Возрастному воспалению способствует выброс из клетки мтДНК

С возрастом адаптивный иммунитет человека начинает хуже работать. При этом человек становится более чувствительным к инфекциям, а эффективность вакцинаций снижается. Также для стареющего организма характерен постоянный низкий уровень системного воспаления. На воспаление влияют различные медиаторы, в том числе те, которые находятся под контролем T-клеток, что указывает на связь изменений адаптивного иммунитета и воспаления. В основном это цитокины, но недавно была показана роль гранзима K как индуктора воспалительных медиаторов в стареющих клетках.

В новой работе американские ученые показали, что активированные CD4+ T-клетки людей старшего возраста выпускают митохондриальную ДНК (мтДНК), известный медиатор воспаления. В результате активации наивных CD4+ T-клеток таких людей повышается экспрессия белка CISH (cytokine-inducible SH2-containing protein). CISH способствует деградации каталитической субъединицы А протонной АТФазы V-типа (ATP6V1A), компонента вакуолярной АТФазы, которая способствует подкислению лизосом. Из-за снижения уровня ATP6V1A лизосомы не могут эффективно избавляться от аутофагосом, амфисомы накапливаются и выпускают свою груз, содержащий мтДНК, вне клетки. Это приводит к системному воспалению.

Задачей исследования было определить, как белок CISH влияет на активность и функцию иммунных клеток, а также установить связь между белком и возрастными изменениями. Исследование проводилось в несколько этапов и включало использование различных методов и моделей для изучения роли белка CISH в старении иммунной системы.

Сначала авторы показали, что активированные наивные CD4+ T-клетки людей старшего возраста выпускают в среду больше мтДНК по сравнению с клетками более молодых людей. Эффект не зависел от пола. Также в активированных T-клетках людей старшего возраста снижалась кислотность лизосом и их протеолитическая активность.

Подавление CISH в наивных CD4+ T-клетках людей старшего возраста снижало уровень мтДНК в среде. Уровень CISH возрастал после активации и был намного выше в активированных T-клетках людей старшего возраста.

Авторы подавили экспрессию CISH в наивных CD4+ T-клетках людей старшего возраста. В результате кислотность лизосом повысилась, как и их протеолитическая активность. Тот же результат, хоть и менее выраженный, продемонстрировали на клетках более молодых людей. Оверэкспрессия CISH снижала кислотность и протеолитическую активность лизосом, как и прямое подавление ATP6V1A.

Ране уже было показано, что CISH связывает ATP6V1A. Подавление CISH повышало уровень экспрессии ATP6V1A и увеличивало его время жизни. Авторы показали, что взаимодействие CISH с ATP6V1A способствует убиквитинилированию последнего.

В лизосомах происходит деградация компонентов клеток при аутофагии. Снижение их функции нарушает этот процесс. После активации в T-клетках людей старшего возраста с повышенным уровнем CISH и пониженным уровнем ATP6V1A было больше LC3B-II, маркера аутофагосом. Дальнейшие исследования подтвердили, что CISH нарушает аутофагию в наивных T-клетках людей старшего возраста.

Визуализация аутофагосом и аутолизосом показала, что в активированных наивных CD4+ T-клетках людей старшего возраста их было больше, чем в клетках более молодых людей. Снижение активности лизосом у молодых людей (с помощью подавления ATP6V1A или оверэкспрессии CISH) увеличивало число аутофагосом и аутолизосом. Подавление CISH, напротив, увеличивало их число. То есть повышенная активность CISH в T-клетках людей старшего возраста приводила к накоплению аутофагосом и аутолизосом с недеградированным грузом. В попытке компенсировать эти процессы увеличивается число MVB, органелл, которые совместно с лизосомами участвуют в деградации их груза.

В результате повышенной активности CISH у людей старшего возраста увеличивалось число поврежденных митохондрий. При этом общее число митохондрий не менялось. Это тоже было связано с со снижением активности лизосом.

Все это приводит к тому, что в активированных наивных CD4+ T-клетках накапливаются амфисомы, содержащие поврежденные митохондрии. Амфисомы выбрасывают свой груз за пределы клеток. В результате мтДНК попадает во внеклеточное пространство.

Чтобы подтвердить, что выброс мтДНК вызывает воспаление in vivo, авторы использовали мышей, зараженных вирусом лимфоцитарного хориоменингита (LCMV). Авторы трансдуцировали CD4+ T-клетки короткими шпилечными РНК к Cish. Авторы подтвердили снижение уровня CISH и повышение активности лизосом. Также снижался уровень мтДНК в плазме. Частично это объясняется подавлением экзоцитоза амфисом. В результате снижения уровня мтДНК уменьшалась и концентрация воспалительных цитокинов. Вывод вируса из селезенки проходит у этих мышей без изменений. Схожие результаты показали в опытах по иммунизации мышей.

В работе были продемонстрированы новые аспекты связи активности иммунной системы и старения. Аттеньюация экспрессии CISH может стать новой стратегией по снижению воспаления у людей старшего возраста.

Ограничение калорий замедляет скорость старения