研究表明,适应性免疫反应会导致衰老的大脑细胞损失

研究表明,适应性免疫反应会导致衰老的大脑细胞损失
为了在单细胞分辨率下表征衰老效应,Kaya等人使用了两种不同的单细胞RNA测序(scRNA-seq)方法。对于基于板的scRNA-seq (Smart-seq2)。他们从年轻(3个月大)和成年(24个月大)的野生型雄性小鼠的额叶皮层中分离出灰质,胼胝体中分离出白质束,以及光学束和内侧神经丘。图片来源:Kaya et al。

过去的神经科学研究一直表明,哺乳动物神经系统的老化与白质(大脑深层组织中的神经纤维)体积和功能的下降相似。尽管这一发现已经得到证实,但人们对白质减少和相关病理的机制知之甚少。

慕尼黑路德维希马克西米兰大学(LMU)、慕尼黑工业大学、德国神经退行性疾病中心、慕尼黑系统神经学集群和大学医院Würzburg的研究人员最近进行了一项研究,旨在更好地了解可能导致白质恶化的神经机制。他们的研究结果发表在自然神经科学,表明适应性免疫反应可以促进丧失在衰老的白质中。

进行这项研究的两名研究人员Mikael Simons和Özgün Gökce告诉《医学快报》:“大脑衰老的标志之一是白质体积和功能的下降,这导致神经系统疾病的增加。”bob游戏白质含有神经纤维(轴突),这是神经细胞(神经元)的延伸。其中很多被一种叫做髓磷脂的鞘或覆盖物包围着,髓磷脂使我们的神经元能够快速交流,并赋予白质颜色。”

Simons、Gökce和他们的同事最近的工作的关键目标是更好地了解是什么原因导致哺乳动物随着年龄的增长大脑白质下降,确定脑细胞对衰老的特定反应。在他们之前的作品中,发表在神经元研究人员发现,衰老与大脑白质的变化之间存在关联,白质的变化促使小胶质细胞(即大脑中驻留的免疫细胞)更加活跃。

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Kaya等人对24个月大的Rag1-/-小鼠进行了单细胞RNA-seq (scRNA -seq)实验,以探索T细胞和白质衰老之间的联系。scRNA-seq和其他数据的分析证明,适应性免疫系统促进衰老白质中的干扰素反应。图片来源:Kaya et al。

“在我们之前的工作中,我们证明了小胶质细胞有助于清除年龄诱导的髓鞘损伤,”Simons和Gökce。“我们继续研究这项工作,试图了解这些变化是如何发生的,并关注少突胶质细胞(中枢神经系统的髓鞘化细胞)的作用,因为它们是在衰老过程中丢失的细胞。”

为了揭示衰老大脑中白质下降的机制,研究人员在老鼠身上进行了一系列实验。更具体地说,他们结合了老鼠遗传学、单细胞基因组学和形态学分析来研究老鼠变老时大脑的变化。

他们的实验带来了一个意想不到的发现,即适应性免疫反应驱动了衰老白质中对干扰素反应的小胶质细胞和少突胶质细胞。这意味着,在哺乳动物中,身体对抗疾病的一些自然反应可能会导致重要脑细胞的损失和白质的下降。

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分析了scRNA-seq的细胞类型组成,将少突胶质细胞分离为4个不同的亚簇。在老年小鼠中出现了两个以前未知的少突胶质细胞簇,它们在白质中富集。一个与受伤反应有关。由于该簇在衰老的白质中高度富集,因此被命名为衰老相关少突胶质细胞(图1b-c, e)。此外,一个较小的干扰素响应性少突胶质细胞亚群(IRO)的特征是通常与干扰素反应相关的基因表达。图片来源:Kaya et al。

“在我们的研究中,我们表明适应性免疫反应是衰老大脑中细胞损失的原因之一。这表明,如果我们阻止有害的适应性免疫反应,我们可能会推迟大脑衰老,”Simons和Gökce说。

通过分析实验中收集到的数据,Simons、Gökce和他们的同事们能够识别出两种与衰老相关的少突胶质细胞状态。在他们的论文中,他们将这些状态称为“年龄相关”和“干扰素响应”少突胶质细胞。

Simons和Gökce说:“我们惊讶地看到白质中少突胶质细胞对衰老的反应如此广泛。”“我们还观察到CD8 T细胞驱动干扰素反应少突胶质细胞的形成。总之,我们的研究结果表明,适应性免疫系统是白质老化的一个重要调节剂。”

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24月龄野生型和缺乏功能性淋巴细胞的Rag1-/-小鼠白质中CC1+少突胶质细胞密度(红色)的免疫荧光染色和定量与野生型小鼠相比,他们在24个月大的Rag1-/小鼠的白质中检测到更高密度的少突胶质细胞,表明衰老速度较慢。这些结果在缺乏CD8 T细胞的老龄CD8-/-小鼠中得到了重复。图片来源:Kaya et al。

这组研究人员收集的结果可以改善目前对大脑衰老的理解,特别是对支撑白质衰退的机制的理解。在未来,他们可以帮助更多地了解一些神经障碍的原因,潜在地促进更有效的治疗策略的发展。

“我们目前正在分析我们在老鼠身上观察到的变化是否也会发生在衰老的人类身上,”西蒙斯和Gökce补充道。“在我们的下一项研究中,我们还想探索COVID-19和流感等感染是如何改变的衰老。”

更多信息:tuzeberk Kaya等人,CD8+ T细胞在白质老化过程中诱导干扰素应答性少突胶质细胞和小胶质细胞,自然神经科学(2022)。DOI: 10.1038 / s41593 - 022 - 01183 - 6

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引用:研究表明适应性免疫反应可导致衰老大脑中的细胞损失(2022年,11月7日),检索自2022年11月9日//www.pyrotek-europe.com/news/2022-11-immune-responses-cellular-loss-aging.html
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