Новая карта иммунного старения помогает прогнозировать риск хронических заболеваний

Свечи на торте показывают число лет, но календарный возраст далеко не всегда отражает состояние здоровья. Два человека одного года рождения могут иметь по-разному стареющую иммунную систему: у одних — устойчивая защита, у других — дисфункция, которая повышает риск возрастных болезней.

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент‑Луисе, Национальной детской больницы в Огайо и Королевского колледжа Лондона создали карту иммунного старения человека, которая помогает разобраться в этих разных траекториях.

Результаты, опубликованные 9 октября в Иммунитет , показывают, что соотношение между двумя типами иммунных клеток может предсказать, останется ли человек в долгосрочной перспективе относительно здоровым или окажется в группе повышенного риска хронических заболеваний.

«Мы обнаружили, что в крови есть подсказки, которые могут сказать нам, находится ли человек на здоровой или нездоровой траектории старения. Выявление конкретных биологических тревожных сигналов в иммунной системе может проложить путь к тестам раннего предупреждения, которые выявляют риски заболевания за годы до постановки клинического диагноза», — сказал соавтор.

Максим Н. Артемов, доктор философии, профессор патологии и иммунологии Медицинской школы Вашингтонского университета.

Картирование спектра иммунного старения

Команда, в которую также вошли соавторы Стивен Харридж, доктор философии, профессор прикладной физиологии в Королевском колледже Лондона, и Никита Артемов, доктор философии, доцент Института геномной медицины Национальной детской больницы, проанализировала примерно 12,4 миллиона отдельных иммунных клеток из крови 2 609 преимущественно здоровых взрослых в возрасте от 20 до 90 лет и старше из восьми когорт в Северной Америке, Великобритании, Азии и Австралии.

У молодых участников в крови преобладали наивные иммунные клетки — те, которые ещё не встречались с конкретными патогенами и остаются адаптируемыми к новым инфекциям или вакцинациям. У части пожилых участников профиль был более разнообразным, с увеличением количества клеток, связанных с воспалением.

Чтобы отобразить этот сдвиг, исследователи поместили каждого участника на спектр, основанный на соотношении двух типов лейкоцитов: клеток, продуцирующих гранзим B, и клеток, продуцирующих гранзим K. Гранзимы — это молекулярное «оружие», которое используют некоторые эффекторные CD8+ Т‑клетки памяти для уничтожения заражённых или дефектных клеток и для координации иммунных ответов. Клетки с гранзимом B действуют как прямые киллеры больных клеток, тогда как роль клеток с гранзимом K изучена меньше: они могут участвовать в сигнальной активации и резервной иммунной поддержке.

Дальше учёные задали вопрос: может ли положение человека на этом спектре предсказать риск заболеваний? Иными словами, определяет ли доминирование одного типа CD8+ Т‑клеток будущее здоровье по мере старения?

Для ответа команда обратилась к UK Biobank — крупной базе данных, в которой отслеживали 500 000 изначально здоровых участников в возрасте 40–69 лет и фиксировали их медицинские события в течение до 15 лет. Данные Biobank включали сотни плазменных белков крови, но в них не было прямых подсчётов CD8+ Т‑клеток. Поэтому исследователи сначала использовали меньший набор данных здоровых взрослых, где были и количество CD8+ Т‑клеток, и белковые профили, чтобы создать вычислительную модель, связывающую доминирование клеток с гранзимом B или K с определёнными белковыми «отпечатками».

Эту модель применили к базовым образцам плазменных белков 50 000 участников UK Biobank и рассчитали для них положение на иммунном спектре.

Анализ медицинских записей за следующие 15 лет показал: у здоровых взрослых, у которых на исходном этапе иммунная система была заметно смещена в сторону клеток с гранзимом B, через десятилетие наблюдался более высокий риск смерти по сравнению с теми, у кого доминировали клетки с гранзимом K. В группе с преобладанием гранзима B также чаще развивались хронические заболевания — в том числе диабет 2‑го типа, артериальная гипертензия, заболевания печени и почечная недостаточность — в течение последующих десяти лет.

«Более высокий уровень гранзим B‑клеток в состоянии кажущегося здоровья может означать, что иммунная система уже реагирует на что‑то», — сказала соавтор Марина Терехова, доктор медицинских наук, преподаватель патологии и иммунологии в WashU Medicine. «Это не формальный диагноз, но сигнал о том, что организм может отклоняться от нормы».

По данным исследования, здоровая иммунная система со временем склоняется в сторону гранзим K‑клеток, тогда как склонность к гранзим B‑клеткам ассоциируется с «нездоровым» вариантом иммунного старения. Люди могут прийти в состояние доминирования гранзима B на разных этапах жизни, поэтому двое ровесников могут иметь разные риски хронических болезней и преждевременной смерти.

Диагностика раннего предупреждения

В настоящий момент точное картирование положения пациента на спектре требует дорогого специализированного оборудования. По словам Артемова, его лаборатория адаптирует результаты исследования для простого анализа крови, который можно обрабатывать на стандартных диагностических платформах, — это сделало бы мониторинг иммунного здоровья доступной частью профилактической медицины.

«Мы можем думать об этом как о проверке уровня масла в автомобиле до того, как загорится индикатор проверки двигателя, — сказал Артемов. — Наша цель — разработать тест раннего предупреждения, который поможет врачам заметить субклинический иммунный стресс и направить пациента на более специализированное обследование задолго до появления симптомов хронического заболевания».