Sirtuine nucleari e l'invecchiamento del sistema immunitario Parte 2

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4. Monociti e Macrofagi

I macrofagi risiedono in tutti i tessuti del corpo [59]. Sono fondamentali per l'omeostasi dei tessuti durante lo sviluppo di funzioni specifiche del contesto, come nel caso dei macrofagi alveolari nel polmone o delle cellule microgliali nel sistema nervoso centrale.

Oltre ai loro ruoli specifici del tessuto, i macrofagi sono anche ben noti per la loro capacità di fagocitare i patogeni, che porta alla presentazione dell'antigene e all'infiammazione. I macrofagi hanno origine da precursori eritro-mieloidi durante lo sviluppo iniziale dell'embrione o da monociti infiltranti nell'età adulta. I macrofagi derivati ​​da embrioni e monociti sono entrambi in grado di mantenere la loro abbondanza attraverso l'autorinnovamento quando necessario. I macrofagi rispondono all'ambiente, determinando l'acquisizione di uno spettro di stati funzionali. Dopo la stimolazione dell'antigene, i macrofagi si attivano e si polarizzano in un fenotipo pro o antinfiammatorio, rispettivamente i cosiddetti macrofagi Ml attivati ​​classicamente e M2 alternativi. I macrofagi Ml svolgono funzioni proinfiammatorie citotossiche e dannose per i tessuti, mentre i macrofagi M2 sono importanti per risolvere l'infiammazione e la riparazione dei tessuti. La funzione dei macrofagi è alterata negli ospiti anziani, con conseguenti scarsi risultati dopo infezioni e degenerazione dei tessuti [60]. Le caratteristiche fenotipiche dei macrofagi invecchiati possono differire a seconda della popolazione dei macrofagi, ma molti studi indicano che i macrofagi dei vecchi ospiti hanno una ridotta capacità fagocitaria e sono sbilanciati verso un fenotipo più pro-infiammatorio. La deplezione dei macrofagi nei topi anziani sottoposti a somministrazione di immunoterapia è associata a una ridotta produzione e sopravvivenza di citochine proinfiammatorie [61]. Allo stesso modo, il targeting dei macrofagi nei topi anziani migliora la struttura dei nervi periferici e le prestazioni muscolari [62]. Insieme, questi dati indicano che la deregolazione dei macrofagi con l'età è un importante contributo all'invecchiamento complessivo dell'organismo.

Varie evidenze indicano che le sirtuine nucleari supportano le funzioni immunosoppressive e le risposte associate a M2- (Figure 2 e 4). Ad esempio, l'espressione di SIRT6 aumenta nei macrofagi BM del topo in condizioni di polarizzazione M2- [55]. Allo stesso modo, l'espressione di SIRT2 diminuisce nella microglia del topo dopo la stimolazione LPS, che induce la polarizzazione Ml [56].colesterolo cistanoLe sirtuine supportano la biologia dei macrofagi a molti livelli, inclusa la sua differenziazione cellulare, l'autorinnovamento, la polarizzazione e l'attivazione. I livelli delle proteine ​​SIRT1 e SIRT2 aumentano durante la differenziazione dei monociti umani in macrofagi e la loro inibizione con cannabinolo (Tabella 1) o carenza induce lo sviluppo di un fenotipo proinfiammatorio[46]. SIRT1 e SIRT2 prevengono l'espressione prematura dei geni proinfiammatori attraverso il controllo della loro struttura della cromatina. Meccanicamente, SIRTl e SIRT2 interagiscono con l'enzima DNA metiltransferasi 3B(DNMT3B) per promuovere la metilazione del DNA oltre a limitare la deposizione di H3K4me3 e H3K27ac [47]. I macrofagi derivati ​​da BM dai topi Sirt6W LysM-Cre, in cui il gene SIRT6 è specificamente deleto nelle cellule mieloidi, hanno livelli aumentati di espressione di citochine proinfiammatorie, tra cui l'interleuchina (IL)-6, il fattore di necrosi tumorale (TNF-) , e interferone (IFN-) e maggiori capacità di migrazione rispetto ai controlli WT, ma non è noto se ciò sia dovuto a una ridotta differenziazione cellulare[55].

Le attività di SIRT1, SIRT2, SIRT6 e SIRT7 sono importanti anche per l'equilibrio della polarizzazione dei macrofagi (Figura 4), che dipende da stimoli specifici e da eventi di segnalazione a valle [66]. La polarizzazione M1 avviene in risposta a trigger come LPS o IFN-y e dipende fortemente dal fattore di trascrizione del fattore nucleare-kB (NF-KB), un regolatore principale dell'infiammazione e dei percorsi legati all'età [13,66]. La polarizzazione di M2 è indotta da stimoli come IL-4 o ⅡL-10 e utilizza diversi segnali a cascata, inclusi il trasduttore di segnale e l'attivatore della trascrizione 6(STAT6) e l'attivazione del recettore y attivato dal proliferatore del perossisoma (PPARy). Molti studi hanno dimostrato che SIRT1, SIRT2 e SIRT6 limitano l'infiammazione dei macrofagi attraverso la regolazione di NF-kB [55,57,58]. I macrofagi BM knockout SIRT1, SIRT2 e SIRT6 mostrano iperacetilazione della subunità NF-kB p65, che aumenta la sua attività trascrizionale e una maggiore espressione dei geni bersaglio NF-kB, inclusi IL-6, TNF-a e IL{ {34}} . L'interazione biochimica e funzionale di SIRT1, SIRT2 e SIRT6 con NF-kB è ben documentata in molti tipi cellulari [13,65,67], suggerendo che meccanismi simili di regolazione di NF-kB possono esistere nei macrofagi. Nelle cellule HeLa, SIRT6: silenzia l'espressione dei geni bersaglio di NF-kB deacetilando H3K9ac [13].cistanche deserticola effetti collateraliInoltre, nelle cellule 293F, SIRT6 promuove l'espressione del repressore NF-KB, IkBa (fattore nucleare del potenziatore del gene del polipeptide kappa leggero nell'inibitore delle cellule B, ), attraverso un meccanismo che coinvolge la monoubiquitinazione della cisteina dell'istone metiltransferasi SUV39H1, che risulta nella sua dissociazione dal promotore del gene IkBa e, di conseguenza, nell'attivazione del gene [68]. Nei fibroblasti embrionali di topo, SIRT2 deacetila direttamente la subunità p65 di NF-kB alla lisina 310, reprimendo la sua attività trascrizionale [67]. SIRT2 deacetila H4K16ac durante la transizione G2/M, ma non è stato esplorato se SIRT2 regola epigeneticamente i geni bersaglio di NF kB durante l'infiammazione o in condizioni simili. Infine, è stato riportato che l'espressione di SIRT7 diminuisce in modo dipendente dall'età nei leucociti di pazienti sani. Nella linea cellulare monocitica THP-1, la differenziazione da monociti a macrofagi mediata da PMA aumenta l'espressione di SIRT7, mentre la sovraespressione di SIRT7 aumenta i marcatori di differenziazione nelle cellule THP-1 non stimolate [64].

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SIRTI e SIRT2 svolgono anche ruoli importanti nell'attivazione della microglia e nell'infiammazione cerebrale, che hanno implicazioni significative per le malattie neurodegenerative dipendenti dall'età [56,69]. La sovraespressione di SIRT1 nelle cellule microgliali protegge anche le cellule neurali dalla morte indotta dal peptide amiloide, una via neurotossica correlata alla patogenesi della malattia di Alzheimer[69]. Le cellule microgliali Sirt2/topi e SIRT2 KD sfidate con LPS hanno una risposta proinfiammatoria microgliale più forte, inclusi livelli più elevati di secrezione di citochine e produzione di radicali liberi e morte cellulare [56]. A livello molecolare, SIRT1 e SIRT2 esercitano le loro proprietà antinfiammatorie sottoregolando l'attività di NF-kB. Le capacità enzimatiche di SIRT2 sono modulate dalla fosforilazione e l'assenza di questa modifica post-traduzionale sulla serina S331 di SIRT2 impedisce l'acetilazione di NF-kB nelle cellule microgliali. Infatti, la sovraespressione del mutante fosfo-resistente SIRT2 S331A, ma non del mutante fosfo-mimetico SIRT2 S331D, nella microglia si traduce in una ridotta acetilazione della subunità p65 alla lisina 310, possibilmente determinando il silenziamento del gene bersaglio di NF-kB.

Sebbene i macrofagi siano cellule terminali differenziate, hanno la capacità di auto-mantenersi attraverso la proliferazione locale indipendentemente dalla differenziazione dei precursori ematopoietici, una caratteristica normalmente associata alle cellule staminali [70]. SIRTl partecipa all'autorinnovamento dei macrofagi controllando la progressione e la proliferazione del ciclo cellulare [42].cistance dosaggio redditI macrofagi SIRT1 KD sono meno efficienti nei test di formazione di colonie e mostrano un arresto del ciclo cellulare Gl associato alla downregulation di Myc, alla ridotta fosforilazione del fattore E2 (E2F) e all'aumento della traslocazione nucleare del fattore di trascrizione FOXOl. Di conseguenza, la carenza di SIRT1 si traduce nel silenziamento genico dei percorsi Myc ed E2F, che svolgono ruoli importanti nell'auto-rinnovamento, e nella sovraregolazione di quei percorsi che coinvolgono fattori FOXO, noti per indurre l'arresto del ciclo cellulare. Un fenotipo simile si osserva nei macrofagi trattati con NAM (Tabella 1), il che solleva la possibilità che anche altre sirtuine siano coinvolte nel processo di auto-rinnovamento.

Cistanche può antietà

Nonostante i ruoli antinfiammatori consolidati delle sirtuine, solo uno studio ha affrontato il loro contributo all'invecchiamento dei macrofagi e allo sviluppo di malattie legate all'età. La presenza di cellule senescenti nei tessuti invecchiati promuove la polarizzazione e l'attivazione dei macrofagi M1, con conseguente infiammazione dei tessuti e compromissione della segnalazione dell'insulina [71]In effetti, l'infiammazione cronica di basso grado negli anziani è associata a insulino-resistenza e diabete [72]. A questo proposito, è stato dimostrato che la mieloide SIRT2 protegge dall'intolleranza al glucosio controllando l'infiammazione correlata all'età [63]. Il modo in cui SIRT2 regola questo processo è spiegato dalla sua interazione funzionale con l'inflammasoma NLRP3 (Figura 4), come riportato anche nelle HSC. Nei macrofagi, SIRT2 interagisce e deacetila la proteina dell'impalcatura NLRP3 per sopprimere l'assemblaggio e l'attività dell'inflammasoma NLRP3. È importante sottolineare che i livelli di SIRT2 diminuiscono con l'età nei macrofagi insieme all'aumento dell'acetilazione e dell'attivazione di NLPR3. Inoltre, il tessuto adiposo bianco precedentemente co-coltivato con macrofagi invecchiati mostra una segnalazione dell'insulina ridotta rispetto ai controlli giovani, che possono essere salvati con vecchi macrofagi trasdotti con SIRT2 o con una forma costitutiva deacetilata NLPR3. Questo studio evidenzia l'asse SIRT2-NLPR3 nei macrofagi come un obiettivo interessante per invertire l'infiammazione associata all'età e migliorare l'omeostasi del glucosio.

5. Eosinofili

Gli eosinofili svolgono un ruolo importante nella difesa dalle infezioni da parassiti degli elminti e dalle infiammazioni allergiche, come la rinite allergica e l'asma. Altri ruoli includono il metabolismo cellulare, la termogenesi e le risposte antitumorali. Gli eosinofili sono prodotti nel midollo osseo in presenza di IL-5, un processo che dipende in modo critico dal fattore di trascrizione GATA-1 [73]. Negli esseri umani e nei topi, prove recenti indicano che le frequenze degli eosinofili diminuiscono nel tessuto adiposo bianco degli ospiti anziani [74]. Questo calo dipendente dall'età dell'abbondanza di eosinofili è correlato al verificarsi di infiammazione e allo sviluppo di diverse condizioni legate all'età, tra cui fragilità e risposta immunitaria ridotta all'immunizzazione. È importante sottolineare che il trasferimento di giovani eosinofili in riceventi di topo invecchiato riduce l'infiammazione sistemica di basso grado, migliora le prestazioni fisiche e la differenziazione e l'attività immunitaria, evidenziando il ruolo dei giovani eosinofili come agenti di ringiovanimento.

La nostra conoscenza del ruolo delle sirtuine e degli eosinofili è molto limitata (Figure 2 e 5). Esiste un solo rapporto che descrive l'interazione funzionale tra di loro (Figura 5A)[75]. Tuttavia, alcune prove suggeriscono che le sirtuine svolgono ruoli immortanti nella biologia degli eosinofili. Ad esempio, la risposta al danno del DNA è un processo fortemente connesso all'attività nucleare delle sirtuine [76], ed è noto per essere più robusto negli eosinofili che in altre cellule immunitarie innate[77]. SIRT6 è importante per la differenziazione e la funzione degli eosinofili [75]. La differenziazione in vitro delle cellule BM in eosinofili è alterata in assenza di SIRT6. Inoltre, anche la polarizzazione dei macrofagi M2 mediata dagli eosinofili, un processo che dipende dalla secrezione di IL{11}} dell'eosinofilo, è compromessa in presenza di eosinofili Sirt67. SIRT6 regola l'abbondanza e l'attività di GATA-1, un fattore di trascrizione richiesto per l'impegno e la differenziazione del lignaggio eosinofilo [73]. Curiosamente, SIRT6 promuove l'attività trascrizionale GATA-1 indipendentemente dalla sua attività enzimatica. SIRT6 forma un complesso ternario con GATA-1 e p300 per regolare positivamente l'attività di GATA-1, quindi è possibile che SIRT6 agisca come una proteina scaffold per reclutare la p300 acetiltransferasi in questo complesso. Simile a quanto accade negli ospiti anziani, dopo l'esposizione al freddo, i topi mieloidi.Sirt6- hanno frequenze di eosinofili più basse nel tessuto adiposo bianco rispetto ai topi WT. La termogenesi adattativa richiede la produzione di citochine, inclusa IL-4 da parte degli eosinofili, che porta alla polarizzazione dei macrofagi M2 e, a sua volta, facilita l'imbrunimento degli adipociti bianchi e la generazione di calore. Sebbene questo studio abbia affrontato il ruolo dell'eosinofilo SIRT6 nell'attività degli adipociti bruni, è da notare che i depositi di tessuto adiposo bruno e la funzione diminuiscono negli anziani [78], suggerendo nuove strade per comprendere i meccanismi dell'invecchiamento dell'organismo e la loro potenziale relazione con l'eosinofilo SIRT6 .

differenziazione, possibilmente attraverso la stabilizzazione e l'attivazione di GATA-1 [75]. (B) SIRT2 migliora la citotossicità mediata dalle cellule NK rispetto alle cellule di carcinoma epatocellulare, ma il meccanismo rnolecolare sottostante rimane per lo più sconosciuto [79]. (C) Nelle DC, SIRT1 regola l'espressione di citochine con importanti conseguenze per la successiva differenziazione Th [80-82]. SIRT1 promuove la differenziazione Treg attraverso il produttore TGF- 1 in modo HIF1- dipendente. SIRT1 promuove anche la differenziazione di Th17 attraverso la deacetilazione di IRF1, limitando così il suo legame al promotore il-27p28 e silenziandone l'espressione. Inoltre, in risposta allo zimosan, SIRT1 viene reclutato nel promotore del gene il-12a per reprimerne l'espressione e limitare la differenziazione Th1. (D) SIRT6 è richiesto sia per la differenziazione che per la maturazione delle DC, ma i meccanismi molecolari coinvolti non sono stati esplorati [48].

6.Cellule NK

Le cellule NK sono linfociti citotossici con ruoli importanti nell'immunità innata contro cellule e tumori infetti da virus. Le cellule NK secernono perforine e granzimi ed esprimono ligandi di morte cellulare sulla loro superficie per indurre l'apoptosi delle cellule bersaglio. Inoltre, le cellule NK secernono una varietà di citochine pro-infiammatorie, tra cui TNF-x e IFN-, che hanno ruoli importanti nel sostenere e amplificare le risposte immunitarie attraverso l'attivazione dei macrofagi e delle cellule dendritiche. Negli esseri umani invecchiati, il compartimento delle cellule NK è associato ad un aumento delle cellule NK circolanti mature e longeve[83]. Nonostante questo aumento, la citotossicità mediata dalle cellule NK, inclusa la secrezione di granuli e l'uccisione mediata dal recettore della morte, è compromessa, con conseguente scarsa risposta ai virus e un aumento dello sviluppo del cancro. Il ruolo delle sirtuine nella funzione delle cellule NK è stato poco studiato (Figure 2 e 5). I livelli di espressione di SIRT1 umana sono elevati nelle cellule NK invecchiate [84]. In particolare, il livello di espressione di SIRT1 è significativamente più alto nelle cellule NK umane di soggetti di età superiore a 85 anni rispetto agli anziani e ai giovani con età media di 75 e 21 anni, rispettivamente. Allo stesso modo, i livelli di heat shock protein 70 (HSP70), una proteina con ruoli importanti nel ripiegamento proteico e un effettore a valle dell'attività SIRT1 nel controllo della qualità delle proteine ​​[85], sono elevati anche nelle persone anziane di età superiore agli 85 anni. Nello stesso gruppo, anche la superossido dismutasi 2(SOD2), un importante enzima antiossidante regolato da SIRT1 in molte cellule [86], è fortemente espressa nelle cellule NK attivate.Benefici dell'estratto di cistancheUlteriori indagini potrebbero aiutarci a comprendere il ruolo di SIRT1 nelle cellule NFK invecchiate e mostrare se SIRT1 ha una relazione funzionale con HSP70 e SOD2.

SIRT2 promuove l'attività delle cellule NK del fegato in risposta al carcinoma epatocellulare (Figura 5B) (HCC) [79]. L'espressione di SIRT2 aumenta specificamente nelle cellule NK del fegato da HCC. topi indotti, dove promuove l'attività delle cellule NK. Le cellule NK che sovraesprimono SIRT2-secernono citochine proinfiammatorie più elevate, granuli citotossici e hanno una maggiore attività tumoricida, mentre SIRT2 KD altera l'attività citotossica delle cellule NK. L'attività di SIRT2 è correlata con una maggiore fosforilazione della chinasi 1/2 regolata extracellulare (Erk1/2) e p38, due vie di segnalazione importanti per l'attività delle cellule NK. Nonostante l'importanza di SIRT2 per la risposta antitumorale mediata dalle cellule NK del fegato, il ruolo di questa sirtuina nell'invecchiamento delle cellule NK deve ancora essere esplorato. 7.Cellule dendritiche

Le cellule dendritiche (DC) sono cellule presentanti l'antigene che hanno ruoli importanti nell'immunità adattativa e nel mantenimento dell'autotolleranza. Allo stato stazionario, le cellule dendritiche sono altamente fagocitiche e presentano continuamente autoantigeni per limitare la reattività delle cellule T. Dopo l'infezione, le DC maturano, con conseguente aumento dell'espressione dei recettori costimolatori, comprese le molecole CD80, CD86 e MHC-II, secrezione di citochine proinfiammatorie e innesco dei linfociti T. I principali sottotipi dendritici includono le cellule dendritiche convenzionali (cDC), di origine mieloide, e le cellule dendritiche plasmacitoidi (pDC), che hanno origine da un precursore linfoide. L'invecchiamento provoca cambiamenti importanti nell'attività del DC. In termini generali, mentre la risposta DC ai patogeni è ridotta, vi è una maggiore reattività agli autoantigeni e una maggiore espressione di citochine proinfiammatorie, che contribuiscono alla rottura della tolleranza e all'infiammazione[87].

Mentre SIRTl è superfluo per la differenziazione e la maturazione delle DC, DC SIRTl è di grande importanza nel mantenere l'equilibrio delle risposte immunitarie Th-mediate (Figure 2 e 5). In effetti, l'espressione di SIRT1 aumenta nelle DC in seguito alla stimolazione del recettore Toll-like (TLR) nell'uomo e nei topi e la sua delezione nei topi provoca un'alterata polarizzazione delle cellule T [80,81] Tuttavia, diversi gruppi di ricerca hanno riportato ruoli contrastanti per SIRTl in questo tipo di cellula (Figura 5C). Yang e colleghi hanno scoperto che DC SIRT1 dirige la produzione di cellule Th17, un sottoinsieme di cellule T con proprietà infiammatorie, limitando la produzione di IL-27, una citochina antinfiammatoria che sopprime la differenziazione Th17 . In effetti, i topi Sirt10 CD110-Cre, in cui SIRTl è specificamente eliminato nelle DC, hanno percentuali inferiori di cellule Th17. A livello molecolare, SIRTl interagisce con e deacetila il fattore di regolazione dell'interferone 1 (IRF1), un fattore di trascrizione correlato all'espressione di IL-27. IL-27 è un eterodimero proteico composto dalle subunità p28 e dalla deacetilazione IRF1 dipendente dal gene 3(EBI3)SIRT{25}}indotto da Epstein-Barr riduce il legame di IRF1 al promotore del gene il-27p28, risultando nel suo silenziamento, portando quindi a una riduzione della produzione di IL-27 e alla promozione della differenziazione Th17. Usando un modello murino simile di eliminazione di Sirt1 nelle DC, Liu e colleghi hanno riferito che DC SIRT1 determina l'equilibrio della produzione di cellule Thl e T regolatorie (Treg) in seguito alla stimolazione DC, senza alterazioni nel lignaggio Th17. I topi con Sirt1/DC hanno percentuali più elevate di cellule T IFNyt e secrezione di IFNy e percentuali più basse di cellule T FOXP3 più e livelli di mRNA di FOXP3. In questo studio, SIRT1 regola la produzione di IL-12 e TGF{{40} }, due citochine distintive per la differenziazione Thl e Treg, rispettivamente in modo dipendente dal fattore inducibile dall'ipossia a (HIFla). Nelle DC umane, SIRTl limita anche la produzione di IL-12p70 in risposta allo zimosan, uno stimolo TLR2 coinvolto nell'immunotolleranza e nella downregulation delle citochine Thl [82]. IL-12p70 è un eterodimero di subunità p35 e p40, codificate rispettivamente dai geni IL-12a e IL-12b. Meccanicamente, lo zimosan induce il reclutamento di SIRTl nel promotore del gene IL-12, con conseguente compattazione della cromatina al nucleosoma 1 e deacetilazione dell'istone, che limita l'espressione di IL{55}}p35. Nel complesso, questi studi indicano che SIRTl è un importante regolatore della produzione di citochine nelle DC e ha importanti implicazioni per la successiva generazione di sottogruppi di cellule T.

Nell'uomo e nei topi, SIRT6 partecipa alla differenziazione e alla maturazione delle cellule dendritiche (Figura 5D)[48]. Rispetto ai controlli WT, Sirt6/topi hanno meno precursori di cDC nel midollo osseo. Inoltre, in assenza di SIRT6, la differenziazione e la maturazione in vitro delle DC di topo dalle cellule BM sono compromesse. Risultati più sorprendenti sono stati ottenuti in un modello umano di generazione di cDC, in cui l'inibizione di SIRT6 con l'inibitore S6 (Tabella 1) compromette gravemente la differenziazione dei monociti in DC. Da una prospettiva fenotipica, le DC derivate da Sirt6// BM di topo sono meno mature, come misurato dalla ridotta espressione di CD86, CD80 e MHCII, dall'aumentata capacità endocitica e da una ridotta capacità di stimolare la proliferazione dei linfociti. È importante sottolineare che l'impegno del TLR con LPS nelle DC derivate da Sirt6/BM determina un aumento delle percentuali di cellule produttrici di TNF-o-e IL-6-, il che implica che SIRT6 ottimizza la produzione di citochine in queste cellule. Nel complesso, questo studio evidenzia l'importante ruolo di SIRT6 nelle DC e suggerisce che la mancanza di SIRT6 nelle DC invecchiate potrebbe essere parzialmente responsabile delle scarse risposte immunitarie e dell'infiammazione. 8. Immunità adattiva

Mentre il sistema immunitario innato riconosce i motivi ripetitivi a bassa specificità presenti in un'ampia gamma di agenti patogeni e cellule ospiti danneggiate, il sistema immunitario adattativo è notevole per il suo alto grado di specificità dell'antigene. I linfociti B e T, i due membri cellulari dell'immunità adattativa, sono generati nel midollo osseo (Figura 2), sebbene i progenitori delle cellule T successivamente migrino nel timo per completare la loro maturazione. Le cellule B e T mature circolano nel flusso sanguigno e nel sistema linfatico ed entrambi esprimono i recettori delle cellule B (BCR) o i recettori delle cellule T (TCR) nelle loro membrane che vengono sollevate per riconoscere quasi tutti gli antigeni esogeni o maligni mentre tollerano gli autoantigeni. La diversità clonale della specificità dell'antigene è quindi la pietra angolare del sistema immunitario adattativo. Al riconoscimento degli agenti infettivi, le cellule B e T vengono attivate e si differenziano in cellule effettrici o cellule di memoria a lunga vita. I linfociti effettori amplificano la risposta immunitaria innata prendendo di mira specificamente gli agenti patogeni o attraverso la secrezione di citochine, o inducono la morte di cellule ospiti infette e maligne, oppure terminano la risposta immunitaria una volta eliminata la sfida. Nel contesto dell'immunosenescenza, la diversità clonale delle cellule B e T è compromessa e si osserva una sostanziale riduzione della capacità di rispondere ai vaccini e ai nuovi agenti patogeni. Cellule 9.T

I linfociti T sono suddivisi in cellule T helper CD4t e cellule T CD8t citotossiche e sono attivate da antigeni specifici del TCR in un processo che coinvolge i contatti cellula-cellula. Le cellule T CD8t citotossiche riconoscono le cellule maligne o le cellule infettate e le indirizzano alla morte cellulare mediante vari meccanismi, inclusa la produzione di granzimi e perforine, due principali fattori pro-apoptotici. Le cellule T helper CD4 più hanno funzioni immunomodulatorie e sono ulteriormente suddivise in una miriade di sottoinsiemi, inclusi Th1, Th2, Th9, Th17 e Treg, ognuno dei quali ha un gruppo distintivo di bersagli delle cellule immunitarie e un pattern di espressione delle citochine (Figura 2)[88, 89].

Sebbene si pensi che un certo grado di produzione ingenua di cellule T sia mantenuto fino alla vecchiaia, è accettato che il pool principale di cellule Tr si stabilisca presto nella vita. Durante l'atrofia del timo correlata all'età, si verifica una progressiva riduzione della cellularità timica e una marcata perdita dell'architettura tissutale. Questo è accompagnato da una diminuzione esponenziale della timopoiesi, con un'emivita di 16 anni nell'uomo [9]. Il declino della produzione di nuove cellule T con l'età ha conseguenze per il pool di cellule T naive preesistente e per il resto del sistema immunitario.

Da un lato, le cellule T naive invecchiate diventano responsabili del mantenimento del compartimento in assenza di una sostanziale produzione di cellule T, che le fa entrare in uno stato simile a uno stelo [91]. D'altra parte, l'esposizione continua a nuovi agenti patogeni e la comparsa di malattie autoimmuni e infezioni croniche si traducono in un pool allargato di cellule T di memoria espanse clonalmente a scapito del pool di cellule T naive periferiche. Questo alla fine limita la diversità del TCR, smorza la capacità del sistema immunitario adattativo di affrontare sfide nuove e preesistenti ed è un segno distintivo dell'immunosenescenza [3,92]. L'invecchiamento dei linfociti T è accompagnato da una serie di difetti intrinseci dei linfociti T che includono esaurimento dei linfociti T, estese alterazioni genetiche ed epigenetiche, alterazione del segnale TCR e perdita di proteostasi e omeostasi mitocondriale [92].cistanche gengis khanLe sirtuine contribuiscono alla biologia delle cellule T (Figura 6) e alla conservazione della durata della salute nel compartimento delle cellule T a più livelli: SIRT1 ha un ruolo complesso nella regolazione delle risposte delle cellule T mediate da TCR, della senescenza e della polarizzazione delle cellule T helper; Il knockout di Sirt6 nelle cellule T produce infiammazione sistemica nei topi e alti livelli di espressione di SIRT7 nel cancro al seno sono collegati all'esaurimento delle cellule T. L'attivazione proporzionale delle cellule T durante la risposta immunitaria dipende strettamente da una soglia nella segnalazione del TCR che determina se le cellule T stimolate montano una risposta immunitaria efficace o se diventano anergiche. Questa soglia è cruciale per precludere l'autoimmunità e può diventare disregolata durante l'invecchiamento [93,94]. La segnalazione del TCR è accuratamente controllata da recettori co-stimolatori o co-repressori sulla membrana plasmatica e da moduli intracellulari che regolano l'intensità della segnalazione del TCR. SIRTl è emerso come un fattore importante per regolare le risposte delle cellule T regolando la terminazione della segnalazione TCR (Figura 6A e Tabella 1). In assenza di SIRT1, l'attivazione dei linfociti T con anticorpi anti-CD3 è consentita indipendentemente dalla costimolazione del CD28. Nei topi, le cellule Sirtl'T stimolate dal TCR proliferano in modo sproporzionato, producono livelli aumentati di IL-2 e non sono in grado di entrare in stato di anergia, il che implica che SIRTl regola negativamente la segnalazione del TCR in vivo [40,95]. A sua volta, ciò si traduce in una perdita di tolleranza nelle cellule Sirt1-/T. Infatti, mentre le cellule T ingenue e attivate mostrano livelli di espressione di SIRT1 simili, quello di T anergico è significativamente più alto. Meccanicamente, la terminazione mediata da SIRT1-della segnalazione TCR coinvolge il fattore di trascrizione AP-1, che deve essere trascrizionalmente attivo se le risposte effettrici dei linfociti T devono essere efficaci [95]. L'acetilazione del membro c-Jun dell'eterodimero AP-1 è necessaria affinché sia ​​attivo e SIRT1 regola dinamicamente l'acetilazione di c-Jun durante l'attivazione del TCR [95-97] Pertanto, dopo la stimolazione del TCR, quando c -Jun picchi di acetilazione, SIRTl interagisce con c-Jun per ridurre i suoi livelli di acetilazione e quindi estinguere la risposta TCR mediata da AP-1-Fornendo ulteriori prove che SIRT1 agisce come un modulatore di feedback dell'attivazione e dell'anergia dei linfociti T, uno studio ha dimostrato che IL-2, che può invertire l'energia nei linfociti T, sopprime l'espressione di SIRTI impedendo a FOXO3a di legarsi al promotore Sirtl. Questo rappresenta un meccanismo plausibile per recuperare la sensibilità del TCR [98].

(B) Nelle cellule B il deficit di SIRTI provoca livelli ridotti di MHC-II, che si traduce in una ridotta presentazione incrociata alle cellule CD4 * T [104]. SIRTl è anche importante per la ricombinazione del cambio di classe, poiché reprime l'espressione di AID mediante deacetilazione di H3K9Ac e H3K14Ac al promotore di AID [46]. Al contrario, i linfociti B Sirt7-/splenici mostrano una ricombinazione del cambio di classe difettosa [18]. Le linee sbiadite indicano la perdita di funzionalità legata all'età e i commenti in rosso indicano i cambiamenti legati all'età. Figura creata con BioRender.com. Il deficit di SIRT1 si traduce in livelli ridotti di MHC-Ⅱ, che si traduce in una ridotta presentazione incrociata alle cellule T CD4 più [104]. SIRT1 è anche importante per la ricombinazione del cambio di classe, poiché reprime l'espressione di AID mediante deacetilazione di H3K9Ac e H3K14Ac al promotore di AID[46]. Al contrario, i linfociti B Sirt7-/splenici mostrano una ricombinazione difettosa del cambio di classe [18]. Le linee sbiadite indicano la perdita di funzionalità legata all'età e i commenti in rosso indicano i cambiamenti legati all'età. Figura creata con BioRender.com.

Nelle cellule T invecchiate, diversi studi contrastanti hanno riportato sia un aumento che una diminuzione dei livelli di proteina SIRTl e mRNA, indicando l'esistenza di una complessa rete di segnalazione che governa l'attività SIRT1 in questo contesto (Figura 6A). Durante la differenziazione dei linfociti T CD8t, la stimolazione di IL-12 aumenta l'acetilazione dell'istone e il fattore di trascrizione di base del fattore di trascrizione simile all'ATF (BATF) della cerniera della leucina del fattore di trascrizione. BATF collabora con c-Jun per reprimere la trascrizione del gene SIRTI, garantendo un alto livello di acetilazione dell'istone al promotore T-bet per guidare una maggiore produzione di ATP e differenziazione delle cellule T nelle cellule effettrici [99]. Il livello di espressione di BATF è più alto nelle vecchie cellule CD4 più T e l'accessibilità dei motivi di legame BATF aumenta con l'età delle cellule CD8 più T [105]. Queste osservazioni indicano che la downregulation di SIRT1 può accoppiare l'attivazione dei linfociti T con l'invecchiamento dei linfociti T[106]. In accordo con questo modello, Sirtl/topi sviluppano un'autoimmunità spontanea indicando che il ruolo di SIRT1 nel mantenimento della tolleranza periferica può essere importante per prevenire questo pattern di immunosenescenza T [107]. Negli individui umani anziani, l'espressione di SIRT1 è significativamente ridotta nelle cellule mononucleate del sangue periferico, ma non è noto se ciò sia dovuto a una regolazione epigenetica aberrante del locus SIRT1 e se abbia un impatto significativo sulla reattività delle cellule T [108].

Durante l'invecchiamento dei linfociti T, è stato anche descritto che la downregulation del microRNA miR{0}}la nelle cellule T naive e di memoria invecchiate ha un impatto sui livelli di SIRT1. miR-18la perfeziona l'attivazione dei linfociti T regolando l'espressione delle proteine ​​che influenzano l'intensità e l'esito della segnalazione del TCR. Nelle cellule T umane invecchiate, la downregulation di miR-18la migliora l'espressione di diversi regolatori di feedback negativo della segnalazione TCR, incluso SIRT1, aumentando così la soglia di attivazione delle cellule T e riducendo la sensibilità delle cellule T [100]. In particolare, l'inibizione o il silenziamento di SIRTl nel ciclo delle cellule T umane invecchiate non solo ripristina la progressione del ciclo cellulare, ma riduce anche il loro stress di replicazione [109]. Ciò è in contrasto con le osservazioni nei fibroblasti primari di topo, in cui l'assenza di SIRTl è associata a una replicazione anormale del DNA [110].

Nel complesso, questi studi indicano che l'espressione di SIRTI è rigorosamente calibrata per garantire risposte adeguate delle cellule T e che la deregolazione di SIRT1 nei linfociti T invecchiati può predisporre a una maggiore reattività T nel caso di downregulation di SIRT1 e a scarse risposte dei linfociti T nel caso di sovraregolazione di SIRT1 .

L'accumulo di cellule T CD8*CD28 terminalmente differenziate è un altro segno distintivo dell'immunosenescenza e SIRT1 è stato collegato all'invecchiamento di queste cellule [1,112]. In assenza di co-stimolazione CD28, i linfociti T CD8*CD28 sono altamente citotossici, esprimono citochine proinfiammatorie e acquisiscono caratteristiche di senescenza replicativa [113]. Durante l'invecchiamento, SIRT1 subisce una degradazione mediata dall'autofagia in più organi murini, inclusi la milza e il timo. Nelle cellule T di memoria CD8 più CD28 invecchiate, SIRTl è sottoregolato a livello proteico, con la trascrizione di SIRT1 inalterata e l'inibizione della degradazione autofagica ripristina l'abbondanza di SIRTl [49]. Risultati simili sono stati ottenuti da Jeng e colleghi, che hanno osservato che i linfociti T umani CD8 più memoria e, in modo più evidente, i linfociti T CD8*CD28 differenziati terminali mostrano livelli di proteina SIRT1 (ma non SIRT6 o SIRT7) notevolmente ridotti, senza alcuna alterazione sua espressione genica. Meccanicamente, la perdita di SIRT1 aumenta la degradazione proteasomica del suo FOXOl bersaglio e quindi aumenta la capacità glicolitica e le funzioni effettrici citotossiche di queste cellule T di memoria (Figura 6A)[102]. Infatti, è stato recentemente riportato che FOXOl previene la senescenza e regola negativamente l'attivazione e la differenziazione terminale nei linfociti T CD8 più [114]. Pertanto, la perdita di SIRT1 durante le ultime fasi della differenziazione dei linfociti T CD8 più potrebbe contribuire all'inflam-maging promuovendo l'accumulo di cellule T CD8t attive e altamente citotossiche. In contrasto con i ruoli antinfiammatori generalmente attribuiti alle sirtuine, è stato dimostrato che SIRT1 contribuisce a un fenotipo pro-infiammatorio generale sopprimendo l'attività Treg. Ciò è rilevante perché le Treg attivate si accumulano alla periferia negli individui anziani, probabilmente a causa del contesto pro-infiammatorio imposto dall'età [45,15,16]. La deacetilazione di FOXP3 da parte di SIRT1 lo rende più incline alla degradazione del proteasoma, riducendo così la funzione soppressiva Treg nei test di soppressione in vitro. Al contrario, l'inibizione della sirtuina con NAM aumenta significativamente la frequenza e la funzione delle cellule Treg in vitro (Tabella 1)[43,44]. Inoltre, la delezione specifica di Sirtl nelle cellule FOXP3 plus aumenta i livelli di FCXP3 e la funzione di Treg in vivo, migliorando così la sopravvivenza nei trapianti di allotrapianto [118]. Come ulteriore prova che SIRTl promuove i fenotipi delle cellule T pro-infiammatorie, è stato scoperto che SIRT1 è coinvolto nella differenziazione delle cellule Th17. Si tratta di cellule T CD4 più che hanno un'importante funzione infiammatoria nelle infezioni batteriche e fungine e che sono state collegate a diverse malattie associate all'infiammazione SIRT1 è sovraregolato durante il differenziatore Th17 e deacetila il fattore di trascrizione Th17 centrale RORyt per ottimizzarne l'attività trascrizionale, quindi inibizione di SIRT1 sopprime sia la differenziazione che la funzione Th17 [101]. Al contrario, 5SIRT1 regola l'acetilazione di STAT3 per determinarne la distribuzione cellulare. L'attivazione di SIRT1 con diversi agonisti (Tabella 1) riduce la traslocazione di STAT3 nel nucleo e, a sua volta, altera la trascrizione del RORC target STAT3 (che codifica per RORy), bloccando così la differenziazione Th17 [41]. SIRT1 quindi regola negativamente i livelli di RORy aumentando la sua attività trascrizionale. Resta da esplorare se queste due funzioni opposte debbano essere bilanciate per controllare la generazione di Th17 e se ciò dipenda dal contesto. Infine, SIRT1 è stato anche descritto come una regolazione negativa della differenziazione delle cellule T CD4t in cellule Th9 attraverso un meccanismo dipendente dal target meccanicistico della rapamicina (mTOR)-HIF1 - [103]. Sebbene il ruolo dei linfociti T helper effettori di SIRT1 durante l'invecchiamento non sia stato ancora studiato, l'importanza stabilita di SIRT1 nelle decisioni sul destino durante la differenziazione dei linfociti T helper suggerisce che l'espressione e l'attività deregolate di SIRT1-influiscono probabilmente sullo squilibrio in CD4 più T sottopopolazioni cellulari che si osservano all'inizio dell'invecchiamento e della malattia.

In un documento che studia i cambiamenti dell'espressione genica che si verificano durante l'immunosenesce nei ratti, è stato riscontrato che i livelli di proteina SIRT2 sono significativamente ridotti nella milza e, in modo più evidente, nel timo dei ratti anziani. Ciò era in contrasto con il fatto che il vecchio timo mostrava anche livelli ridotti del target SIRT2 H4K16Ac [18]. Più in generale, l'ipoacetilazione di H4K16Ac è stata precedentemente collegata al senesce replicativo e risultata relativamente debole in diversi tessuti murini invecchiati. Gli autori hanno proposto una spiegazione plausibile per i livelli più bassi di SIRT2 e H4K16Ac, in cui l'associazione più debole di MOF, la principale H4K16-acetiltransferasi, con la lamina nucleare era responsabile dell'ipoacetilazione di H4K16 [119].

I cambiamenti nella metilazione del DNA e la perdita delle regioni silenti dell'eterocromatina durante l'invecchiamento e, in particolare, nell'immunosenescenza sono i disordini epigenetici più comunemente riconosciuti come comparsa con l'avanzare dell'età. In questo contesto, il segno dell'eterocromatina H3K9me3 è noto per essere più debole negli esseri umani anziani. Sebbene i suoi cambiamenti dipendenti dall'età sembrino essere dipendenti dal contesto e dalla specie, livelli inferiori di H3K9me3 si osservano anche nella milza di ratti anziani, che mostrano una concomitante diminuzione dei livelli di H3K9 metiltransferasi SUV39H1 [118]. In effetti, il doppio knockout di Sua39hl e Suv39h2 ricapitola molti difetti dell'immunosenescenza nei topi, tra cui l'involuzione del timo, la diminuzione della produzione di linfociti, il rapporto memoria/cellule naive più elevato e un maggiore innesco delle HSC verso il lignaggio mieloide. Inoltre, è stato dimostrato che la regolazione di H3K9me3 da parte di SUV39H1 determina le decisioni sul destino nelle cellule T CD8 più naive. In assenza di SUV39H1 CD8 più le cellule T non sono in grado di reprimere i programmi di trascrizione della memoria e quindi compromettono la capacità di acquisire funzioni effettrici. Invece, una percentuale più alta di cellule T CD8 più si sviluppa in cellule T di memoria, il che si traduce in una sopravvivenza prolungata e un aumento della memoria a lungo termine. Pertanto, l'H3K9me3 mediato da SUV39H1- sembra essere importante per silenziare i programmi di memoria all'attivazione nei linfociti T, influenzando potenzialmente la diminuzione del repertorio ingenuo osservato durante l'invecchiamento [120].

Dei molti ruoli che le sirtuine svolgono nel mantenimento dell'eterocromatina nelle cellule non immuni, SUV39Hl è un obiettivo chiave di SIRT6 e SIRT1, suggerendo che potrebbero anche essere importanti per la regolazione di H3K9me3 nelle cellule immunitarie. SIRT6 media la monoubiquitinazione di SUV39H1, che impedisce il suo legame con la cromatina e quindi la sua attività di metilazione H3K9 [68]. Al contrario, SIRT1 regola direttamente la funzione SUV39H1 mediante deacetilazione. In assenza di SIRT1, l'attività di SUV39H1 è drammaticamente compromessa, con conseguente perdita di focolai di H3K9Ac e proteina 1 dell'eterocomatina (HPlo) e, a sua volta, destabilizzazione dell'eterocromatina [11].

Infine, SIRT6 è anche coinvolto nell'immunosenescenza e nell'infiammazione poiché regola le risposte infiammatorie delle cellule T. Studi seminali sul ruolo di SIRT6 nell'invecchiamento hanno mostrato che Sirt6/topi mostravano un fenotipo progeroide grave che coinvolgeva una profonda linfopenia e morivano entro il primo mese di vita. Tuttavia, i linfociti Sirt6/ si sono normalmente sviluppati in saggi di trapianto competitivi, indicando un fenotipo estrinseco delle cellule [25]. Uno studio successivo ha riportato una massiccia infiammazione multiorgano in Sirt6/topi, soprattutto nel fegato. L'analisi istologica ha indicato una forte infiltrazione di cellule T CD3 più e, in misura minore, di F4/80 più macrofagi [121]. In questo studio, l'eliminazione mirata di Sirt6 nelle cellule T o nel lignaggio mieloide, ma non negli epatociti, ha ricapitolato il fenotipo infiammatorio e fibrotico nel fegato, indicando che SIRT6 regola l'infiammazione in modo autonomo dalle cellule immunitarie. Sebbene SIRT7 non sia stato studiato esplicitamente nel contesto dell'immunosenescenza, Huo e colleghi hanno riferito che alti livelli di espressione di SIRT7 nelle cellule del cancro al seno sono correlati a prognosi sfavorevole, esaurimento dei linfociti T e infiltrazione di tipo M{20}} pro-infiammatorio macrofagi[122], suggerendo che l'attività di SIRT7 può contribuire all'infiammazione ed essere dannosa per l'omeostasi dei linfociti T durante l'invecchiamento.

Questo articolo è estratto da Genes 2021, 12, 1856. https://doi.org/10.3390/genes12121856 https://www.mdpi.com/journal/genes