С возрастом защитная способность иммунитета падает и во многом это связано с тем, что число и разнообразие Т-лимфоцитов уменьшается, а существующие клетки реагируют на инфекции не так оперативно, как в юности.
Анализируя метаболизм иммунных клеток мышей, ученые обнаружили, что причиной снижения активности Т-лимфоцитов может быть нарушение обмена веществ в митохондриях. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Когда инфекция попадает в организм, узнавшие ее лимфоциты пробуждаются, начинают активно делиться и уничтожать патогенные клетки. Еще не специализировавшиеся Т-лимфоциты практически прекращают производиться тимусом после полового созревания и стареют вместе с организмом, так что с возрастом их число падает, а сами они становятся «тяжелы на подъем» и хуже размножаются. Поэтому у пожилых людей инфекционные заболевания носят более тяжелый характер, а эффективность вакцинации ниже, чем у молодых. Биохимические причины старения иммунных клеток изучены плохо.
Пробуждение требует от Т-лимфоцитов серьезных энергетических затрат. Кроме того, для деления клетке необходимы строительные материалы, так что уровень ее метаболизма возрастает. При этом нагрузка на митохондрии — главные энергетические станции клетки — увеличивается, так что исследователи заподозрили, что старение лимфоцитов может быть связано с изменением их деятельности. Ранее было показано, что немаловажную роль в активации Т-лимфоцитов играет одноуглеродный метаболизм. Это последовательность реакций в митохондриях, в ходе которых специальные ферменты переносят одноуглеродные группы с одних молекул на другие. Клетки используют продукты этих реакций для синтеза нуклеотидов и аминокислот, а также для производства энергии.
Группа ученых во главе с Нога Рон-Харел (Noga Ron-Harel) из Гарварда предположила, что нарушение работы этого пути снижает эффективность работы Т-лимфоцитов при старении. Для проверки этой гипотезы исследователи взяли еще не специализированные Т-лимфоциты у молодых и старых мышей и сравнили процесс их активации. Молодыми считались мыши в возрасте около двух месяцев, а старыми — 20-22 месячные (среднее время жизни мышей в неволе составляет около двух лет). По сравнению с молодыми, старые клетки хуже активировались в ответ на стимуляцию, они меньше делились и производили меньше веществ-индикаторов активации.
Авторы оценили и способность митохондрий клеток к дыханию, провели масс-спектрометрию метаболитов и протеомный анализ митохондриальных белков. Митохондрии старых клеток были мельче и производили мало энергии, что привело к сравнительно низкому уровню ряда синтезируемых веществ, например азотистых оснований, входящих в состав ДНК и РНК. Также ученые наблюдали нехватку ферментов одно-углеродного метаболизма.
Оказалось, что если попробовать “спасти” старые Т-лимфоциты и добавить им извне веществ, синтезируемые в ходе данного пути, то эффективность их активации вне организма повысится. Исследователи планируют проверить активность «подкормленных» таким образом клеток в старых мышах. Полученные данные можно использовать для разработки способов стимуляции иммунного ответа на инфекции у пожилых людей.
В последнее время набирает обороты иммунотерапия раковых опухолей. Этой осенью ученые, научившиеся «разблокировать» иммунную систему для борьбы с раком, получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Про борьбу иммунной системы и рака можно почитать в нашем материале.
Авторы: Екатерина Харыбина, Вера Мухина