“意想不到”!科学家发现一种不依赖端粒酶的新抗衰老机制

时间:2022年11月7日
来源:Nature Cell Biology

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这种机制可以延缓甚至在某些情况下,阻止免疫细胞的自然衰老。

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这种机制可以延长免疫系统的寿命。

由伦敦大学学院的科学家领导的一个跨国团队发现了一种新的机制,可以减缓甚至可能阻止免疫细胞的正常衰老,免疫细胞是衰老的九个“标志”之一。

研究人员表示,这一体外(细胞)的发现和在小鼠身上的验证“出乎意料”。他们相信,利用这一机制可能会延长免疫系统的寿命,使人们活得更健康、更长寿,还将用于治疗癌症和痴呆等疾病。他们的研究结果最近发表在《Nature Cell Biology》杂志上。

伦敦大学学院医学部荣誉教授、第一作者Alessio Lanna博士解释了这项研究,他说:“免疫细胞一直处于高度戒备状态,时刻准备着对抗病原体。为了有效,它们还必须在体内持续几十年——但用于执行这种终身保护的策略在很大程度上是未知的。在这项研究中,我们试图找出在免疫系统对抗原(一种被机体防御免疫监视机制识别的外来物质)产生免疫反应时,赋予免疫系统细胞(即T细胞)长寿的机制。”

为什么免疫系统会老化

每条染色体都有一个叫做端粒的保护帽,它是一个特殊的DNA序列,可以重复数千次。该序列有两个功能:第一,它保护染色体的编码区域不受损伤,第二,它作为一个衰老时钟,调节细胞复制(也称为分裂)的数量。

T细胞(一种白细胞或免疫细胞)和其他细胞一样,端粒随着细胞分裂而缩短(端粒磨损)。当端粒达到一个临界长度时,细胞停止分裂并进入衰老,这是一个被免疫系统处理的过程,或持续处于一种改变的、功能失调的状态。随着免疫系统不再有效工作,这将导致慢性感染、癌症和死亡。端粒磨损被描述为“衰老的标志”之一。

研究结果

在这项体外研究中,研究人员启动了T淋巴细胞对微生物(外来感染)的免疫反应。出乎意料的是,他们在“细胞外囊泡”(促进细胞间通讯的小颗粒)中观察到两种白细胞之间的端粒转移反应。抗原递呈细胞(APC)由B细胞、树突状细胞或巨噬细胞组成,对T淋巴细胞(端粒受体细胞)起“端粒供体”的作用。端粒转移后,受体T细胞变得长寿,具有记忆和干细胞属性,使T细胞能够长期保护宿主免受致命感染。

端粒转移反应对某些端粒的延伸比端粒酶的延伸多30倍左右。端粒酶是一种单一的DNA合成酶,用于维持干细胞(免疫系统的细胞)中的端粒,存在于胎儿组织、生殖细胞和精子中。然而,它在其他细胞中不提供这种功能,导致端粒磨损。即使在这种酶天然活跃的免疫细胞中,持续的免疫反应也会导致端粒酶渐进式失活,导致端粒缩短,这时细胞停止分裂,并发生复制性衰老。

Lanna教授补充说:“免疫细胞之间的端粒转移反应为端粒酶的诺贝尔奖发现增加了证据,表明细胞能够在端粒酶作用开始前通过交换端粒来调节染色体长度。仅仅通过端粒的转移就有可能延缓或治愈衰老。”

利用新机制

在发现了新的“抗衰老”机制后,同一个研究小组确定,端粒细胞外囊泡可以从血液中纯化,当加入到T细胞中时,在人类和小鼠的免疫系统中都具有抗衰老活性。

研究人员发现(在人类细胞和小鼠中),纯化的细胞外囊泡制剂可以单独使用,也可以与疫苗联合使用,这种延长的持续免疫保护在原则上可以避免再次接种的需要。或者,“端粒供体”转移反应可以在细胞中直接促进。虽然还需要进行更多的研究,但科学家们表示,这说明了预防免疫衰老和衰老的新形式的可能性。

Lanna教授总结道:“端粒生物学已经研究了40多年。几十年来,端粒酶一直被认为是负责细胞中端粒延伸和维持的唯一机制。我们的研究结果阐明了一种不同的机制,它不需要端粒酶来延长端粒,并在细胞中端粒酶仍然不活跃时发挥作用。”

参考文献:“An intercellular transfer of telomeres rescues T cells from senescence and promotes long-term immunological memory” by Alessio Lanna, Bruno Vaz, Clara D’Ambra, Salvatore Valvo, Claudia Vuotto, Valerio Chiurchiù, Oliver Devine, Massimo Sanchez, Giovanna Borsellino, Arne N. Akbar, Marco De Bardi, Derek W. Gilroy, Michael L. Dustin, Brendan Blumer, and Michael Karin, 15 September 2022, Nature Cell Biology.

“The Hallmarks of Aging” by Carlos López-Otín, Maria A. Blasco, Linda Partridge, Manuel Serrano and Guido Kroemer, 6 June 2013, Cell.


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