Клеточное старение и старение иммунной системы

Клеточное старение — это стабильная остановка деления клеток, сопровождающаяся активной секреторной программой, в то время как старение иммунной системы охватывает изменения в иммунной функции, происходящие на протяжении жизни, включая иммунное старение (иммуностарение) и хроническое низкоуровневое воспаление (инфламэйджинг). Вместе они связывают накопление стареющих клеток и перестроенную иммунную систему с возрастными заболеваниями.

Definition

Клеточное старение — это устойчивая остановка клеточного цикла, при которой клетки остаются метаболически активными и часто секретируют воспалительные и ремоделирующие ткани факторы, в то время как старение иммунной системы — это возрастная перестройка иммунной функции, включая снижение адаптивной реактивности и сдвиг в сторону хронического низкоуровневого воспаления.

Scope

Эта статья охватывает клеточное старение и его секреторный фенотип, старение врожденного и адаптивного иммунитета, а также концепцию инфламэйджинга, а также то, как эти процессы пересекаются. Это биологический справочник по физиологии старения и не содержит клинических или терапевтических рекомендаций.

Core questions

• Что такое клеточное старение и чем оно отличается от гибели клеток?
• Что такое секреторный фенотип, связанный со старением, и почему это важно?
• Как иммунная система меняется с возрастом (иммуностарение)?
• Что такое инфламэйджинг и как он связывает старение и иммунитет?

Key concepts

• Клеточное старение и стабильная остановка клеточного цикла
• Секреторный фенотип, связанный со старением (SASP)
• Накопление стареющих клеток с возрастом
• Иммуностарение врожденного и адаптивного иммунитета
• Инфламэйджинг (хроническое низкоуровневое воспаление)
• Инволюция тимуса и снижение выработки наивных Т-клеток

Key theories

Клеточное старение как антагонистический процесс при старении

Представление о том, что старение является полезной программой на ранних этапах жизни, подавляющей опухоли и способствующей восстановлению тканей, но становится вредным с возрастом, поскольку стареющие клетки накапливаются, а их секреты нарушают функцию тканей, что является примером процесса, отобранного для ранней пользы, который способствует старению позже.

Секреторный фенотип, связанный со старением (SASP)

Концепция, согласно которой стареющие клетки секретируют сложную смесь цитокинов, хемокинов, протеаз и факторов роста, которые могут ремоделировать ткани и способствовать воспалению, обеспечивая механизм, посредством которого относительно небольшое количество стареющих клеток оказывает широкое воздействие на окружающую среду.

Инфламэйджинг

Предположение о том, что старение сопровождается хроническим, низкоуровневым, стерильным воспалительным состоянием, которое способствует иммуностарению и многим возрастным заболеваниям, рассматриваемое в эволюционном плане как побочный продукт пожизненной активации иммунитета.

Mechanisms

В ответ на стрессы, такие как укорочение теломер, повреждение ДНК или активация онкогенов, клетки могут вступать в старение, останавливая деление, оставаясь при этом метаболически активными и приобретая секреторный фенотип, который высвобождает воспалительные медиаторы и факторы ремоделирования тканей. На ранних этапах жизни это помогает подавлять рак и поддерживать восстановление, но стареющие клетки накапливаются с возрастом, и их секреты могут ухудшать функцию тканей и подпитывать воспаление. Параллельно иммунная система перестраивается: инволюция тимуса снижает выработку наивных Т-клеток, адаптивные ответы на новые вызовы ослабевают, и развивается хронический низкоуровневый воспалительный фон (инфламэйджинг). Старение и старение иммунной системы усиливают друг друга, поскольку воспалительные секреты стареющих клеток и стареющая иммунная система, которая менее эффективно их удаляет, вместе поддерживают воспалительную среду.

Clinical relevance

Старение и старение иммунной системы помогают объяснить возрастное снижение иммунной защиты, измененные реакции на инфекции и вакцинацию, а также хроническое воспаление, связанное со многими заболеваниями позднего возраста, включая связь между стареющими клетками и сосудистыми заболеваниями. Эта статья является описательным справочным материалом по биологическим механизмам и не является основанием для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Epidemiology

Хроническое низкоуровневое воспаление, связанное со старением, в литературе связывается с возрастной заболеваемостью и смертностью, а снижение иммунной компетентности способствует большей восприимчивости к инфекциям и снижению реакции на вакцины у пожилых людей.

History

Клеточное старение было впервые описано как репликативный предел в культивируемых клетках человека и долгое время рассматривалось в основном как арест, подавляющий опухоли. Работы 2000-х и 2010-х годов охарактеризовали секреторный фенотип, связанный со старением, и показали, что стареющие клетки накапливаются с возрастом и могут быть вредными, включая экспериментальные данные о том, что они усугубляют атеросклероз. Параллельно концепции иммуностарения и инфламэйджинга, сформулированные Франчески и коллегами около 2000 года и развитые в более поздних обзорах по старению иммунной системы, связали иммунное ремоделирование с возрастными заболеваниями.

Debates

Являются ли стареющие клетки причиной или следствием старения?

Стареющие клетки накапливаются с возрастом и могут повреждать ткани, а их экспериментальное удаление может улучшить некоторые возрастные фенотипы в моделях, но степень, в которой они определяют старение человека или отражают его, остается активным вопросом.

Key figures

• Judith Campisi
• Jean-Philippe Coppé
• Claudio Franceschi
• Janko Nikolich-Žugich
• Jan van Deursen

Seminal works

• campisi-2013
• coppe-2010
• franceschi-2000

Frequently asked questions

Является ли стареющая клетка тем же самым, что и мертвая клетка?

Нет. Стареющая клетка навсегда прекратила делиться, но остается живой и метаболически активной, часто секретируя воспалительные и ремоделирующие ткани факторы. Это отличает старение от гибели клеток, такой как апоптоз.

Что такое инфламэйджинг?

Инфламэйджинг — это хроническое, низкоуровневое, стерильное воспаление, которое имеет тенденцию развиваться с возрастом. Оно связано с иммуностарением и со многими возрастными заболеваниями, и стареющие клетки являются одним из его предполагаемых факторов.