T细胞的免疫衰老

T细胞的免疫衰老 T细胞的免疫衰老 第11卷 2002正 第4期 l2月 河南医学研究 HENANMEDICALRESEARCH V01.UNo.4 DecemberD0 文章编号:1004.437X(2002)04.0377.03 T细胞的免疫衰老 lmmunosenescenceofTcells 轩小燕,李敏综述 (郑州大学医学院微生物学与免疫学教研室河南郑州450052) 在过去短短几个世纪,人类平均寿命不断增加,一些发达 国家大约20%人口在6o岁以上,85岁以上人口增长速度比整 体人口的增长速度快6倍.人口老龄化已成为一个主要的社 会问题.一提到老龄化,就很容易联想到一些疾病….虽然衰 老与疾病并不是同义词,但衰老的确可以增加个体对感染,自 身免疫病和肿瘤等疾病的易感性.原因一部分可能是由于这 些疾病自身的因素:许多慢性疾病例如动脉硬化是缓慢发展, 在很长一段时间内不现症状;另一部分可能的原因是与衰老 相关的免疫系统的退化I2J,这种退化现象在许多种属的动物中 都得到了确认.在人类这种免疫退化临床表现为对感染的易 感性增加,自身免疫病的发生率和肿瘤的发生率增加.与衰老 相关的免疫系统的变化对自然免疫影响不大,甚至有所增 强I3J.衰老主要影响获得性免疫,尤其是细胞免疫,体液免疫 的改变主要是由于细胞免疫改变的结果I4J. 成功的免疫反应取决于少数抗原特异性的T细胞,每一次 免疫反应一个T细胞要扩增至10或更多.这表示如果想达到 消除有害抗原的目的,与此抗原相对应的T细胞需要复制28次 甚至更多_5J.抗原消除以后,99%的扩增细胞凋亡,剩下的1% 以记忆T细胞的形式存话.当有相同的抗原侵袭机体时,这 1%的记亿T细胞就迅速扩增消除抗原l6J.在人体内测定T细 胞的寿命非常困难,研究工作者为了能准确定量T细胞的平均 和最长寿命就对T细胞的体外模型进行研究以反映体内T细 胞的情况.所用细胞是单克隆群体,以排除细胞间相互作用的 影响,培养条件是39?,5%c0,空气,每3d更换一次培养液. 1T细胞体外模型 1961年,Hayflick和Moorhead报道了培养的人胚胎成纤维 细胞分裂次数有一定的限制,遵从Havf1icklimit(细胞停止分 裂为Hayflicklimit,是一种老化现象.由美国加州大学解剖学教 授leonardHayflick在1961年首先发现,因此将这种现象称之为 Hayflicklimit).T细胞一度被认为是永生细胞,可以无限制地分 裂繁殖,是Havnicklimit的一个特例,这样一来,就非常有利于 细胞免疫应答.因为T细胞主要是在胸腺发育成熟,然后获得 MHC限制性和自身耐受性的.但胸腺在人青春期即开始退化 收稿日期:2002.06.12:修订日期:2002.07.23 作者简介:轩小燕(1974一),女,郑州市人,助教,在读研究生, 主要从事免疫衰老方面研究. 代之以大量的结缔组织和脂肪组织,其功能也随之逐渐衰减. 人类免疫应答必须依赖已有T细胞的分裂繁殖.但T细胞是 否象其他体细胞一样也有量Haynicklimit,是否也有增殖衰老? 用抗原或者合适的刺激抗体反复刺激或者持续与白细胞介素2 (IL2)相互作用,T细胞就会不可逆的发生生长受限.不同研究工 作者用不同的供体,不同培养环境得到的平均的T细胞生长代数 非常相似.可见Hayflicklimit,增殖衰老是正常人T细胞的一个 特点[. 比较健康青年供体CD3T细胞与从CD3一CD7或者 CD34(指干细胞)细胞群分化来的T细胞的克隆效率(CE, cloningefficiencies是指可分裂T细胞占总T细胞的百分比)和T 细胞克隆的寿命(TCC,longevitiesofTcellclones是指T细胞可分 裂的代数)健康供体来源的CD3T细胞的CE平均是50%,但 是这些细胞只有大约二分之一TCC可以传种达到20代,到30 代和40代只有少数细胞存活.这些CD3T细胞的平均寿命大 约是33代CD34来源的T细胞TCC可以达到20代的为 32%,而CD3'CD7来源的T细胞TCC达到20代的只有15%. 这三种T细胞的最长寿命分别可以达到170代,6o代和103代, 但可以达到的细胞很少,可以作为特例而不是规律_9J. T细胞体外模型不仅表明T细胞生长有限制,也发现T细 胞的表面标志随着T细胞的衰老而变化.最重要的是CD28的 减少l1.这种T细胞表面抗原参与协同刺激T细胞过程使T 细胞活化.CD28是一种44一kD的糖蛋白,与之相互作用的B7 主要表达在激活的B细胞,巨噬细胞,树突状细胞,Langerhans 细胞和激活的T细胞表面l1.在初生T细胞分裂增殖过程中, CD28是不可缺少的协同刺激分子,没有它T细跑就处于静止状 态,不对外来的物质例如流感病毒产生反应.在出生时CD28 这种协同刺激分子在大约99%的外周细胞表面表达,这一比例 随着年龄的增加而不断下降.20,40岁的健康人大约13%的 外周血T细胞缺乏CD28分子的表达,70,90岁已增加到29%, 百岁时达到36%.早一些的报道指出百岁老人CD28一的T细 胞的比例可高达45%_1.体内CD28分子的来源和意义已经 成为许多人研究的对象,利用体外模型有人指出CD28分子的 丢失与T细胞的增殖衰老密切相关. T细胞的衰老伴随着分泌功能的降低,这种功能的降低出 现在增殖衰老发生前的PD(populationdoublings)范围内.在这 时,使用外源的IL2TCC还可以维持,但是T细胞自身不能产生 大量的IL2.然而这些细胞仍保留抗原与其特异的TCR结合的 能力(表现为分泌细胞因子如IFN.7的能力保留),分泌IL-10的 ? 377? ? 378?河南医学研究第11卷 功能甚至增强.降低的IL-2的分泌伴随增强的IL一10的分泌和 IPN一的产生,与从老年人体内新鲜分离的细胞产生细胞因子 的情况相一致. 2T细胞老化的可能机制 在过去几年端粒(telomeres)作为增殖衰老的可能机制受到 许多研究人员的关注_l.端粒是真核细胞染色体末端的特殊 DNA一蛋白质结构.其DNA含有大量的(TrAGGG)n串联重复 结构,在进化中高度保守.端粒作为染色体末端帽状结构,可 保证染色体的完整性0.随着细胞的衰老,端粒逐渐缩短,通 常细胞每分裂一次,端粒丢失约500bp,2000bp.在细胞衰老 中扮演"分裂钟"(mitosisclock)的作用端粒酶是1985年龄 Greider和Blackbum首次从四膜虫细胞提取物中发现的.它是 由RNA,蛋白质构成的核糖核酸蛋白复合物,可在体内以自身 RNA(与端粒重复序列互补)为模板,蛋白质部分具有催化活 性,以端粒3末端为引物,合成端粒重复序列TrAGGG在正常 的体细胞缺乏端粒酶的表达. 但是端粒,端粒酶和衰老的关系在T细胞比在其他体细胞 中复杂的多.T细胞所表现端粒酶的活性类似于肿瘤细胞0. 例如T细胞在激活时表现出很高的端粒酶活性.另外,端粒酶 的活性在胸腺和淋巴器官发育中的T细胞中也有报道.激活 的T细胞可以上调端粒酶,在T细胞分裂繁殖过程中保持端粒 长度在一定时间内不变.虽然T细胞在激活后24,72h上调 端粒酶,但如果细胞不再被抗原刺激而激活,96h以后端粒酶 可被下调_l.端粒的长度在此期间不变,不过由于端粒酶被 下调,如果长期培养端粒的长度也会缩短,直至细胞终止片段 长度5—7kb(不表达端粒酶的成纤维细胞的特点).端粒酶的 作用,端粒酶的话化机制,端粒酶是否是细胞衰老的机制之一 则有待更进一步的研究ltsl. 在激活的T细胞中发现CD28分子可以增强端粒酶的活 性.用抗体阻断抗原递呈细胞的B7.1和B7—2分子,可以反应 端粒酶对CD28分子参与的信号传递系统的依赖性[】. 3增殖衰老也可能在体内发生的证据 增殖衰老主要是培养细胞的一个特点.但从百岁老人和 Down's综合症患者(认为足一种快速衰老模型)分离出的淋巴 细胞的TRF的长度与培养的淋巴细胞的TRF长度在同一范围. 百岁老人的CD28一r细胞的比例明显增高,这一现象与培养的 淋巴细胞相同j.为了探索这一问题,对刚从外周血中分离 的细胞的端粒进行研究.年龄跨度为新生到1o0岁的研究对 象的淋巴细胞端粒呈现不断缩短的趋势,直到最终的5.7TRF 与体外培养的T细跑终末的端拉长度相同.既然CD28分子的 缺失在细胞培养中是增殖衰老的一个特点,就向研究工作者提 出一个问题:体内细胞CD28分子的缺失是否遵循同一过程. 实验证明CD28一的T细胞分裂繁殖的能力降低,即使用PMA, ionomycion和IL-2体外培养也是如此.另外Chagas病CD28T 细胞的比例降低;慢性B淋巴细胞白血病CD4和CD8细胞 CD28的表达都降低;表达CD28的CD4细胞的比例在风湿性 关节炎患:比例下降;这些例子能够表明T细胞的增殖衰老参 与免疫系统功能失调.这种现象之所以在老年人比在年轻人 显着是因:勾胸腺的退化使初生T细胞数的产生明显减少,再者 是由于老年人T细胞已经过了很多次的分裂.有报道记忆的 CD4T细胞比初生T细跑的端粒要短.有趣的是无论是年轻 供体还是年老供体这种记亿T细胞与初生T细胞端粒的长度 的差别都一样.以上数据表明了端粒磨损在T细胞衰老中的 作用,也说明体内与体外数据的相同之处远多于不同处.【" 体外培养细胞是表现体内衰老的T细胞改变的一个简便 而准确的模型.体内外T细咆的改变除上所述还有众多相同 之处如CD154的表达,bcl一2CD134等都下降,面D27,p16,突 变率,CDl52等都增加.另外也有可能利用培养的T细胞克隆 来研究体内导致免疫衰老的危险因素.更重要的是利用体外 模型寻找能在体内控制免疫衰老的方法. 参考文献 [1]WickG,JunsenDurrP,BergerP.Diseaseofaging[J].Vaccine,200O,18 (16):1567.1583. 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Lindahl等了FRISC一?研究中2457例不稳定型冠心 病患者不同水平TnT的临床特征.研究者根据TnT水平把患者 分为四组(<0.01/xg/I,623例;0.01,0.17肛g/L,570例;0.18, 0.63g/L,569例;>0.63g/L,567例).研究者发现在老年人, 人院时心电图sT段压低和有异常Q波的患者中,TnT阳性更多 见(P?0.001);相反,有稳定型心绞痛病史,已行血管成形术, 应用阿司匹林,G受体阻滞剂和其他心血管药物者的比例随TnT 水平升高而降低.1'nT水平和传统危险因素(胆周醇除外),即 曲曲 往心肌梗塞史,曾用药物治疗的心衰史或静息胸痛史多无关. 左室射血分数小于45%者在TnT>0.63gg/L组更常见(P< 0.001).在TnT阴性组中,冠脉无明显狭窄的患者比例较高,而 左主干和三支血管病变的患者比例较低.明显血栓发生率和 血流TIMIO,1级(至少1支血管)发生率随TnT水平升高而升 高(P<0.001).在四组患者中,左回旋支的完全闭塞或次全闭 塞(TIM10,1级)的比例与TnT水平呈正相关,分别为4%,4%, 12%,22%(P<0.0o1). 未行介入的患者随访12个月时,死亡率与TnT水平有正相 关趋势(1.6%,4.6%,P=0.17);而心肌梗死的发生和血管重 建率与TnT水平的关系则为一个倒u型,即在TnT最低组和最 高组发生率最低,分别为5.5%和8.4%,而中问组(TnT0.01, 0.17g/L,0.18,0.63L)发生率最高,分别为17.5%和 16.2%.这种现象的存在,可能是因为TnT水平显着升高组中, 肇事血管的持续闭塞率较高,导致左室功能减低,与Q波心肌 梗死死亡率较高而再梗率较低的机制相似. 上述结果提示,TnT水平升高对不稳定型冠心病患者有预 测价值,有助于发现严重冠脉狭窄,靶血管血栓,远端微血栓梗 死,冠脉完全闭塞和心肌梗死,而所有上述因素都会增加再梗 塞和死亡风险. 摘自(中国医学论坛报)2oo2年3月21日10版 致作者 如 鼍