktivnosti Treg. To je pomembno, ker se aktivirani Tregs kopičijo na obrobju pri starejših posameznikih, verjetno zaradi pro-vnetnega konteksta, ki ga določa starost [45,15,16]. Zaradi deacetilacije FOXP3 s SIRT1 je bolj nagnjen k proteasomski razgradnji, s čimer se zmanjša supresivna funkcija Treg v testih supresije in vitro. Nasprotno pa inhibicija sirtuina z NAM bistveno poveča frekvenco celic Treg in njihovo delovanje in vitro (tabela 1) [43,44]. Poleg tega specifična delecija Sirtl v celicah FOXP3 plus poveča ravni FCXP3 in funkcijo Treg in vivo, s čimer se izboljša preživetje pri presadkih alogenskega presadka [118]. Kot nadaljnji dokaz, da SIRT1 spodbuja provnetne T-celične fenotipe, je bilo ugotovljeno, da je SIRT1 vključen v diferenciacijo celic Th17. To so celice CD4 in T, ki imajo pomembno vnetno funkcijo pri bakterijskih in glivičnih okužbah in so bile povezane z več boleznimi, povezanimi z vnetji. SIRT1 se poveča med diferenciacijo Th17 in deacetilira osrednji transkripcijski faktor Th17 RORyt, da optimizira njegovo transkripcijsko aktivnost, tako da inhibicija SIRT1 zavira diferenciacijo in funkcijo Th17 [101]. Nasprotno pa 5SIRT1 uravnava acetilacijo STAT3, da določi njegovo celično porazdelitev. Aktivacija SIRT1 z različnimi agonisti (tabela 1) zmanjša translokacijo STAT3 v jedro in posledično poslabša transkripcijo ciljnega RORC STAT3 (ki kodira RORy), s čimer blokira diferenciacijo Th17 [41]. SIRT1 nato negativno uravnava ravni RORy, hkrati pa povečuje svojo transkripcijsko aktivnost. Ali je treba ti dve nasprotujoči si funkciji uravnotežiti za nadzor generacije Th17 in ali je to odvisno od konteksta, ostaja neraziskano. Nazadnje je bil SIRT1 opisan tudi kot negativno reguliranje diferenciacije celic CD4t T v celice Th9 preko mehanične tarče mehanizma, odvisnega od rapamicina (mTOR)-HIF1 - [103]. Čeprav vloga SIRT1 v efektorskih celicah T pomočnicah med staranjem še ni bila raziskana, ugotovljen pomen SIRT1 pri odločanju o usodi med diferenciacijo celic T pomočnic kaže, da deregulirano izražanje in aktivnost SIRT1- verjetno vplivata na neravnovesje v CD4 plus T celične subpopulacije, ki jih opazimo na začetku staranja in bolezni.

V dokumentu, ki preučuje spremembe izražanja genov, ki se pojavljajo med imunogeneracijo pri podganah, je bilo ugotovljeno, da so ravni proteina SIRT2 znatno zmanjšane v vranici in, bolj izrazito, v timusu starih podgan. To je bilo v nasprotju z dejstvom, da je stari timus pokazal tudi zmanjšane ravni ciljnega SIRT2 H4K16Ac [18]. Na splošno je bila hipoacetilacija H4K16Ac prej povezana z replikativnim staranjem in je bilo ugotovljeno, da je relativno šibka v več starih mišjih tkivih. Avtorji so predlagali verodostojno razlago za nižje ravni SIRT2 in H4K16Ac, pri čemer je bila za hipoacetilacijo H4K16 odgovorna šibkejša povezava MOF, glavne H4K16-acetiltransferaze, z jedrsko lamino [119].

Spremembe v metilaciji DNA in izguba tihih heterokromatinskih regij med staranjem, zlasti v imunosenescenci, so epigenetske motnje, ki se najpogosteje pojavljajo s starostjo. V tem kontekstu je znano, da je oznaka heterokromatina H3K9me3 pri starejših ljudeh šibkejša. Čeprav se zdi, da so spremembe, odvisne od starosti, odvisne od konteksta in vrste, so nižje ravni H3K9me3 opažene tudi v vranicah starih podgan, ki kažejo sočasno znižanje ravni H3K9 metiltransferaze SUV39H1 [118]. Dejansko dvojni izločitev Sua39hl in Suv39h2 povzema številne napake imunosenescence pri miših, vključno z involucijo timusa, zmanjšano proizvodnjo limfocitov, višjim razmerjem spomin/naivne celice in več HSC, ki se pripravljajo proti mieloidni liniji. Poleg tega se je pokazalo, da regulacija H3K9me3 s SUV39H1 določa odločitve o usodi v naivnih celicah CD8 plus T. V odsotnosti SUV39H1 celice CD8 plus T ne morejo zatreti transkripcijskih programov spomina in zato oslabijo sposobnost pridobivanja efektorskih funkcij. Namesto tega se višji odstotek celic CD8 plus T razvije v spominske celice T, kar ima za posledico trajno preživetje in povečan dolgoročni spomin. Zato se zdi, da je H3K9me3, posredovan s SUV39H1-, pomemben za utišanje spominskih programov ob aktivaciji v celicah T, kar lahko vpliva na zmanjšanje naivnega repertoarja, opaženega med staranjem [120].

Od številnih vlog, ki jih imajo sirtuini pri vzdrževanju heterokromatina v neimunskih celicah, je SUV39Hl ena ključnih tarč SIRT6 in SIRT1, kar kaže, da so lahko pomembni tudi za uravnavanje H3K9me3 v imunskih celicah. SIRT6 posreduje pri monoubikvitinaciji SUV39H1, kar preprečuje njegovo vezavo na kromatin in s tem njegovo aktivnost metilacije H3K9 [68]. Nasprotno pa SIRT1 neposredno uravnava funkcijo SUV39H1 z deacetilacijo. V odsotnosti SIRT1 je aktivnost SUV39H1 dramatično oslabljena, kar povzroči izgubo žarišč H3K9Ac in heterohomatinskega proteina 1 (HPlo) ter posledično destabilizacijo heterokromatina [11].

Končno je SIRT6 vključen tudi v imunosenescenco in vnetje, saj uravnava vnetne odzive celic T. Temeljne študije o vlogi SIRT6 pri staranju so pokazale, da so Sirt6/miši pokazale resen progeroidni fenotip, ki je vključeval globoko limfopenijo in umrl v prvem mesecu življenja. Vendar pa so se limfociti Sirt6/normalno razvili v testih konkurenčne presaditve, kar kaže na fenotip, ki je zunaj celice [25]. Kasnejša študija je poročala o obsežnem večorganskem vnetju pri miših Sirt6/miši, najbolj izrazito v njihovih jetrih. Histološka analiza je pokazala močno infiltracijo celic CD3 plus T in v manjši meri F4/80 plus makrofagov [121]. V tej študiji je ciljna delecija Sirt6 v celicah T ali v mieloidni liniji, vendar ne v hepatocitih, rekapitulirala vnetni in fibrotični fenotip v jetrih, kar kaže, da SIRT6 uravnava vnetje na avtonomen način imunskih celic. Medtem ko SIRT7 ni bil eksplicitno raziskan v kontekstu imunosescence, so Huo in sodelavci poročali, da so visoke ravni izražanja SIRT7 v celicah raka dojke povezane s slabo prognozo, izčrpanostjo celic T in infiltracijo provnetnega M{20}}tipa makrofagov [122], kar kaže, da lahko aktivnost SIRT7 prispeva k vnetju in škoduje homeostazi celic T med staranjem.

Ta članek je izvleček iz Genes 2021, 12, 1856. https://doi.org/10.3390/genes12121856 https://www.mdpi.com/journal/genes