ภาวะชราภาพและการสูงวัยของระบบภูมิคุ้มกัน

ภาวะชราภาพของเซลล์ (cellular senescence) คือการหยุดแบ่งตัวของเซลล์อย่างถาวร ซึ่งมาพร้อมกับกระบวนการหลั่งสารอย่างกระตือรือร้น ในขณะที่การสูงวัยของระบบภูมิคุ้มกัน (immune aging) ครอบคลุมถึงการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันที่เกิดขึ้นตลอดช่วงชีวิต รวมถึงภาวะภูมิคุ้มกันเสื่อม (immunosenescence) และการอักเสบเรื้อรังระดับต่ำ (inflammaging) ทั้งสองสิ่งนี้เชื่อมโยงการสะสมของเซลล์ชราภาพและระบบภูมิคุ้มกันที่ปรับเปลี่ยนไปเข้ากับโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ

Definition

ภาวะชราภาพของเซลล์คือการหยุดวงจรเซลล์อย่างถาวร ซึ่งเซลล์ยังคงมีการทำงานทางเมตาบอลิซึมและมักจะหลั่งสารที่ก่อให้เกิดการอักเสบและปรับเปลี่ยนเนื้อเยื่อ ในขณะที่การสูงวัยของระบบภูมิคุ้มกันคือการปรับเปลี่ยนการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับอายุ รวมถึงการตอบสนองแบบปรับตัวที่ลดลงและการเปลี่ยนไปสู่การอักเสบเรื้อรังระดับต่ำ

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงภาวะชราภาพของเซลล์และฟีโนไทป์การหลั่งสารของเซลล์ดังกล่าว การสูงวัยของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว และแนวคิดเรื่อง inflammaging รวมถึงความเชื่อมโยงของกระบวนการเหล่านี้ บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางชีววิทยาภายในสรีรวิทยาของการสูงวัย และไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิกหรือการรักษา

Core questions

• ภาวะชราภาพของเซลล์คืออะไร และแตกต่างจากการตายของเซลล์อย่างไร?
• ฟีโนไทป์การหลั่งสารที่เกี่ยวข้องกับภาวะชราภาพคืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร?
• ระบบภูมิคุ้มกันเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่ออายุมากขึ้น (ภาวะภูมิคุ้มกันเสื่อม)?
• Inflammaging คืออะไร และเชื่อมโยงภาวะชราภาพกับภูมิคุ้มกันอย่างไร?

Key concepts

• ภาวะชราภาพของเซลล์และการหยุดวงจรเซลล์อย่างถาวร
• ฟีโนไทป์การหลั่งสารที่เกี่ยวข้องกับภาวะชราภาพ (SASP)
• การสะสมของเซลล์ชราภาพตามอายุ
• ภาวะภูมิคุ้มกันเสื่อมของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว
• Inflammaging (การอักเสบเรื้อรังระดับต่ำ)
• การฝ่อของต่อมไทมัสและการลดลงของการสร้างทีเซลล์ชนิด naive

Key theories

ภาวะชราภาพของเซลล์ในฐานะที่เป็นปฏิปักษ์ต่อการสูงวัย

มุมมองที่ว่าภาวะชราภาพเป็นกระบวนการที่เป็นประโยชน์ในช่วงต้นของชีวิต โดยยับยั้งเนื้องอกและช่วยในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ แต่จะกลายเป็นอันตรายเมื่ออายุมากขึ้น เนื่องจากเซลล์ชราภาพสะสมและสารที่หลั่งออกมาขัดขวางการทำงานของเนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นตัวอย่างของกระบวนการที่ถูกคัดเลือกมาเพื่อประโยชน์ในช่วงต้น แต่มีส่วนทำให้เกิดการสูงวัยในภายหลัง

ฟีโนไทป์การหลั่งสารที่เกี่ยวข้องกับภาวะชราภาพ (SASP)

แนวคิดที่ว่าเซลล์ชราภาพหลั่งสารผสมที่ซับซ้อนของไซโตไคน์ เคโมไคน์ โปรตีเอส และปัจจัยการเจริญเติบโตที่สามารถปรับเปลี่ยนเนื้อเยื่อและส่งเสริมการอักเสบ ซึ่งเป็นกลไกที่เซลล์ชราภาพจำนวนค่อนข้างน้อยสามารถส่งผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อสภาพแวดล้อมของพวกมัน

Inflammaging

ข้อเสนอที่ว่าการสูงวัยมาพร้อมกับภาวะการอักเสบเรื้อรังระดับต่ำที่ไม่ติดเชื้อ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดภาวะภูมิคุ้มกันเสื่อมและโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุหลายชนิด โดยถูกกำหนดในเชิงวิวัฒนาการว่าเป็นผลพลอยได้จากการกระตุ้นภูมิคุ้มกันตลอดชีวิต

Mechanisms

เพื่อตอบสนองต่อความเครียด เช่น การสั้นลงของเทโลเมียร์ ความเสียหายของ DNA หรือการกระตุ้นยีนก่อมะเร็ง เซลล์สามารถเข้าสู่ภาวะชราภาพ หยุดการแบ่งตัวในขณะที่ยังคงมีการทำงานทางเมตาบอลิซึมและมีฟีโนไทป์การหลั่งสารที่ปล่อยสารสื่ออักเสบและปัจจัยปรับเปลี่ยนเนื้อเยื่อ ในช่วงต้นของชีวิต สิ่งนี้ช่วยยับยั้งมะเร็งและสนับสนุนการซ่อมแซม แต่เซลล์ชราภาพจะสะสมเพิ่มขึ้นตามอายุ และสารที่หลั่งออกมาสามารถทำให้การทำงานของเนื้อเยื่อเสื่อมลงและกระตุ้นการอักเสบได้ ในขณะเดียวกัน ระบบภูมิคุ้มกันก็มีการปรับเปลี่ยน: การฝ่อของต่อมไทมัสลดการสร้างทีเซลล์ชนิด naive การตอบสนองแบบปรับตัวต่อสิ่งท้าทายใหม่ๆ อ่อนแอลง และเกิดภาวะการอักเสบเรื้อรังระดับต่ำ (inflammaging) ภาวะชราภาพและการสูงวัยของระบบภูมิคุ้มกันเสริมซึ่งกันและกัน เนื่องจากสารที่หลั่งออกมาจากเซลล์ชราภาพและระบบภูมิคุ้มกันที่สูงวัยซึ่งกำจัดเซลล์เหล่านั้นได้ไม่ดีเท่าเดิม ต่างก็รักษาสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการอักเสบ

Clinical relevance

ภาวะชราภาพและการสูงวัยของระบบภูมิคุ้มกันช่วยอธิบายการลดลงของการป้องกันภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับอายุ การตอบสนองที่เปลี่ยนแปลงไปต่อการติดเชื้อและการฉีดวัคซีน และการอักเสบเรื้อรังที่เกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ ในวัยชรา รวมถึงความเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ชราภาพกับโรคหลอดเลือด บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงพรรณนาเกี่ยวกับกลไกทางชีววิทยา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจในการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

การอักเสบเรื้อรังระดับต่ำที่เกี่ยวข้องกับการสูงวัยมีความเชื่อมโยงในวรรณกรรมกับการเจ็บป่วยและอัตราการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับอายุ และความสามารถของระบบภูมิคุ้มกันที่ลดลงมีส่วนทำให้มีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อมากขึ้นและการตอบสนองต่อวัคซีนลดลงในประชากรสูงอายุ

History

ภาวะชราภาพของเซลล์ถูกอธิบายครั้งแรกว่าเป็นขีดจำกัดการจำลองแบบในเซลล์มนุษย์ที่เพาะเลี้ยง และถูกมองว่าเป็นเพียงการหยุดยั้งการเจริญเติบโตของเนื้องอกเป็นหลัก งานวิจัยในช่วงปี 2000 และ 2010 ได้ระบุลักษณะของฟีโนไทป์การหลั่งสารที่เกี่ยวข้องกับภาวะชราภาพ และแสดงให้เห็นว่าเซลล์ชราภาพสะสมเพิ่มขึ้นตามอายุและอาจเป็นอันตราย รวมถึงหลักฐานเชิงทดลองที่แสดงว่าเซลล์เหล่านี้ทำให้อาการหลอดเลือดแดงแข็งแย่ลง ในขณะเดียวกัน แนวคิดเรื่องภาวะภูมิคุ้มกันเสื่อม (immunosenescence) และ inflammaging ซึ่ง Franceschi และเพื่อนร่วมงานได้อธิบายไว้ประมาณปี 2000 และพัฒนาต่อมาในบทความทบทวนเกี่ยวกับการสูงวัยของระบบภูมิคุ้มกัน ได้เชื่อมโยงการปรับเปลี่ยนระบบภูมิคุ้มกันเข้ากับโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ

Debates

เซลล์ชราภาพเป็นสาเหตุหรือผลของการสูงวัย?

เซลล์ชราภาพสะสมเพิ่มขึ้นตามอายุและสามารถทำลายเนื้อเยื่อได้ และการกำจัดเซลล์เหล่านี้ในการทดลองสามารถปรับปรุงฟีโนไทป์บางอย่างที่เกี่ยวข้องกับอายุในแบบจำลองได้ แต่ขอบเขตที่เซลล์เหล่านี้ขับเคลื่อนการสูงวัยของมนุษย์เทียบกับการสะท้อนให้เห็นถึงการสูงวัยยังคงเป็นคำถามที่กำลังมีการศึกษาอยู่

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

เซลล์ชราภาพเหมือนกับเซลล์ที่ตายแล้วหรือไม่?

ไม่เหมือนกัน เซลล์ชราภาพหยุดการแบ่งตัวอย่างถาวรแต่ยังคงมีชีวิตอยู่และมีการทำงานทางเมตาบอลิซึม โดยมักจะหลั่งสารที่ก่อให้เกิดการอักเสบและปรับเปลี่ยนเนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นสิ่งที่แยกภาวะชราภาพออกจากการตายของเซลล์ เช่น อะพอพโทซิส

Inflammaging คืออะไร?

Inflammaging คือการอักเสบเรื้อรังระดับต่ำที่ไม่ติดเชื้อ ซึ่งมักจะเกิดขึ้นเมื่ออายุมากขึ้น มีความเกี่ยวข้องกับภาวะภูมิคุ้มกันเสื่อมและโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุหลายชนิด และเซลล์ชราภาพเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ถูกเสนอว่ามีส่วนทำให้เกิดภาวะนี้