Ядрени сиртуини и стареенето на имунната система, част 2

Моля свържете сеoscar.xiao@wecistanche.comза повече информация

4. Моноцити и макрофаги

Макрофагите се намират във всички тъкани на тялото [59]. Те са критични за тъканната хомеостаза по време на развитието на специфични за контекста функции, какъвто е случаят с алвеоларните макрофаги в белия дроб или микроглиалните клетки в централната нервна система.

В допълнение към техните тъканно-специфични роли, макрофагите също са добре известни със способността си да фагоцитират патогени, което води до представяне на антиген и възпаление. Макрофагите произхождат от еритро-миелоидни прекурсори по време на ранното развитие на ембриона или от инфилтриращи моноцити в зряла възраст. Макрофагите, получени от ембриони и моноцити, са способни да поддържат своето изобилие чрез самообновяване, когато е необходимо. Макрофагите реагират на околната среда, което води до придобиване на спектър от функционални състояния. При антигенна стимулация, макрофагите се активират и поляризират в про- или противовъзпалителен фенотип, така наречените класически активирани Ml и алтернативни M2 макрофаги, съответно. Ml макрофагите изпълняват цитотоксични и провъзпалителни функции за увреждане на тъканите, докато M2 макрофагите са важни за разрешаването на възпалението и възстановяването на тъканите. Функцията на макрофагите се променя при възрастни гостоприемници, което води до лоши резултати след инфекции и тъканна дегенерация [60]. Фенотипните характеристики на старите макрофаги може да се различават в зависимост от популацията на макрофагите, но много проучвания показват, че макрофагите от стари гостоприемници имат нарушен фагоцитен капацитет и са изкривени към по-провъзпалителен фенотип. Изчерпването на макрофагите при възрастни мишки при прилагане на имунотерапия е свързано с намалено производство на провъзпалителни цитокини и преживяемост [61]. По подобен начин насочването към макрофаги при възрастни мишки подобрява структурата на периферните нерви и мускулната ефективност [62]. Заедно тези данни показват, че дерегулацията на макрофагите с възрастта е основен фактор за цялостното стареене на организма.

Различни линии на доказателства показват, че ядрените сиртуини поддържат имуносупресивни функции и свързаните с М{0}} отговори (Фигури 2 и 4). Например, експресията на SIRT6 се увеличава в миши BM макрофаги при М2-поляризиращи условия [55]. По подобен начин експресията на SIRT2 намалява в микроглията на мишка при LPS стимулация, което индуцира Ml поляризация [56].цистанчен холестеролСиртуините поддържат биологията на макрофагите на много нива, включително тяхната клетъчна диференциация, самообновяване, поляризация и активиране. Нивата на протеини SIRT1 и SIRT2 се увеличават по време на диференциацията на човешки моноцити до макрофаги и тяхното инхибиране с канабинол (Таблица 1) или дефицит подтиква развитието на провъзпалителен фенотип [46]. SIRT1 и SIRT2 предотвратяват преждевременната експресия на провъзпалителни гени чрез контрола на тяхната хроматинова структура. Механично, SIRT1 и SIRT2 взаимодействат с ензима ДНК метилтрансфераза 3B (DNMT3B), за да насърчат ДНК метилирането в допълнение към ограничаването на отлагането на H3K4me3 и H3K27ac [47]. Произведени от BM макрофаги от мишки Sirt6W LysM-Cre, в които генът SIRT6 е специфично изтрит в миелоидните клетки, имат повишени нива на експресия на провъзпалителни цитокини, включително интерлевкин (IL) -6, тумор некрозис фактор (TNF-) и интерферон (IFN-) и повишени миграционни способности в сравнение с WT контролите, но не е известно дали това се дължи на нарушена клетъчна диференциация[55].

Активностите на SIRT1, SIRT2, SIRT6 и SIRT7 също са важни за баланса на поляризацията на макрофагите (Фигура 4), която зависи от специфични стимули и сигнални събития надолу по веригата [66]. M1 поляризацията се случва в отговор на тригери като LPS или IFN-y и силно зависи от транскрипционния фактор на ядрения фактор-kB(NF-KB), главен регулатор на възпалението и свързаните с възрастта пътища [13,66]. M2 поляризацията се индуцира от стимули като IL-4 или ⅡL-10 и използва различни каскадни сигнали, включително сигнален преобразувател и активатор на транскрипция 6(STAT6) и активиране на пероксизомен пролифератор-активиран рецептор y (PPARy). Много проучвания показват, че SIRT1, SIRT2 и SIRT6 ограничават възпалението на макрофагите чрез регулиране на NF-kB [55,57,58]. SIRT1, SIRT2 и SIRT6 нокаутирани BM макрофаги показват хиперацетилиране на NF-kB p65 субединицата, което повишава нейната транскрипционна активност и повишена експресия на NF-kB целеви гени, включително IL-6, TNF-a и IL{ {34}} . Биохимичното и функционално взаимодействие на SIRT1, SIRT2 и SIRT6 с NF-kB е добре документирано в много типове клетки [13,65,67], което предполага, че подобни механизми на регулиране на NF-kB могат да съществуват в макрофагите. В HeLa клетки, SIRT6: заглушава експресията на NF-kB, насочени към гени чрез деацетилиране на H3K9ac [13].Cistanche deserticola странични ефектиВ допълнение, в 293F клетки, SIRT6 насърчава експресията на NF-KB репресора, IkBa (ядрен фактор на капа лек полипептиден генен енхансер в В-клетките инхибитор, ), чрез механизъм, който включва моноубиквитиниране на цистеин на хистон метилтрансфераза SUV39H1, което води до в неговата дисоциация от IkBa генния промотор и, следователно, генното активиране [68]. В миши ембрионални фибробласти SIRT2 директно деацетилира p65 субединицата на NF-kB при лизин 310, потискайки неговата транскрипционна активност [67]. SIRT2 деацетилира H4K16ac по време на G2/M прехода, но дали SIRT2 епигенетично регулира NF kB таргетни гени по време на възпаление или при подобни условия не е проучено. И накрая, съобщава се, че експресията на SIRT7 намалява в зависимост от възрастта в левкоцитите от здрави пациенти. В моноцитната THP-1 клетъчна линия, РМА-медиираната диференциация на моноцити към макрофаги повишава експресията на SIRT7, докато свръхекспресията на SIRT7 увеличава маркерите на диференциация в нестимулирани THP-1 клетки [64].

Моля, щракнете тук, за да научите повече

SIRTI и SIRT2 също играят важна роля в активирането на микроглията и възпалението на мозъка, което има значителни последици за зависимите от възрастта невродегенеративни заболявания [56,69]. Свръхекспресията на SIRT1 в микроглиални клетки също предпазва нервните клетки от смърт, предизвикана от амилоид-пептид, невротоксичен път, свързан с патогенезата на болестта на Алцхаймер [69]. Sirt2/мишки и SIRT2 KD микроглиални клетки, заразени с LPS, имат по-силен микроглиален провъзпалителен отговор, включително по-високи нива на секреция на цитокини и производство на свободни радикали и клетъчна смърт [56]. На молекулярно ниво SIRT1 и SIRT2 проявяват своите противовъзпалителни свойства чрез понижаване на активността на NF-kB. Ензимните способности на SIRT2 се модулират чрез фосфорилиране и отсъствието на тази пост-транслационна модификация на серин S331 на SIRT2 предотвратява ацетилирането на NF-kB в микроглиалните клетки. Наистина, свръхекспресията на фосфорно-резистентния SIRT2 S331A мутант, но не и на фосфо-миметичния SIRT2 S331D мутант, в микроглията води до намалено ацетилиране на p65 субединица при лизин 310, което вероятно води до заглушаване на NF-kB целевия ген.

Въпреки че макрофагите са терминално диференцирани клетки, те имат способността да се самоподдържат чрез локална пролиферация, независимо от диференциацията на хематопоетичните прекурсори, характеристика, обикновено свързана със стволовите клетки [70]. SIRT1 участва в самообновяването на макрофагите чрез контролиране на прогресията и пролиферацията на клетъчния цикъл [42].cistanche дозировка redditSIRT1 KD макрофагите са по-малко ефективни при анализи за образуване на колонии и показват спиране на Gl клетъчния цикъл, което е свързано с понижаване на Myc, нарушено фосфорилиране на E2 фактор (E2F) и повишена ядрена транслокация на FOXOl транскрипционен фактор. Съответно, дефицитът на SIRT1 води до генно заглушаване на пътищата Myc и E2F, които играят важна роля в самообновяването, и регулиране на тези пътища, включващи FOXO фактори, за които е известно, че предизвикват спиране на клетъчния цикъл. Подобен фенотип се наблюдава при макрофаги, третирани с NAM (Таблица 1), което повдига възможността други сиртуини също да участват в процеса на самообновяване.

Cistanche може да спре стареенето

Въпреки добре установената противовъзпалителна роля на сиртуините, само едно проучване е насочено към техния принос към стареенето на макрофагите и развитието на свързани с възрастта заболявания. Наличието на стареещи клетки в остарелите тъкани насърчава поляризацията и активирането на макрофагите M1, което води до възпаление на тъканите и компрометирана инсулинова сигнализация [71] Наистина, хронично нискостепенно възпаление при възрастните хора е свързано с инсулинова резистентност и диабет [72]. В това отношение е доказано, че миелоидният SIRT2 предпазва от непоносимост към глюкоза чрез контролиране на свързаното с възрастта възпаление [63]. Как SIRT2 регулира този процес се обяснява с функционалното му взаимодействие с NLRP3 инфламазома (Фигура 4), както също се съобщава в HSCs. В макрофагите SIRT2 взаимодейства и деацетилира NLRP3 скелетния протеин, за да потисне сглобяването и активността на инфламазомата на NLRP3. Важно е, че нивата на SIRT2 намаляват с възрастта в макрофагите във връзка с повишено ацетилиране и активиране на NLPR3. В допълнение, бялата мастна тъкан, предварително култивирана съвместно със стари макрофаги, показва нарушено инсулиново сигнализиране в сравнение с млади контроли, които могат да бъдат спасени със стари макрофаги, трансдуцирани със SIRT2 или с конститутивна деацетилирана NLPR3 форма. Това проучване подчертава оста SIRT2-NLPR3 в макрофагите като интересна цел за обръщане на свързаното с възрастта възпаление и подобряване на глюкозната хомеостаза.

5. Еозинофили

Еозинофилите играят важна роля в защитата срещу хелминтни паразитни инфекции и алергични възпаления, като алергичен ринит и астма. Други роли включват клетъчен метаболизъм, термогенеза и антитуморни реакции. Еозинофилите се произвеждат в костния мозък в присъствието на IL-5, процес, който критично зависи от транскрипционния фактор GATA-1 [73]. При хора и мишки, последните доказателства показват, че честотите на еозинофилите намаляват в бялата мастна тъкан на старите гостоприемници [74]. Този зависим от възрастта спад в изобилието на еозинофили е свързан с появата на възпаление и развитието на различни свързани с възрастта състояния, включително слабост и нарушен имунен отговор към имунизацията. Важно е, че прехвърлянето на млади еозинофили в реципиенти на възрастни мишки намалява системното нискостепенно възпаление, подобрява физическото представяне и имунната диференциация и активност, подчертавайки ролята на младите еозинофили като подмладяващи агенти.

Нашите познания за ролята на сиртуините и еозинофилите са много ограничени (Фигури 2 и 5). Има само един доклад, описващ функционалното взаимодействие между тях (Фигура 5A)[75]. Някои доказателства обаче сочат, че сиртуините играят важна роля в биологията на еозинофилите. Например реакцията на увреждане на ДНК е процес, който е тясно свързан с активността на ядрения сиртуин [76] и е известно, че е по-силен в еозинофилите, отколкото в други вродени имунни клетки [77]. SIRT6 е важен за диференциацията и функцията на еозинофилите [75]. In vitro диференциацията на BM клетки в еозинофили се променя в отсъствието на SIRT6. В допълнение, медиираната от еозинофил M2 макрофагова поляризация, процес, който зависи от секрецията на еозинофил IL-4, също е нарушена в присъствието на еозинофили Sirt67. SIRT6 регулира изобилието и активността на GATA-1, транскрипционен фактор, необходим за обвързване и диференциация на еозинофилната линия [73]. Интересно е, че SIRT6 насърчава транскрипционната активност на GATA-1, независимо от неговата ензимна активност. SIRT6 образува троен комплекс с GATA-1 и p300 за положително регулиране на активността на GATA-1, така че е възможно SIRT6 да действа като скелетен протеин за набиране на p300 ацетилтрансфераза към този комплекс. Подобно на това, което се случва при възрастни гостоприемници, след излагане на студ, миелоидните.Sirt6-мишки имат по-ниски честоти на еозинофили в бялата мастна тъкан, отколкото мишките WT. Адаптивната термогенеза изисква производство на цитокини, включително IL-4 от еозинофили, което води до поляризация на М2 макрофаги и на свой ред улеснява покафеняването на белите адипоцити и генерирането на топлина. Въпреки че това проучване разглежда ролята на еозинофила SIRT6 в активността на кафявите адипоцити, трябва да се отбележи, че депата и функцията на кафявата мастна тъкан намаляват при възрастните хора [78], което предполага нови пътища за разбиране на механизмите на стареене на организма и тяхната потенциална връзка с еозинофила SIRT6 .

диференциация, вероятно чрез GATA-1 стабилизиране и активиране [75]. (B) SIRT2 повишава медиираната от NK клетки цитотоксичност спрямо клетките на хепатоцелуларен карцином, но основният rnolecular механизъм остава предимно неизвестен [79]. (C) В DCs, SIRT1 регулира експресията на цитокини с важни последствия за последваща Th диференциация [80-82]. SIRT1 насърчава диференциацията на Treg чрез продуциране на TGF- 1 по HIF1- зависим начин. SIRT1 също насърчава диференциацията на Th17 чрез деацетилиране на IRF1, като по този начин ограничава свързването му с il-27p28 промотора и заглушава неговата експресия. Освен това, в отговор на зимозан, SIRT1 се набира към промотора на гена il-12a, за да потисне неговата експресия и да ограничи диференциацията на Th1. (D) SIRT6 е необходим както за DC диференциация, така и за узряване, но включените молекулярни механизми не са проучени [48].

6.NK клетки

NK клетките са цитотоксични лимфоцити с важна роля във вродения имунитет срещу инфектирани с вируси клетки и тумори. NK клетките секретират перфорини и гранзими и експресират лиганди за клетъчна смърт на тяхната повърхност, за да индуцират апоптоза на целевите клетки. В допълнение, NK клетките секретират различни провъзпалителни цитокини, включително TNF-x и IFN-, които имат важна роля в поддържането и усилването на имунните отговори чрез активиране на макрофаги и дендритни клетки. При възрастните хора отделението за NK клетки е свързано с увеличаване на зрелите дългоживеещи циркулиращи NK клетки [83]. Въпреки това увеличение, цитотоксичността, медиирана от NK клетките, включително секрецията на гранули и медиираното от рецептора на смъртта убиване, е нарушена, което води до слаб отговор на вируси и увеличаване на развитието на рак. Ролята на сиртуините във функцията на NK клетките е малко проучена (фигури 2 и 5). Нивата на експресия на човешки SIRT1 са високи в старите NK клетки [84]. По-специално, нивото на експресия на SIRT1 е значително по-високо в човешките NK клетки на субекти на възраст над 85 години, отколкото при възрастни и млади хора на средна възраст от 75 и 21 години, съответно. По подобен начин нивата на протеина на топлинния шок 70 (HSP70), протеин с важна роля в сгъването на протеини и ефектор надолу по веригата на активността на SIRT1 при контрола на качеството на протеина [85], също са високи при възрастни хора на възраст над 85 години. В същата група, супероксид дисмутаза 2 (SOD2), основен антиоксидантен ензим, регулиран от SIRT1 в много клетки [86], също е силно експресиран в активирани NK клетки.ползи от екстракта от цистанчеПо-нататъшното изследване може да ни помогне да разберем ролята на SIRT1 в старите NFK клетки и да покаже дали SIRT1 има функционална връзка с HSP70 и SOD2.

SIRT2 насърчава активността на чернодробните NK клетки в отговор на хепатоцелуларен карцином (Фигура 5B) (HCC)[79]. Експресията на SIRT2 специфично се увеличава в чернодробните NK клетки от HCC. индуцирани мишки, където той насърчава активността на NK клетките. SIRT2-свръхекспресиращите NK клетки секретират по-високи провъзпалителни цитокини, цитотоксични гранули и имат повишена туморицидна активност, докато SIRT2 KD уврежда цитотоксичната активност на NK клетките. Активността на SIRT2 е свързана с повишено фосфорилиране на извънклетъчно регулирана киназа 1/2 (Erk1/2) и p38, два сигнални пътя, важни за активността на NK клетките. Въпреки значението на SIRT2 за медиирания от чернодробните NK клетки антитуморен отговор, ролята на този сиртуин в стареенето на NK клетките все още не е проучена. 7. Дендритни клетки

Дендритните клетки (DC) са антиген-представящи клетки, които имат важна роля в адаптивния имунитет и поддържането на самопоносимост. В стационарно състояние дендритните клетки са силно фагоцитни и непрекъснато представят собствени антигени, за да ограничат реактивността на Т клетките. При инфекция, DC узряват, което води до повишена експресия на костимулаторни рецептори, включително CD80, CD86 и MHC-II молекули, секреция на провъзпалителни цитокини и в Т-клетъчно праймиране. Основните дендритни подтипове включват конвенционални дендритни клетки (cDCs) с миелоиден произход и плазмоцитоидни дендритни клетки (pDCs), които произхождат от лимфоиден прекурсор. Стареенето причинява големи промени в DC активността. Най-общо казано, докато DCотговорът към патогените е намален, има повишена реактивност към собствените антигени и повишена експресия на провъзпалителни цитокини, които допринасят за нарушаване на толерантността и възпаление [87].

Докато SIRT1 е незаменим за DC диференциация и узряване, DC SIRT1 е от голямо значение за поддържане на баланса на Th-медиираните имунни отговори (Фигури 2 и 5). Наистина, експресията на SIRT1 се увеличава в DCs при стимулация на Toll-подобен рецептор (TLR) при хора и мишки и неговата делеция при мишки води до променена Т-клетъчна поляризация [80,81] Въпреки това, няколко изследователски групи съобщават за контрастиращи роли на SIRT1 в това клетъчен тип (Фигура 5C). Янг и колеги откриха, че DC SIRT1 насочва производството на Th17 клетки, Т клетъчна подгрупа с възпалителни свойства, чрез ограничаване на производството на IL-27, противовъзпалителен цитокин, който потиска диференциацията на Th17 . Наистина, Sirt10 CD110-Cre мишки, в които SIRT1 е специално изтрит в DC, имат по-нисък процент Th17 клетки. На молекулярно ниво SIRT1 взаимодейства и деацетилира интерферон регулаторен фактор 1 (IRF1), транскрипционен фактор, свързан с експресията на IL-27. IL-27 е протеинов хетеродимер, съставен от субединици p28 и Epstein-Barr-индуциран ген 3(EBI3)SIRT1-зависимо деацетилиране на IRF1 намалява свързването на IRF1 към генния промотор на il-27p28, в резултат в неговото заглушаване, което води до намалено производство на IL-27 и насърчаване на диференциацията на Th17. Използвайки подобен миши модел на делеция на Sirt1 в DCs, Liu и колеги съобщават, че DC SIRT1 диктува баланса на производството на Thl и регулаторни Т (Treg) клетки при DC стимулация, без промяна в Th17 линията. Мишки със Sirt1/DC имат по-високи проценти на IFNyt Т клетки и секреция на IFNy и по-ниски проценти на FOXP3 плюс Т клетки и нива на FOXP3 иРНК. В това проучване SIRT1 регулира производството на IL-12 и TGF{{40} }, два отличителни цитокина за Thl и Treg диференциация, съответно по зависим от хипоксия фактор a (HIFla) начин. В човешки DCs, SIRT1 също така ограничава производството на IL-12p70 в отговор на зимозан, TLR2 стимул, участващ в имунотолерантността и Thl цитокинова регулация [82]. IL-12p70 е хетеродимер на р35 и р40 субединици, които са кодирани съответно от гените IL-12a и IL-12b. Механично, зимозан подтиква SIRT1 набиране към IL-12генен промотор, което води до уплътняване на хроматина в нуклеозома 1 и деацетилиране на хистон, което ограничава експресията на IL-12p35. Като цяло, тези проучвания показват, че SIRT1 е основен регулатор на производството на цитокини в DCs и има важни последици за последващото генериране на подгрупа на Т клетки.

При хора и мишки SIRT6 участва в диференциацията и узряването на дендритни клетки (Фигура 5D) [48]. В сравнение с WT контролите, Sirt6/мишките имат по-малко cDC прекурсори в костния си мозък. В допълнение, in vitro диференциацията и узряването на миши DC от BM клетки са нарушени в отсъствието на SIRT6. По-удивителни резултати са получени в човешки модел на генериране на cDC, при който инхибирането на SIRT6 с инхибитор на S6 (Таблица 1) сериозно уврежда диференциацията на моноцитите в DC. От фенотипна гледна точка миши DCs, получени от Sirt6//BM, са по-малко зрели, както е измерено чрез намалена експресия на CD86,CD80 и MHCII, повишен ендоцитен капацитет и намалена способност за стимулиране на лимфоцитна пролиферация. Важно е, че взаимодействието на TLR с LPS в DCs, получени от Sirt6/BM, води до повишени проценти на клетки, произвеждащи TNF-o- и IL-6-, което предполага, че SIRT6 фино настройва производството на цитокини в тези клетки. Като цяло, това проучване подчертава важната роля на SIRT6 в DCs и предполага, че липсата на SIRT6 при възрастни DC може да бъде частично отговорна за слабите имунни отговори и възпалението. 8. Адаптивен имунитет

Докато вродената имунна система разпознава ниско специфични повтарящи се мотиви, присъстващи в широк спектър от патогени и увредени гостоприемни клетки, адаптивната имунна система е забележителна с високата си степен на антигенна специфичност. В и Т лимфоцитите, двата клетъчни члена на адаптивния имунитет, се генерират в костния мозък (Фигура 2), въпреки че Т клетъчните прогенитори впоследствие мигрират в тимуса, за да завършат узряването си. Зрелите В и Т клетки циркулират в кръвния поток и лимфната система и двете експресират В клетъчни рецептори (BCRs) или Т клетъчни рецептори (TCRs) в техните мембрани, които се повишават, за да разпознаят почти всички екзогенни или злокачествени антигени, като същевременно толерират собствените антигени. Следователно клоналното разнообразие на антигенната специфичност е крайъгълният камък на адаптивната имунна система. При разпознаване на инфекциозни агенти В и Т клетките се активират и се диференцират в ефекторни клетки или дългоживеещи клетки на паметта. Ефекторните лимфоцити или усилват вродения имунен отговор чрез специфично насочване към патогени или чрез секреция на цитокини, или индуцират смъртта на заразени и злокачествени клетки гостоприемници, или прекратяват имунния отговор, след като предизвикателството е елиминирано. В контекста на имуносеценцията, В и Т клетъчното клонално разнообразие е компрометирано и се наблюдава значително намаляване на способността да се реагира на ваксини и нови патогенни агенти. 9.T клетки

Т-лимфоцитите се подразделят на помощни CD4t Т и цитотоксични CD8t Т клетки и се активират от TCR-специфични антигени в процес, включващ контакти между клетка. Цитотоксичните CD8t Т клетки разпознават злокачествени клетки или инфектирани клетки и ги насочват към клетъчна смърт чрез различни механизми, включително производството на гранзими и перфорини, два основни проапоптотични фактора. Помощните CD4 плюс Т клетки имат имуномодулиращи функции и са допълнително разделени на безброй подгрупи, включително Th1, Th2, Th9, Th17 и Treg, всяка от които има отличителна група от имунни клетъчни цели и модел на експресия на цитокини (Фигура 2) [88, 89].

Въпреки че се смята, че определена степен на наивно производство на Т клетки се поддържа до старост, се приема, че основният пул от Tr клетки се установява рано в живота. По време на свързаната с възрастта атрофия на тимуса се извършва прогресивно намаляване на клетъчността на тимуса и изразена загуба на тъканна архитектура. Това е придружено от експоненциално намаляване на тимопоезата с полуживот от 16 години при хора [9]. Спадът в производството на нови Т-клетки с възрастта има последствия за съществуващия преди това наивен Т-клетъчен пул и за останалата част от имунната система.

От една страна, остарелите наивни Т-клетки стават отговорни за поддържането на компартмента при липса на значително производство на Т-клетки, което ги кара да навлязат в състояние, подобно на стволови [91]. От друга страна, непрекъснатото излагане на нови патогени и появата на автоимунни разстройства и хронични инфекции води до разширен пул от клонално разширени Т-клетки на паметта за сметка на периферния наивен Т-клетъчен пул. Това в крайна сметка ограничава разнообразието на TCR, намалява способността на адаптивната имунна система да се изправи срещу нови и съществуващи предизвикателства и е отличителен белег на имуносесенценция [3,92]. Стареенето на Т клетките е придружено от серия от дефекти, присъщи на Т клетките, които включват изчерпване на Т клетките, обширни генетични и епигенетични промени, нарушено TCR сигнализиране и загуба на протеостаза и митохондриална хомеостаза [92].цистанче чингис ханСиртуините допринасят за Т-клетъчната биология (Фигура 6) и за запазването на здравния обхват в Т-клетъчното отделение на множество нива: SIRT1 има сложна роля, регулираща TCR-медиираните Т-клетъчни отговори, стареенето и поляризацията на помощните Т-клетки; Нокаутът на Sirt6 в Т клетките предизвиква системно възпаление при мишки, а високите нива на експресия на SIRT7 при рак на гърдата са свързани с изтощението на Т клетките. Пропорционалното активиране на Т клетките по време на имунния отговор зависи стриктно от прага в TCR сигнализирането, който определя дали стимулираните Т клетки предизвикват ефективен имунен отговор или дали стават анергични. Този праг е от решаващо значение за предотвратяване на автоимунитет и може да стане нерегулиран по време на стареенето [93,94]. TCR сигнализирането се контролира внимателно от костимулиращи или корепресорни рецептори на плазмената мембрана и от вътреклетъчни модули, които фино настройват интензивността на TCR сигнализирането. SIRT1 се очертава като важен фактор за регулиране на отговорите на Т клетките чрез регулиране на прекратяването на TCR сигнализиране (Фигура 6А и Таблица 1). В отсъствието на SIRT1, Т клетъчното активиране с анти-CD3 антитела е разрешено независимо от CD28 костимулация. При мишки, TCR-стимулираните Sirtl'T клетки непропорционално пролиферират, произвеждат повишени нива на IL-2 и не са в състояние да влязат в анергия, което предполага, че SIRT1 регулира негативно TCR сигнализирането in vivo [40,95]. На свой ред това води до загуба на толерантност в Sirt1-/T клетките. Наистина, докато наивните и активираните Т клетки показват подобни нива на експресия на SIRT1, това на анергичния Т е значително по-високо. Механично, SIRT1-медиирано прекратяване на TCR сигнализирането включва транскрипционния фактор AP-1, който трябва да бъде транскрипционно активен, ако Т клетъчните ефекторни отговори трябва да бъдат ефективни [95]. Ацетилирането на c-Jun члена на AP-1 хетеродимера е необходимо, за да бъде активен и SIRT1 динамично регулира c-Jun ацетилирането по време на TCR активиране [95-97] Следователно, при TCR стимулация, когато c -Jun пикове на ацетилиране, SIRT1 взаимодейства с c-Jun, за да намали нивата на ацетилиране и по този начин да потуши AP-1-медиирания TCR отговор Предоставяйки допълнително доказателство, че SIRT1 действа като модулатор за обратна връзка на активирането и анергията на Т клетките, едно проучване показа, че IL-2, който може да обърне анергията в Т клетките, потиска експресията на SIRTI, като предотвратява свързването на FOXO3a към промотора Sirtl. Това представлява правдоподобен механизъм за възстановяване на TCR чувствителността [98].

(B) В B клетки дефицитът на SIRTI води до намалени нива на MHC-II, което води до нарушено кръстосано представяне към CD4*T клетки [104]. SIRT1 също е важен за рекомбинация на превключване на класове, тъй като потиска AID експресията чрез деацетилиране на H3K9Ac и H3K14Ac в AID промотора [46]. Обратно, В-клетките на Sirt7-/слезката показват дефектна рекомбинация за превключване на клас [18]. Избледнелите линии показват свързана с възрастта загуба на функция, а коментарите в червено показват промени, свързани с възрастта. Фигура, създадена с BioRender.com. Дефицитът на SIRT1 води до намалени нива на MHC-Ⅱ, което води до нарушено кръстосано представяне към CD4 плюс Т клетки [104]. SIRT1 също е важен за рекомбинацията с превключване на класове, тъй като потиска AID експресията чрез деацетилиране на H3K9Ac и H3K14Ac в AID промотора [46]. Обратно, В-клетките на Sirt7-/слезката показват дефектна рекомбинация за превключване на клас [18]. Избледнелите линии показват свързана с възрастта загуба на функция, а коментарите в червено показват промени, свързани с възрастта. Фигура, създадена с BioRender.com.

При стари Т клетки различни противоречиви проучвания съобщават както за повишени, така и за понижени нива на SIRT1 протеин и иРНК, което показва съществуването на сложна сигнална мрежа, управляваща активността на SIRT1 в този контекст (Фигура 6А). По време на CD8t Т клетъчна диференциация, IL-12 стимулацията увеличава ацетилирането на хистони и транскрипционния фактор основен левцин цип ATF-подобен транскрипционен фактор (BATF). BATF си сътрудничи с c-Jun за потискане на транскрипцията на гена SIRTI, осигурявайки високо ниво на ацетилиране на хистони в T-bet промотора, за да стимулира повишеното производство на ATP и диференциацията на Т клетките в ефекторни клетки [99]. Нивото на експресия на BATF е по-високо в старите CD4 плюс Т клетки и достъпността на BATF свързващите мотиви се увеличава с възрастта на CD8 плюс Т клетките [105]. Тези наблюдения показват, че понижаването на SIRT1 може да съчетае Т клетъчното активиране със стареенето на Т клетките [106]. В съгласие с този модел, Sirtl/мишките развиват спонтанен автоимунитет, което показва, че ролята на SIRT1 в поддържането на периферната толерантност може да бъде важна за предотвратяване на този модел на Т имуносесенция [107]. При хора в напреднала възраст експресията на SIRT1 е значително намалена в мононуклеарните клетки на периферната кръв, но не е известно дали това се дължи на аберантна епигенетична регулация на локуса SIRT1 и дали има значително въздействие върху реакцията на Т клетките [108].

По време на стареенето на Т клетките също е описано, че понижената регулация на микроРНК miR-18la в остарелите наивни и паметови Т клетки влияе върху нивата на SIRT1. miR-18la фино настройва Т клетъчното активиране чрез регулиране на експресията на протеини, които влияят на интензивността и резултата от TCR сигнализирането. В старите човешки Т клетки, регулирането на miR-18la надолу засилва експресията на няколко регулатора на отрицателна обратна връзка на TCR сигнализация, включително SIRT1, като по този начин повишава прага на активиране на Т клетките и намалява чувствителността на Т клетките [100]. Трябва да се отбележи, че инхибирането или заглушаването на SIRT1 в циклично остарели човешки Т клетки не само възстановява прогресията на клетъчния цикъл, но също така намалява техния репликационен стрес [109]. Това е в контраст с наблюденията в първични миши фибробласти, при които отсъствието на SIRT1 е свързано с анормална репликация на ДНК [110].

Като цяло, тези проучвания показват, че експресията на SIRTI е строго калибрирана, за да осигури правилни отговори на Т клетките и че дерегулацията на SIRT1 в старите Т клетки може или да предразположи към повишена реакция на Т в случай на регулиране надолу на SIRT1 и към слаби отговори на Т клетки в случай на регулиране нагоре на SIRT1 .

Натрупването на терминално диференцирани CD8*CD28 Т клетки е друг отличителен белег на имуноостаряването и SIRT1 е свързан със стареенето на тези клетки [1,112]. При липса на CD28 костимулация, CD8*CD28 Т клетките са силно цитотоксични, експресират провъзпалителни цитокини и придобиват характеристики на репликативно стареене [113]. По време на стареенето SIRT1 претърпява медиирано от автофагия разграждане в множество миши органи, включително далака и тимуса. В остарели CD8 плюс CD28 Т клетки на паметта, SIRT1 се регулира надолу на протеиново ниво, като транскрипцията на SIRT1 е непроменена и инхибирането на автофагичното разграждане възстановява изобилието на SIRT1 [49]. Подобни констатации са получени от Дженг и колеги, които наблюдават, че човешките CD8 плюс Т-клетки на паметта и, по-видно, крайно диференцираните CD8*CD28 Т-клетки показват драстично намалени нива на SIRT1 (но не SIRT6 или SIRT7) протеинови нива, без никаква промяна в неговата генна експресия. Механично, загубата на SIRT1 засилва протеазомното разграждане на неговата мишена FOXOl и по този начин увеличава гликолитичния капацитет и цитотоксичните ефекторни функции на тези Т-клетки на паметта (Фигура 6А) [102]. Наистина, наскоро се съобщава, че FOXO1 предотвратява стареенето и отрицателно регулира активирането и терминалната диференциация в CD8 плюс Т клетките [114]. Следователно загубата на SIRT1 по време на най-новите етапи на диференциация на CD8 плюс T-клетки може да допринесе за възпаление чрез насърчаване на натрупването на активни и силно цитотоксични CD8t Т клетки. За разлика от противовъзпалителните роли, които обикновено се приписват на сиртуините, е доказано, че SIRT1 допринася за общ провъзпалителен фенотип чрез потискане на Treg активността. Това е уместно, тъй като активираните Tregs се натрупват в периферията при възрастни индивиди, вероятно поради провъзпалителния контекст, наложен от възрастта [45,15,16]. Деацетилирането на FOXP3 от SIRT1 го прави по-склонен към протеазомно разграждане, като по този начин намалява супресивната Treg функция в in vitro тестове за потискане. Обратно, инхибирането на сиртуин с NAM значително повишава честотата и функцията на Treg клетките in vitro (Таблица 1)[43,44]. Освен това, специфичната делеция на Sirtl в FOXP3 плюс клетки повишава нивата на FCXP3 и функцията на Treg in vivo, като по този начин подобрява оцеляването при трансплантации на алографт [118]. Като допълнително доказателство, че SIRT1 насърчава провъзпалителни Т клетъчни фенотипове, е установено, че SIRT1 участва в диференциацията на Th17 клетки. Това са CD4 плюс Т клетки, които имат важна възпалителна функция при бактериални и гъбични инфекции и които са свързани с няколко заболявания, свързани с възпаление. SIRT1 се регулира нагоре по време на Th17 диференциация и деацетилира централния Th17 транскрипционен фактор RORyt, за да оптимизира неговата транскрипционна активност, така че инхибирането на SIRT1 потиска както диференциацията, така и функцията на Th17 [101]. Обратно, 5SIRT1 регулира ацетилирането на STAT3, за да определи неговото клетъчно разпределение. Активирането на SIRT1 с различни агонисти (Таблица 1) намалява транслокацията на STAT3 към ядрото и на свой ред уврежда транскрипцията на STAT3 целевия RORC (който кодира RORy), като по този начин блокира диференциацията на Th17 [41]. След това SIRT1 регулира отрицателно нивата на RORy, като същевременно увеличава своята транскрипционна активност. Дали тези две противоположни функции трябва да бъдат балансирани, за да контролират генерирането на Th17 и дали това зависи от контекста, остават неизследвани. И накрая, SIRT1 също е описан като отрицателно регулиращ CD4t Т клетъчна диференциация в Th9 клетки чрез механистична цел на рапамицин (mTOR)-HIF1 -зависим механизъм [103]. Въпреки че ролята на SIRT1 в ефекторните хелперни Т-клетки по време на стареенето все още не е изследвана, установеното значение на SIRT1 в решенията за съдбата по време на диференциацията на хелперните Т-клетки предполага, че дерегулираната експресия и активност на SIRT1- вероятно засягат дисбаланса в CD4 плюс T клетъчни субпопулации, които се наблюдават в началото на стареенето и заболяването.

В документ, изучаващ промените в генната експресия, настъпващи по време на имуносенесценция при плъхове, беше установено, че нивата на SIRT2 протеин са значително намалени в далака и, по-видно, в тимуса на възрастни плъхове. Това беше в контраст с факта, че старият тимус също показва намалени нива на SIRT2 мишената H4K16Ac [18]. По-общо, хипоацетилирането на H4K16Ac преди това е било свързано с репликативно стареене и е установено, че е относително слабо в няколко стари миши тъкани. Авторите предлагат правдоподобно обяснение за по-ниските нива на SIRT2 и H4K16Ac, при което по-слабата асоциация на MOF, основната H4K16-ацетилтрансфераза, с ядрената ламина е отговорна за хипоацетилирането на H4K16 [119].

Промените в метилирането на ДНК и загубата на безшумни хетерохроматинови региони по време на стареене и по-специално в имуносесенцията са епигенетичните нарушения, които най-често се разпознават като появяващи се с напредване на възрастта. В този контекст е известно, че хетерохроматиновият знак H3K9me3 е по-слаб при възрастни хора. Въпреки че зависещите от възрастта му промени изглеждат зависими от контекста и вида, по-ниски нива на H3K9me3 се наблюдават и в далаците на възрастни плъхове, които показват съпътстващо понижение в нивата на H3K9 метилтрансфераза SUV39H1 [118]. Наистина, двойното нокаутиране на Sua39hl и Suv39h2 рекапитулира много дефекти на имуносесенцията при мишки, включително инволюция на тимуса, намалено производство на лимфоцити, по-високо съотношение памет/наивни клетки и повече HSC прайминг към миелоидната линия. Освен това е показано, че регулирането на H3K9me3 от SUV39H1 определя решенията за съдбата в наивни CD8 плюс Т клетки. В отсъствието на SUV39H1 CD8 плюс Т клетките не са в състояние да потиснат програмите за транскрипция на паметта и следователно нарушават способността за придобиване на ефекторни функции. Вместо това, по-висок процент CD8 плюс Т клетки се развиват в Т клетки на паметта, което води до продължително оцеляване и повишена дългосрочна памет. Следователно, медиираният от SUV39H1- H3K9me3 изглежда е важен за заглушаване на програмите за памет при активиране в Т клетки, което потенциално влияе върху намаляването на наивния репертоар, наблюдаван по време на стареенето [120].

От многото роли, които сиртуините играят в поддържането на хетерохроматин в неимунни клетки, SUV39Hl е една ключова цел на SIRT6 и SIRT1, което предполага, че те също могат да бъдат важни за регулирането на H3K9me3 в имунните клетки. SIRT6 медиира моноубиквитинирането на SUV39H1, което предотвратява неговото свързване с хроматин и по този начин неговата H3K9 метилираща активност [68]. Обратно, SIRT1 директно регулира SUV39H1 функцията чрез деацетилиране. В отсъствието на SIRT1, активността на SUV39H1 е драстично нарушена, което води до загуба на огнища на H3K9Ac и хетерохоматин протеин 1 (HPlo) и, от своя страна, дестабилизация на хетерохроматина [11].

И накрая, SIRT6 също участва в имуносесенцията и възпалението, тъй като регулира Т клетъчните възпалителни реакции. Основни проучвания на ролята на SIRT6 при стареенето показват, че Sirt6/мишки показват тежък прогероиден фенотип, включващ дълбока лимфопения и умират в рамките на първия месец от живота. Въпреки това, лимфоцитите Sirt6/ нормално се развиват при тестове за конкурентна трансплантация, което показва външен за клетката фенотип [25]. Последващо проучване съобщава за масивно мултиорганно възпаление при Sirt6/мишки, най-забележимо в черния им дроб. Хистологичният анализ показва силна инфилтрация на CD3 плюс Т клетки и в по-малка степен на F4/80 плюс макрофаги [121]. В това проучване целенасочената делеция на Sirt6 в Т клетките или в миелоидната линия, но не и в хепатоцитите, рекапитулира възпалителния и фибротичен фенотип в черния дроб, което показва, че SIRT6 регулира възпалението по автономен начин на имунната клетка. Въпреки че SIRT7 не е изрично проучен в контекста на имуноостаряването, Huo и колеги съобщават, че високите нива на експресия на SIRT7 в клетките на рак на гърдата са свързани с лоша прогноза, изчерпване на Т клетките и инфилтрация на провъзпалителни M{20}}тип макрофаги [122], което предполага, че активността на SIRT7 може да допринесе за възпаление и да бъде вредна за хомеостазата на Т клетките по време на стареене.

Тази статия е извлечена от Genes 2021, 12, 1856. https://doi.org/10.3390/genes12121856 https://www.mdpi.com/journal/genes