Wissenschaftler des Monash Biomedicine Institute haben Fortschritte bei der Verjüngung eines alternden Immunsystems erzielt, indem sie Faktoren identifiziert haben, die für die Reduzierung des Thymus verantwortlich sind.
Thymus nimmt mit zunehmendem Alter ab
Thymus ist eines der wichtigsten Organe im Körper, und darin werden die im
Knochenmark gebildeten Thymozyten zu neuen
T-Zellen, bevor sie in den Lymphknoten reifen und das adaptive Immunsystem verteidigen. Mit zunehmendem Alter wird der Thymus jedoch zunehmend durch Fett ersetzt und beginnt abzunehmen, und seine Fähigkeit, neue T-Zellen zu produzieren, wird stark verringert. Dieser Prozess ist als
Thymusinvolution bekannt und beginnt tatsächlich kurz nach der Pubertät. Dies ist also ein Aspekt des Alterns, der sehr früh beginnt, obwohl es viele Jahrzehnte dauert, bis seine Reduktion ernsthafte Probleme verursacht.
Eine Abnahme der Produktion neuer T-Zellen aus dem Thymus führt zu einer Abnahme des adaptiven Immunsystems und ist Teil der Gesamtalterung des Immunsystems. Das Endergebnis des
Immunschwächeprozesses ist, dass Ihr Körper keinen wirksamen Schutz mehr gegen Krankheiten bieten kann. Er wird nicht richtig aktiviert, was zu Immunschwäche und
chronischen Entzündungen führt .
Eine Abnahme des Thymus ist mit einem Krebsrisiko verbunden, das nach dem Konzept des immunempfindlichen Krebses mit zunehmendem Alter dramatisch zunimmt. Das Altern des Immunsystems korreliert auch stark mit mehreren altersbedingten Pathologien, was wahrscheinlich nicht überraschend ist, da das ältere Immunsystem nicht mehr effektiv und angemessen auf die Invasion pathogener Mikroorganismen reagieren kann.
Obwohl seit langem bekannt ist, dass der Thymus mit dem Alter abnimmt, waren die genauen Mechanismen dieser Involution nicht vollständig klar.
Abwärtsspirale
Die neue Arbeit beleuchtet, was im Alter zum Verlust der Thymusfunktion und damit zu einer Störung der Produktion von Immunzellen führt. Eine neue Studie, die im Cell Magazine veröffentlicht wurde, legte den Grundstein für die Entwicklung von Behandlungen, die dem Thymus helfen können, seine Fähigkeit zur Produktion von T-Zellen und zur Bekämpfung von Infektionen und Krankheiten wiederzuerlangen.
Die Forscher zeigen, dass
BMP4 und
Activin Wachstums- und Differenzierungsfaktoren sind, die für die Selbsterneuerung und Differenzierung von Thymusepithelstammzellen von entscheidender Bedeutung sind, und dass Änderungen ihrer Spiegel infolge des Alterns den Verlust dieser Epithelzellen verursachen. Dieser Verlust führt zu einer Verringerung der Produktion von T-Zellen im Thymus, was uns letztendlich für Infektionen und Krankheiten offen lässt. Diese Studie ist die erste auf der Welt und zeigt den Hauptgrund für den Verlust von Thymusepithelstammzellen sowie die Moleküle und Mechanismen, die diesen Prozess antreiben.
Der nächste Schritt für Wissenschaftler wird darin bestehen, Wege zu finden, um diese Abnahme umzukehren und den Thymus wieder einzuschalten, um die T-Zell-Produktion wieder aufzunehmen. Wissenschaftler glauben, dass altersbedingte Veränderungen im Thymus rückgängig gemacht werden können, und untersuchen nun, ob es möglich ist, eine Therapie zur Regeneration von Thymusepithelstammzellen zu entwickeln.
Ein Schlüsselmerkmal der Immunschwäche mit zunehmendem Alter ist die fortschreitende Involution des Thymusgewebes, das für die Produktion von naiven T-Zellen verantwortlich ist. In dieser Studie haben wir zwei Hauptphasen des Verlusts von Thymusepithelzellen (TEC) während des Alterns beschrieben: die Blockierung der Differenzierung reifer TECs aus dem Pool unreifer Vorläufer, die zu Beginn der Pubertät auftritt, gefolgt von einer beeinträchtigten bipotenten Differenzierung von TEC-Vorläufern und der Erschöpfung von Sca-1lo cTEC-Pools und mTEC- spezifische Vorläufer. Wir fanden heraus, dass eine Erhöhung der Follistatinproduktion zu ihrem Tod beiträgt. Der Verlust von TEC ist hauptsächlich auf den Antagonismus der Aktivin-A-Signalübertragung zurückzuführen, der, wie wir zeigen, für die TEC-Reifung notwendig ist und in Dissonanz mit BMP4 wirkt, wodurch die Pools der TEC-Vorläufer erhalten bleiben. Diese Ergebnisse bestätigen, dass ein Ungleichgewicht in den Aktivin A- und BMP4-Signalen der Degeneration postnataler TEC-Pools während des Alterns zugrunde liegt und seine Umkehrung eine vorübergehende Zunahme reifer TEC-Pools ermöglicht.
Fazit
Ein effektives Targeting dieser Wege kann dazu führen, dass nicht nur die Produktion von T-Zellen durch den Thymus wiederhergestellt wird, sondern auch die Vielfalt der T-Zellen. Dies kann die Gesundheit älterer Menschen erheblich verbessern, die aufgrund einer Thymusinvolution normalerweise eine schlechte oder fast gestörte T-Zell-Produktion haben. Wenn es möglich ist, eine Therapie zu entwickeln, die den Thymus wiederherstellt und seine Funktion auf ein jüngeres Niveau zurückführt, kann dies die Gesundheit älterer Menschen verbessern und das Krankheitsrisiko durch viele altersbedingte Pathologien und Infektionskrankheiten verringern.
Einige Unternehmen und Forschungsgruppen sind derzeit an der Verjüngung des Thymus beteiligt, und die verfügbaren Informationen, einschließlich Tierversuchen und Vorversuchen am Menschen, legen nahe, dass eine Regeneration des Thymus in naher Zukunft durchaus möglich ist.