2019-11-25 10:26:34
來源:環球科學
超長壽老人不僅衰老的步伐更慢,在衰老的過程中,他們的健康狀況往往也優于普通人。從生活方式到遺傳因素,不少人試圖從不同角度尋找他們的長壽秘訣。現在,一項新研究從免疫系統的層面上揭示了7位超長壽老人的特殊之處:他們體內一種名為CD4的T細胞經過突變后,具備了殺傷性,同時在體內大量增殖,成為幫助機體及時清除病毒和腫瘤細胞的武器。
撰文 | 石云雷
編輯 | 吳非
罕見的超長壽老人
人類壽命的長短受多種因素制約。社會層面,經濟水平與衛生條件的提升,能讓人類整體的壽命被延長;另一方面,機體自身的先天遺傳因素和后天的生活方式等,也在很大程度上決定了個體壽命。目前,人類壽命的極限在110~115歲。而能達到這個壽命的人,無疑是人類演化上的優勝者,他們也被稱為超長壽老人(supercentenarians)。
超長壽老人非常罕見。2001年,加拿大的一項調查數顯示,10萬人中只有1位超長壽老人。2015年,日本有61763位百歲老人,但達到110歲的超長壽老人只有146位。與其他普通老人相比,超長壽老人在100歲時,還有很強的認知和生活自理能力,他們被認為老得更慢、更健康。
通常,人體在逐漸衰老的過程中,會伴隨著免疫機能衰退的現象,這也被稱作免疫衰老(immunosenescence)。由此產生的后果是,老年人更易患上各種炎癥、腫瘤和自身免疫性疾病。但這種現象似乎并不存在于超長壽老人中。此前的研究表明,他們體內的炎癥水平較低,不易感染各種炎癥,或是患上癌癥。這些超長壽老人的健康秘訣究竟是什么?
最近,日本理化學研究所的Kosuke Hashimotoa和同事在一項發表于《美國科學院院刊》的研究中發現,7位110歲的超長壽老人都具有不同于普通老人的免疫系統,他們體內的一些免疫細胞的數量與普通老人有著顯著的差異。其中那些增多、功能增強的免疫細胞,正是他們能夠長壽的關鍵因素之一。
免疫細胞的差異
在人體內,具有免疫功能的淋巴細胞(例如T細胞、B細胞)和單核細胞(血液中的白細胞)在胸腺和骨髓發育成熟后,通過血液進入免疫系統。淋巴細胞和單核細胞也被統稱為外周血單個核細胞(PBMCs)。
在這項研究中,研究人員收集了7位110歲的超長壽老人,以及5位普通老人(50~80歲)的血液,并從中獲取了大量外周血單個核細胞。為了尋找超長壽老人的免疫細胞有何特殊之處,他們通過對這些細胞轉錄組的分析,將其分為11種免疫細胞,構建出免疫細胞的圖譜。
超長壽老人(左)與對照組(右)的免疫細胞圖譜。兩張圖譜中,圖片中央區域的TC2細胞(紅色)含量存在明顯差異。
從兩組老人免疫細胞的類型中,研究人員發現了一處明顯的差異:超長壽組與對照組中,T細胞(包括TC1和TC2細胞簇)占比均為40%左右,但TC1與TC2在兩組中的含量相距甚遠。在超長壽組中,TC2細胞簇占比較高,其主要成分是細胞毒性T細胞(CTL)。在一些超長壽老人體內,細胞毒性T細胞在T細胞中的占比可以達到80%,而在普通組只占到10~20%。
7位超長壽老人(綠色)和5位對照組老人(紅色)中,CTL細胞占T細胞的比例。
細胞毒性T細胞主要包括CD8 T細胞和CD4 T細胞。其中,CD8 T細胞是主要的殺傷性細胞,且含量較高。這類細胞能表達大量穿孔素和顆粒酶,這兩種分子共同作用后,會導致靶細胞大量凋亡。
而含量較低的CD4 T細胞通常情況下不具備殺傷性,它的主要功能是給CD8 T細胞“通風報信”,又稱為輔助T細胞。它們識別特定的抗原后,將信息傳遞給CD8 T細胞,再由CD8 T細胞清除腫瘤和病毒。
但在超長壽組中,CD4 T細胞的含量與功能都發生了變化。他們的CD4 T細胞占T細胞總數的25.3%,而普通組只有2.8%。更重要的是,在這些CD4 T細胞中,有30%可以表達顆粒酶(其中大部分也能表達穿孔素)。也就是說,這些超長壽老人的CD4 T細胞在基因表達了發生了變化,它們變得兼具警報功能與殺傷功能:在發現病毒或腫瘤細胞時,就能直接將其消滅。
病毒和腫瘤的迅速清除
作者還研究了其他血液捐獻者(從20歲~70歲)的CD4 T細胞,發現它們幾乎均不能表達具有殺傷性的穿孔素和顆粒酶。那么,這些超長壽命老人的殺傷性CD4 T細胞是如何形成的?
研究人員提出了兩種可能的解釋。一種猜想是,細胞毒性T細胞最初在分化時,會分化形成多種細胞,其中具有殺傷性的CD4 T細胞得以保留。另一種可能性是,輔助性的CD4 T細胞的某些基因丟失后,啟功了表達顆粒酶和穿孔素的功能。
對其中兩位超長壽老人的CD4 T細胞的分析顯示,殺傷性的CD4 T細胞并不會在體內迅速增殖,但一旦形成后,它們能存活很長時間。而少量的殺傷性CD4 T細胞,可以在超長壽老人體內產生多個克隆,使得細胞數量顯著上升。
這項針對超長壽老人的研究,為人類長壽之謎提供了新的線索。隨著年齡的增長,機體通常更易受到感染。而這項超長壽老人體內免疫細胞的變化,使得他們能迅速對炎癥和腫瘤做出反應、及時清除,防止后續的危害。雖然由輔助性的CD4 T細胞向殺傷T細胞的轉化過程,還有待深入研究,但這項研究告訴我們:強大的免疫防護系統,可能就是超級長壽的秘訣。
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