Konsèvasyon Fonksyonèl nan jèn ak chemen ki konekte aje ak iminite
Mar 27, 2023
Résumé
Nan premye gade, lonjevite ak iminite parèt yo dwe karakteristik diferan, epi yo pa gen anpil bagay an komen lòt pase lefèt ke sistèm iminitè a ankouraje siviv apre yon enfeksyon patojèn. Sepandan, yon gwo kantite prèv montre yon relasyon molekilè ant sistèm iminitè a ak aje. Malgre ke lyen an byen li te ye nan tout wayòm bèt la, baz jenetik li yo konplèks epi li rete mal konprann. Pou adrese kesyon sa a, nou prezante isit la tout jèn yo konnen ki enplike nan iminite imen ak aje, osi byen ke twa òganis modèl ki byen etidye, nematod Caenorhabditis elegans, mouch nan fwi Black ogaster, ak musculus sourit kay la. Lè nou analize omoloji imen ant espès sa yo, nou idantifye sèt kaskad siyal evolisyonèlman-konsève, rezo ensilin / TOR, ak twa MAPK, JAK/STAT, TGF-, ak Nf-κB chemen ki jwe wòl miltidireksyon nan aje ak iminite. Nou revize prèv aktyèl yo sou chemen sa yo ki lye ak iminite ak lonjevite, ak wòl yo nan move regilasyon danjere nan sistèm iminitè a ak laj. Nou sijere ke efè fenotipik wout sa yo souvan depann de anviwònman an epi yo diferan, pa egzanp, ant tisi, sèks, ak kalite enfeksyon patojèn. Se poutèt sa, rechèch nan lavni bezwen eksplore pi wo rezolisyon tanporèl, espasyal ak anviwònman an pou jwenn yon fason apwopriye pou retade aje, tankou pransistanch ekstrè.
Mo kle:sistanch; iminite, aje, lonjevite, aje iminitè, pwoteksyon
Jan nou koumanse
Òganis yo toujou ap defye pa yon varyete patojèn ki gen anpil efè negatif sou sante ak kondisyon fizik lame ki enfekte a. Se konsa, rezolisyon rapid nan enfeksyon patojèn limite konsekans danjere yo, kidonk benefisye siviv ak bay yon avantaj adaptasyon. Lame a genyen iminite atravè yon varyete mekanis. Sa ki pi enpòtan, sistèm iminitè natirèl ak adaptasyon yo reprezante de wout prensipal yo ki ankouraje rezistans nan òganis enfektye yo. Aktivasyon sistèm iminitè tipikman deklannche ekspresyon molekil sitotoksik, tankou peptides antimikwòb oswa espès oksijèn reyaktif, epi li rekrite selil iminitè espesyalize nan tisi ki enfekte pou siprime ak detwi anvayisè mikwòb yo. Anplis de sa, lame a chanje pwòp eta fizyolojik li lè enfekte, kreye yon anviwònman endezirab pou patojèn nan. Malgre ke mekanis defans sa yo sipòte siviv nan prezans patojèn, kenbe ak amelyore repons iminitè yo kapab tou asosye ak de kalite depans.
Pwopriyete negatif nan iminite vin patikilyèman aparan kòm òganis laj. Sistèm iminitè a ak repons enflamatwa yo afekte pa yon gwo pèt omeyostazi ki depann de laj, sa ki lakòz iminopatoloji ki gen rapò ak laj ke yo rekonèt kòm iminosenescence - yon tèm orijinal Roy Walford te pwopoze nan ane 1960 yo. Sa a bès nan fonksyon iminitè nòmal manifeste tèt li nan yon kantite efè negatif sou sante ak lonjevite, ki gen ladan ogmante sansiblite nan patojèn, rediksyon repons vaksen, enflamasyon kwonik oswa "enflamasyon", gerizon blesi andikape, ak pousantaj kansè ki wo. Yon ogmantasyon nan faktè otoiminitè ki gen rapò ak laj, tankou otoantikò oto-reyaktif, se tou komen, men li pa nesesèman mennen nan yon pi gwo ensidans nan maladi otoiminitè nan granmoun aje yo, petèt akòz ensidan an similtane nan mekanis pwoteksyon amelyore. Enteresan, prèske tout espès, ki gen ladan vertebre ak envètebre, yo afekte pa aje iminitè, byenke sistèm iminitè yo, istwa lavi yo, dire lavi yo, ak nich ekolojik yo varye anpil. Counterintuitively, nan mouch fwi, sourit, ak imen, gen ogmante nivo ekspresyon nan plizyè jèn ki kache iminite natirèl ak enflamasyon, tankou peptides antimikwòb, sitokin, ak faktè sistèm konpleman, byenke sa nou konnen, sa pa te rapòte nan C. elegans. Kidonk, menm si iminite debaz pi wo nan granmoun ki pi gran yo, iminite reyalize redwi an tèm de defans patojèn. Anplis de sa, ogmantasyon sa a nan iminite debaz ak laj yo panse yo dwe yon gwo kòz nan danjere, pro-enflamatwa eta a nan enflamasyon. Ak laj, appauvrissement de cellules iminitè yo kite lame a depann souselil memwa, ki espesifik nan patojèn yo te rankontre nan tan lontan an, ak defans kont neoantigen yo febli.
Li klè ke anpil maladi ki gen rapò ak laj, tankou maladi alzayme a, maladi Parkinson la, dyabèt, kansè, ak ateroskleroz, montre eleman iminitè ak enflamatwa enpòtan, e sa a se plis konfime pa etid nan òganis modèl. Idantifye jèn ak chemen ki gen rapò nan diferan espès ka ede idantifye fenotip ki asosye ak aje, lonjevite, ak iminite. Li bay tou yon chemen klè nan solisyon li yo.Cistancheyo te montre yo jwe yon wòl enpòtan nan anti-aje, anti-oksidasyon, ak amelyore iminite.
Pic: Faw Cistanche
Nan revizyon sa a, nou kolekte resous jenetik yo konnen ki enfliyanse iminite ak aje nan de envètebre, Caenorhabditis elegans ak ogaster melanogaster, ak de mamifè, sourit ak imen, lè l sèvi avèk baz done piblik ak jesyon manyèl nan kay la. Lè sa a, nou idantifye jèn yo konsève nan mitan espès sa yo ki baze sou omoloji dirèk imen an, epi asosye yo ak chemen iminitè aje debaz la. An menm tan an, metòd kontwòl varyab aplike pou eksplore wòl nansistanchnan anti-aje, anti-oksidasyon, ak amelyore iminite. Finalman, nou dekri kesyon ouvè ak eksperyans ki nesesè pou konprann plis ak rezoud relasyon konplèks ant aje ak iminite.
Rezo IIS/TOR se yon regilatè kle nan aje ak iminite
Rezo siyal IIS/TOR ki sansib pou nitrisyon se youn nan detèminan molekilè ki pi byen konprann aje ak lonjevite. Redwi aktivite siyal IIS ak/oswa TOR atravè entèvansyon jenetik oswa nitrisyonèl yo montre depi lontan yo pwolonje lavi ledven, nematod, ensèk ak mamifè.
Menm jan ak vè, nan D. melanogaster, downregulation nan siyal ensilin nan pèt fonksyon nan ensilin reseptè substrate jèn chico kontribye nan lavi pwolonje ak ogmante rezistans nan bakteri patojèn, byenke efè a depann sou patojèn nan oswa alèl la chico nil itilize. Etonan, ekspresyon AMP nan mutan chico yo te jeneralman redwi oswa idantik ak mouch nan kalite sovaj, ki reprezante yon dezakò ant iminite potansyèl ak reyalize. Anplis de sa, menm jan ak vè, redwi ekspresyon foxo gen yon efè potansyèlman negatif sou siviv apre enfeksyon paske amp se ansanm downregulated.
Chemen MAPK yo varyeman afekte aje ak iminite
Chemen ERK MAPK, tankou rezo IIS/TOR, se yon regilatè santral pwopagasyon ak pwosesis selilè. Kidonk, aktivasyon li yo ka kontwole alokasyon an nan resous nan kwasans nan depans lan nan lonjevite ak iminite. Kontrèman ak atant sa a, chemen ERKMAPK parèt pou ankouraje lonjevite ak iminite nan vè. Pèt aktivite ERk-MapK yo te montre pou mennen nan yon lavi ki pi kout nan C. elegans, ak plizyè jèn kaskad ansanm ERK MAPK yo te montre ankouraje defans kont patojèn bakteri. Enteresan, sa a sijere ke aktivasyon nan chemen an ERK MAPK nan C. elegans ka antagonize efè danjere nan siyal IIS / TOR sou lonjevite ak iminite nan prezans eleman nitritif la.sistanchekstrè.
Nan vè, yo te jwenn deklanchman ERK MAPK pou siyifikativman diminye lavi droflies ak mennen nan anpèchman nan chemen iminitè IMD / Nf-κB, kidonk diminye siviv apre enfeksyon bakteri. Sepandan, règleman iminitè a konfere pa chemen sa a ka depann de patojèn nan.
Pic: Cistanches Benefis
Nf-κB siyal medyatè yon echanj ant iminite ak aje
Malgre ke chemen iminitè ki anwo a konsève ant D. melanogaster ak C. elegans, yon pati santral nan siyal iminitè nan drosophila ak mamifè ki manke nan vè se faktè transkripsyon Nf-κB. Siyal Nf-κB a jwe yon wòl santral nan iminite natirèl ak adaptasyon epi li deklanche pandan enfeksyon patojèn an repons a aktivasyon plizyè reseptè iminitè. En, li mennen nan ekspresyon de jèn pro-enflamatwa, peptides antimikwòb, ak kontwole aktivasyon an, diferansyasyon, ak siviv nan selil iminitè yo. Sepandan, efè siyal Nf-κB sou aje ak lonjevite rete klè. Nan Droflies, ekspresyon de reseptè rekonesans modèl imunostimulatwa, entraselilè PGRP-LE ak transmembrane PGRP-LC en nan Toll ak IMD, mennen nan eta enflamatwa ak yon move efè sou lonjevite. Nan liy ak sa a, manipilasyon jenetik nan jèn imunosuppressive PGRP implique ke aktivasyon sistèm iminitè a pa fezab pou lonjevite. Jan nou espere, aktivite chemen IMD ak Toll prejidis pou lonjevite an jeneral, men li ka tou depann an pati de tisi, sèks, mikrobyom zantray, ak kalite entèvansyon jenetik. Efè a sou lavi ka depann de ekspresyon an nan amp en, ki ka jwe yon wòl nan pwomosyon ak anpeche dire lavi, ak kèk espesifik rechèch sou efè yo sou lavi. Kidonk, aktivite sistèm iminitè a ogmante ki asosye ak aje ka prejidis pou lonjevite paske eleman danjere yo depase faktè benefisye yo. An menm tan an, metòd kontwòl varyab te itilize pou montre ke rat manjesistanchekstrè te gen efè enpòtan sou antioksidan, anti-aje ak otoiminite.
Konfòm ak rezilta yo nan mouch fwi, gen prèv k ap grandi ki montre nan mamifè yo, chemen siyal Nf-κB la stimul repons pro-enflamatwa nan depans lan nan lavi pi kout epi li asosye ak plizyè patoloji ki gen rapò ak laj. An reyalite, sourit tinen ki dire lontan yo te montre nivo redwi nan makè enflamatwa nan nè ak lòt tisi, ki ka atribiye a aktivite redwi JNK ak Nf-κB, plis konfime ke sourit sa yo te gen yon ensidans ki pi ba nan enflamasyon kwonik pandan yo aje. Kidonk, pandan y ap aktivite Nf-κB obligatwa pou rezistans patojèn ak enflamasyon, li jeneralman prejidis pou lonjevite mouch fwi ak mamifè, ki reprezante yon konsèvatif komès ant iminite ak aje.Cistanchegen yon bon balans ant iminite ak aje, oswa menm pi bon nan tou de mond.
Pic: Efè cistanche amelyore iminite
Konklizyon
Nan revizyon sa a, ansanm ak kolasyon ak analiz de jèn omològ ant D. Melanogaster, C. elegans, sourit, ak moun, nou revele ke jèn yo konnen yo gen plizyè karakteristik nan iminite, lonjevite, ak aje egziste nan plizyè chemen debaz medyatè iminitè. entèraksyon aje. Li enpòtan pou sonje ke plizyè nan chemen iminitè aje ki pi konsève nou te idantifye istorikman te panse yo jwe yon wòl nan metabolis ak lonjevite oswa iminite. Li te verifye tou sasistanchgen yon siyifikasyon enpòtan nan anti-aje. polisakarid ak D-mannitol ka aktive SOD ak diminye akimilasyon lipofuscin, pandan y ap glikozid total nan fenil ka ogmante aktivite SOD ak koyefisyan larat nan vivo. Sepandan, nou mete aksan sou ke chemen sa yo pa sèlman kominike youn ak lòt, men tou, vizib kontwole rezistans patojèn, lonjevite, ak aje nan anpil lòt pwosesis fizyolojik.
Revizyon nou an sijere ke pèt omeyostazi iminitè se yon detèminan santral nan aje nan diferan phyla. Sepandan, si bès nan aje iminitè a ak lòt karakteristik ki gen rapò ak laj se yon kòz oswa yon konsekans aje rete yon kesyon fondamantal ki difisil pou rezoud. Lè w konnen egzakteman ki lè ak ki kote chanjman ki asosye ak iminite ak aje yo pral yon gwo etap nan direksyon pou reponn kesyon sa a. Anplis de sa, li pa klè ki jan enfliyans anviwònman an (ki gen ladan defi ki lakòz maladi pandan tout lavi, chanjman nan mikrobyom nan, oswa nitrisyon) enfliyanse chanjman iminitè ki gen rapò ak laj. Pou dat, pifò etid yo te limite nan rezolisyon, espesyalman an tèm de òganizasyon analyse, pwen tan, fenotip, ak kondisyon eksperimantal. Teknoloji dènye kri tankou sekans sèl selil ka jwe yon wòl nan sa a epi yo ka itilize yo karakterize chanjman molekilè nan kalite selil espesifik pandan aje ak enfeksyon. Konbine ak tès depistaj knockout CRISPR nan tout genòm, yo ka dekouvri nouvo jèn iminosenesans epi yo ka dechifre plis diskisyon ant iminite ak senesans. Kounye a, nivo detay ki nesesè pou rezoud mistè aje a ka pa disponib nan imen, mensistanchekstrè gen potansyèl la yo optimize faktè fòm ak émergentes terapi dwòg pou aje ankouraje aje an sante ak lavi ki pi long.
Klike la a pou ranfòse iminite w
Referans
1. Lozano-Durán R, Zipfel C. Komès ant kwasans ak iminite: wòl brassinosteroids. Tandans Plant Sci. 2015;20(1):12–9.
2. Schwenke RA, Lazzaro BP, Wolfner MF. Repwodiksyon–Konpwomi iminite nan ensèk yo. Annu Rev Entomol. 2016;61:239–56.
3. Lochmiller RL, Deerenberg C. Konpwomi nan imunoloji evolisyonè: jis ki sa ki pri iminite? Oikos. 2000;88(1):87–98.
4. Effros RB. Roy Walford ak teyori imunolojik nan aje. Aje iminitè. 2005;2:7.
5. Sadighi Akha AA. Aje ak sistèm iminitè a: yon BECA. J Immunol Metòd. 2018;463:21–6.
6. Ventura MT, Casciaro M, Gangemi S, Buquicchio R. Immunosenescence nan aje: ant rediksyon selil iminitè ak cytokines moute-règleman. Clin Mol Alèji. 2017;15:21.
7. Watad A, Bragazzi NL, Adawi M, Amital H, Toubi E, Porat BS, et al. Otoiminite nan granmoun aje yo: Sur nan syans debaz ak klinik - yon mini-revizyon. Gerontoloji. 2017;63:515–23.
8. Lwa TR, Harding SV, Smith MP, Atkins TP, Titball RW. Laj enfliyanse rezistans nan Caenorhabditis elegans nan touye pa bakteri patojèn. FEMS Microbiol Lett. 2004;234(2):281–7.
9. Youngman MJ, Rogers ZN, Kim DH. Yon bès nan p38 MAPK siyal kache iminosenescence nan caenorhabditis elegans. PLoS Genet. 2011; 7(5):e1002082.
10. Ramsden S, Cheung YY, Seroude L. Fonksyonèl analiz repons iminitè Drosophila pandan aje. Selil ki aje. 2008;7(2):225–36. https://doi.org/10.1111/j.1474-9726.2008.00370.x.
11. Kubiak M, Tinsley MC. Wout Sèks Espesifik Pou Senesans Iminitè Nan Drosophila melanogaster. Sci Rep 2017;7(1):10417.
12. Darby SC, Ewart DW, Giangrande PLF, Spooner RJD, Rizza CR. Enpòtans laj nan enfeksyon ak VIH-1 pou siviv ak devlopman SIDA nan popilasyon emofili UK. Lancet. 1996;347(9015):1573–9.
13. Starr ME, Steele AM, Saito M, Hacker BJ, Evers BM, Saito H, et al. Yon nouvo pwotokòl preparasyon sispansyon sekal ak amelyore repwodiksyon alontèm pou modèl bèt nan sepsis. PLoS Youn. 2014;9(12):e115705.
14. Xin L, Jiang TT, Kinder JM, Ertelt JM, Way SS. Sensibilite enfeksyon ak senesans iminitè ak laj avanse repwodui nan sourit Lmna (Dhe) aje akselere. Selil ki aje. 2015;14(6):1122–6.
15. Seroude L, Brummel T, Kapahi P, Benzer S. Analiz espas-tanporèl nan ekspresyon jèn pandan aje nan Drosophila melanogaster. Selil ki aje. 2002;1(1):47–56.
16. Pletcher SD, Macdonald SJ, Marguerie R, Certa U, Stearns SC, Goldstein DB, et al. Pwofil transkripsyon nan tout genòm nan Drosophila melanogaster aje ak kalori ki gen restriksyon. Curr Biol. 2002;12(9):712–23.
17. Lee CK, Weindruch R, Prolla TA. Pwofil jèn-ekspresyon nan sèvo a aje nan sourit. Nat Genet. 2000;25(3):294–7.
18. Park SK, Kim K, Page GP, Allison DB, Weindruch R, Prolla TA. Profilage ekspresyon jèn nan aje nan tansyon sourit miltip: idantifikasyon biomarkers aje ak enpak antioksidan dyetetik. Selil ki aje. 2009;8(4): 484–95. https://doi.org/10.1111/j.1474-9726.2009.00496.x.
19. Jia K, Cui C, Gao Y, Zhou Y, Cui Q. Yon analiz de jèn ki gen rapò ak aje ki sòti nan pwojè ekspresyon jenotip-tisi (GTEx). Diskou Lanmò Selil. 2018;4:26.
20. Horn L, Leips J, Starz-Gaiano M. Fagocytic kapasite diminye ak laj nan emosit granmoun Drosophila. Selil ki aje. 2014;13:719–28.
21. Kannarkat GT, Boss JM, Tansey MG. Wòl nan iminite natirèl ak adaptasyon nan maladi Parkinson la. J Parkinsons Dis. 2013;3(4):493–514.
22. Isobe K, Nishio N, Hasegawa T. Aspè imunolojik maladi ki gen rapò ak laj. Mondyal J Biol Chem. 2017;8(2):129–37.
23. Heppner FL, Ransohoff RM, Becher B. Atak iminitè: wòl enflamasyon nan maladi alzayme. Nat Rev Neurosci. 2015;16(6):358–72.
24. Franceschi C, Garagnani P, Parini P, Giuliani C, Santoro A. Inflammaging: yon nouvo opinyon iminitè-metabolik pou maladi ki gen rapò ak laj. Nat Rev Endocrinol. 2018;14(10):576–90. https://doi.org/10.1038/s41574-018-0059-4.
