Биохимия старения
Шрифт:
Аутоиммунные заболевания
Предполагают, что аутоиммунные заболевания вызываются неспособностью иммунокомпетентных клеток распознавать другие клетки собственного организма; в этом случае к клеткам хозяина вырабатываются иммуноглобулины, как если бы они были "чужими". Аутоантитела разрушают ткани и приводят к аутоиммунным заболеваниям. Возможно, это обусловлено нарушением функции Т-супрессоров, которые считаются ответственными за аутотолерантность [20]. Хирокава и др. [50] сообщили, что у мышей активность Т-супрессоров с возрастом снижается. Возможно, что иммунокомпетентные В-клетки не реагируют на собственные клетки в раннем возрасте по той причине, что Т-супрессоры предотвращают эту реакцию, а не потому, что все В-клетки, которые "ошибаются", исчезают в раннем периоде развития. Так как число и функция Т-супрессоров при старении снижаются, те В-клетки, активность которых была ранее подавлена, начинают реагировать на клетки хозяина, вырабатывая к ним антитела и вызывая аутоиммунные заболевания. Это, однако, не объясняет, почему функция Т-супрессоров при старении снижается.
Индивидуумы, страдающие от аутоиммунных заболеваний, по-видимому, предрасположены к ним генетически. Тиреотоксикоз (болезнь Грейвса), спонтанная недостаточность надпочечников (аддисонова болезнь), пернициозная анемия, ревматоидный артрит, сахарный диабет взрослых и старческий амилоидоз являются аутоиммунными болезнями, которые преобладают в старческом возрасте. Вместе с тем красная волчанка, склеродермия и мышечная дистрофия — это аутоиммунные болезни, которые возникают в молодом возрасте. Аутоиммунные заболевания часто связаны также с вирусными инфекциями. Мыши, тимэктомированные сразу после рождения, имеют высокую частоту аутоиммунных заболеваний [82].
Изучение генетики иммунной системы, особенно тимус-зависимых иммунных функций, уже внесло некоторую ясность в понимание причин аутоиммунитета. Все позвоночные имеют гены главного комплекса тканевой совместимости (МНС; от англ. major histocompatibility complex). У мышей он называется Н-2 и расположен в хромосоме 17. У человека он называется системой HLA и расположен в хромосоме 6. МНС содержит группу из нескольких сотен генетических локусов и поэтому является примером супергена. Он контролирует и регулирует иммунный ответ, особенно тимус-зависимые функции [105, 123, 124]. Было сделано предположение, что МНС участвует в процессе старения [122]. Система Н-2 мышей содержит гены, контролирующие развитие специфических Т-супрессоров для иммунорегуляции цитотоксической реакции лимфоцитов, способность к развитию иммунного ответа на определенные антигены, восприимчивость к некоторым вирусам, аутоиммунные болезни, скорости снижения различных иммунных реакций, систему комплемента, возможно, систему для распознавания "своего" [8], кооперацию клеток Т — В и экспрессию тета-антигена в Т-клетках.
Поскольку почти все перечисленные функции в старческом возрасте нарушаются, анализ системы МНС может пролить некоторый свет на механизмы этих нарушений. Смит и Уолфорд [106] провели анализ продолжительности жизни семи линий мышей, конгенных по системе Н-2. Мыши с наибольшей продолжительностью жизни имели самую высокую реакцию на фитогемагглютинин (ФГА) в течение всей жизни. Линии с наименьшей продолжительностью жизни давали самую низкую реакцию. Поскольку система Н-2 ответственна за реакцию на ФГА, эти результаты указывают на изменения в данной системе генов, которая может не только контролировать иммунный ответ, но и влиять на продолжительность жизни.
Реакция лимфоцитов на чужеродные или измененные клетки, в том числе трансплантаты тканей, включает раннюю фазу, когда лимфоциты распознают трансплантат как антиген. Эта фаза носит название реакции смешанных лимфоцитов (MLR; от англ. mixed lymphocyte reaction), которая контролируется у мышей генами локуса Ia системы Н-2. За распознаванием следует образование Т-киллеров, осуществляющих клеточно-опосредованную лимфоцитотоксичность (CML; от англ. cellmediated lymphocytotoxicity), в процессе которой чужеродные клетки лизируются и разрушаются. Эта реакция контролируется K- и D-локусами системы Н-2 мышей и А- и В-локусами системы HLA человека. Сообщают, что MLR у старых мышей составляет едва одну треть от уровня реакции взрослых животных [63], a CML снижается еще больше [38].
Гуморальный иммунный ответ, который требует Т-кооперации, также заметно снижается с возрастом [61, 73]. Т-супрессоры, которые важны для регуляции иммунного ответа и для предупреждения развития аутоиммунитета, контролируются 1-локусом системы МНС у мышей [105]. Есть сообщение, что активность Т-супрессоров в MLR у старых мышей увеличивается [102], хотя Хирокава и др. [50] отмечают общее снижение активности этих клеток у старых мышей. Их число падает у короткоживущих новозеландских черных мышей (NZB), чувствительных к аутоиммунным расстройствам [114]. Эти исследования показывают, что тимус-зависимые иммунные реакции с возрастом ослабевают, так же как функция Т-хелперов и Т-супрессоров. О тимус-независимых реакциях как функции возраста информация очень скудна.
У людей, страдающих сахарным диабетом взрослых, наблюдаются признаки ускоренного старения: артериосклероз в раннем возрасте, повышение уровня аутоантител и амилоидоз островков Лангерганса. При этом заболевании отмечено также повышение активности гена HLA-B8 системы МНС [118]. Таким образом, между активностью системы МНС и аутоиммунным заболеванием имеется корреляция. Основной вопрос заключается в том, на какие факторы влияет система МНС в пожилом возрасте.
Другие примеры аутоиммунных заболеваний, которые связаны с системой МНС, можно наблюдать у людей, страдающих амилоидозом и наследственной атаксией — телеангиэктазией, обычными болезнями пожилого возраста [121]. Амилоид — это гиалиновый продукт, который откладывается в межклеточном веществе. Предполагают, что амилоидоз обусловлен снижением функции Т-клеток и некоторым усилением функции В-клеток. Наследственная атаксия — телеангиэктазия у человека является иммунодефицитным заболеванием, которое контролируется рецессивным геном. Обычно болезнь проявляется в 6-летнем возрасте, когда у больных исчезают сывороточные и секреторные иммуноглобулины А и Е, уменьшается тимус, наблюдается дефицит клеточного иммунитета. С возрастом для таких больных характерна склонность к развитию опухолей, раннее поседение и ослабление функций половых желез.
Предполагают несколько причин повышения частоты аутоиммунных заболеваний и Т-дефицита в пожилом возрасте: а) усиление иммунной реактивности, вызываемой, возможно, активацией генов иммунного ответа системы МНС; б) повреждение тимуса; в) дефект клеток-мишеней, который приводит к такому изменению их поверхности, что лимфоциты принимают их за "чужие" клетки, и г) происходящий в результате снижения числа Т-супрессоров выход в кровоток некоторых запрещенных клонов лимфоцитов, который находится под контролем супрессорных или регуляторных Т-клеток. Даже если считать эти факты убедительным доказательством взаимосвязи аутоиммунитета и функции тимуса, все же неясно, приводит ли снижение функции иммунной системы к развитию аутоиммунитета или наоборот.
Рак
Частота рака у больных с пониженной иммунной функцией выше, чем средняя. Как у людей, так и у животных вероятность появления опухолей к старости повышается [13, 86, 117]. Известно, что инфекционные и аутоиммунные заболевания чаще встречаются у людей с иммунодефицитами, у которых нарушен главным образом клеточный иммунитет [68, 97]. Это подтверждается следующими данными. Если у больного в условиях иммунодепрессивной терапии развивается аллогенная опухоль, то после прекращения терапии такая опухоль отторгается [86], т. е. иммунодефицит предрасполагает к развитию опухолей. Дальнейшее подтверждение этой связи вытекает из следующих наблюдений: если мышь заразить латентным вирусом, то иммунная система подавляется [53]; заражение мышей вирусом лейкоза подавляет иммунный ответ [30]; у короткоживущих мышей опухоли и аутоиммунные болезни появляются до снижения иммунной функции [80, 132]; продолжительность жизни короткоживущих мышей линии AKR с тимомой после удаления тимуса удваивается [77, 84]; у короткоживущих мышей линии NZB, которые погибают от аутоиммунного заболевания, снижение функции иммунитета прямо связано с уменьшением числа Т-клеток. Таким образом, доступные в настоящее время данные говорят в пользу того, что при снижении иммунной функции в пожилом возрасте не только повышается восприимчивость животных и человека к инфекционным заболеваниям, но увеличивается склонность к аутоиммунным заболеваниям и к развитию опухолей. Если система МНС и участвует в индукции рака, то причина изменений ее функции остается невыясненной.
Имеется ряд примеров, подтверждающих корреляцию между дефицитом иммунокомпетенции и неоплазией. Частота рака примерно в 10–20 раз выше у людей, которые с детства имеют иммунодефицит. Хотя они живут недолго, у них наблюдают высокую заболеваемость раком [108]. Частота рака у людей, имеющих иммунодефицит во взрослом состоянии, также выше, чем у обычных людей [31, 108]. Больные, которым вводили антилимфоцитарную сыворотку (АЛС), имеют более высокую заболеваемость раком потому, что, как полагают, АЛС специфически подавляет функцию Т-клеток [109]. После иммунодепрессии частота спонтанных опухолей у животных и человека возрастает примерно в 350 раз. К тому же после иммунодепрессии у животных легче приживаются трансплантаты опухолей, а частота метастазов пересаженных опухолей выше [83, 108]. Смертность у людей, имеющих дефицит клеточного иммунитета, выше, чем у обычных людей.