Un model remarcabil de celule imune apare în jurul vârstei de 100 de ani
Celulele imune rare, descoperite în cantități semnificativ mari la persoanele care trăiesc peste 110 ani, dezvăluie un model neobișnuit de expansiune clonală, diferențiere și flexibilitate funcțională.
Un studiu recent publicat în revista Cell Reports a caracterizat limfocitele T citotoxice CD4 (CD4 CTLs) la supercentenari. Procesul de îmbătrânire este marcat de o degradare funcțională graduală, determinată de modificări celulare și moleculare, inclusiv senescența celulară, mutațiile ADN-ului și disfuncția mitocondrială. Supercentenarii, persoanele de 110 ani sau mai mult, oferă un model de îmbătrânire sănătoasă, atingând longevitate în timp ce întârzie sau evită boli legate de vârstă, precum cancerul și bolile cardiovasculare. Profilurile lor epigenomice, imune și cardiovasculare par mai tinere pentru vârsta lor.
Autorii studiului anterior au raportat o frecvență crescută de CD4 CTLs la supercentenari. Aceste celule sunt rare în sângele periferic în condiții normale, dar au fost detectate în timpul infecțiilor virale, inclusiv în cazul infecției cu coronavirusul SARS-CoV-2. Studiile recente arată că CD4 CTLs pot distruge celulele tumorale în diverse tipuri de cancer, inclusiv cancerul colorectal și melanomul. Totuși, rolul CD4 CTLs în îmbătrânirea sănătoasă rămâne necunoscut.
În cadrul acestui studiu, cercetătorii au caracterizat CD4 CTLs în rândul grupurilor de vârstă mai înaintată, concentrându-se asupra supercentenarilor. În primul rând, au generat profiluri de celule unice din proteinele de suprafață, transcriptome și secvențe de receptor T (TCR) din celulele T ale opt indivizi cu vârste între 70 și 90 de ani, 10 centenari și 10 supercentenari. În total, au fost colectate 43.584 de celule T, stratificate în 13 clustere, fiind principalele clase γδ, CD8 și CD4 T.
CD4 CTLs au fost identificate din clusterele CD4 pe baza co-exprimării genelor citotoxice (granzyme H [GZMH] și granzyme B [GZMB]) și CD4. CD4 CTLs au devenit din ce în ce mai abundente în cele trei grupuri de vârstă; proporțiile medii de CD4 CTL au fost de 4% în rândul non-centenarilor, 9,6% în rândul centenarilor și 17,6% în rândul supercentenarilor. Notabil, un non-centenar clinic sănătos a avut cea mai mare proporție de CD4 CTLs. O analiză bazată pe modele a seturilor de date publice cu celule unice, acoperind mai mult de 1.500 de probe pe parcursul vieții umane, a indicat că CD4 CTLs rămân relativ rare la vârste tinere, dar cresc semnificativ ca abundență și variabilitate la vârste foarte înaintate.
Echipa a investigat apoi tranziția aparentă a celulelor T helper CD4 către un fenotip citotoxic. CD4 CTLs au fost marcate prin pierderea CD27 și CD28, diferențiindu-se de celelalte clustere CD4. CD4 CTLs au prezentat un fenotip distinctiv de CD45RO+, CD45RA−, receptor 7 negativ pentru chemokine cu motiv C (CCR7−), programat pentru moarte celulară 1 negativ (PD-1−) și CD95mid, indicând o diferențiere avansată fără semne de epuizare.
Analiza transcripțională a corroborat acest fenotip, relevând expresii scăzute ale genelor asociate cu epuizarea, precum LAG3 și CTLA4. O populație CD27−CD28+, care constituia 10,5% din celulele T CD4, a fost identificată ca un posibil stadiu de tranziție între celulele T helper CD4 și CTLs, consistent cu pierderea CD27 înainte de CD28 în această tranziție. Cercetătorii s-au concentrat apoi pe repertoriile TCR ale CD4 CTLs, caracterizând compoziția receptorilor și structura clonală.
Expansiunea clonală a CD4 CTLs a fost detectată în toate probele. În plus, exprimarea duală a TCR, adică exprimarea a două lanțuri alfa sau beta într-o singură celulă T, a fost observată în cinci clone principale, deși TCR-urile duale nu sunt unice pentru CD4 CTLs, iar semnificația lor funcțională rămâne incertă. Genele TCRγ au fost exprimate în CD4 CTLs la aproximativ jumătate din nivelul observat în celulele T γδ. Echipa a explorat ulterior posibilele ținte antigenice pentru CD4 CTLs în bazele de date publice TCR, analizând secvențele regiunii de determinare a complementarității 3β (CDR3β) din clonele principale.
Secvențele CDR3β s-au potrivit cu cele ale celulelor T extinse în probe din cancerul pulmonar non-mic de celule, cancerul de sân și carcinomul hepatocelular. Totuși, potrivirile s-au bazat doar pe secvențele CDR3β și nu demonstrează că celulele T recunosc aceleași antigene. O analiză secundară cu celule unice a fost apoi realizată folosind două probe din fiecare grup de vârstă pentru a obține informații despre funcția CD4 CTL. Celulele au fost împărțite în două seturi: controale ne-stimulate și celule stimulate ex vivo cu PMA și ionomicină. Transcriptomele, TCR-urile și proteinele de suprafață au fost profilate.
Celulele au fost clasificate în opt clustere, grupate în două clase majore: stări activate (CD69+) și stări quiescente (CD69−). Aceste două clase conțineau câte patru clustere fiecare: celule T CD8, celule T CD4 naive, celule T CD4 helper și CD4 CTLs. Populația intermediară CD27−CD28+ a fost identificată atât în stări quiescente, cât și în stări activate. Perforina 1 (PRF1) și GZMB au fost reglate pozitiv în celulele activate, în timp ce GZMH și GZMA au fost reglate negativ.
Celulele activate au arătat o expresie crescută a citokinelor inflamatorii, precum factorul de necroză tumorală (TNF)-α și interferon (IFN)-γ. O analiză de sub-clasare a celulelor activate, folosind genele interleukinei (IL), a relevat opt clustere, fiecare cu modele distincte de expresie IL. Un cluster a prezentat niveluri ridicate de IL-13 și IL-4, în timp ce alt cluster a avut niveluri ridicate de IL-21. În ciuda diferențelor în IL-urile specifice, toate clusterele au avut niveluri ridicate de IFN-γ și TNF-α. Clonele TCR foarte extinse au fost distribuite în mai multe subgrupuri definite de citokine, sugerând că celulele din aceeași clonă pot adopta diferite profile de citokine după activare.
În concluzie, CD4 CTLs cresc în etapele ulterioare ale îmbătrânirii, cu o expansiune clonală substanțială observată în toate grupurile de vârstă. Unele clone principale au prezentat exprimare duală a TCR, în timp ce CD4 CTLs au arătat și activarea non-canonicală a genelor TCRγ. Clonele principale de TCR, chiar și de la supercentenari sănătoși, s-au potrivit cu secvențele CDR3β ale pacienților cu cancer, dar aceste suprapuneri nu demonstre
