Как связаны клеточное старение и хроническое воспаление?

Ключевые выводы:

Inflammaging (возраст-ассоциированное хроническое воспаление) — это воспалительные процессы, связанные со старением. Сбалансированное воспалительное состояние соответствует здоровому старению.
Сенесцентные клетки, выделяющие провоспалительные молекулы, накапливаются с возрастом и способствуют развитию inflammaging.
Стареющие иммунные клетки не только утрачивают способность удалять сенесцентные клетки, но и сами переходят в состояние сенесценции, выделяя собственные воспалительные сигнальные молекулы и усиливая эффект «снежного кома».
Соединения, нацеленные на маркеры inflammaging и сенесцентные клетки, могут способствовать поддержанию здорового воспалительного ответа организма.

В наши дни воспаление часто воспринимается исключительно негативно — его обвиняют во всём: от акне до болей в суставах. Но знаете ли вы, что краткосрочное воспаление (так называемое острое воспаление) на самом деле играет полезную роль? Воспалительная реакция возникает, когда иммунная система распознаёт нежелательных «гостей», например микроорганизмы, или реагирует на угрозы, связанные с инфекцией или травмой. Именно благодаря этому процессу организм защищает себя и запускает механизмы восстановления.

Например, физическая нагрузка вызывает кратковременную воспалительную реакцию: кровоток в работающих тканях усиливается, доставляя больше кислорода и питательных веществ и одновременно ускоряя выведение продуктов метаболизма. Это естественная часть процессов восстановления после тренировки.

Однако иногда воспаление возникает и без необходимости мобилизации защитных сил организма. Так происходит в процессе старения — явлении, известном как inflammaging (возраст-ассоциированное хроническое воспаление). Этот механизм представляет собой замкнутый круг: старение усиливает воспаление, а воспаление, связанное со старением, повышает уязвимость к возраст-зависимым заболеваниям.

Хотя слово inflammaging может звучать как модный термин из социальных сетей, на самом деле это строгое научное понятие, которое активно исследуется и обсуждается в клинической литературе.

Другой важный процесс, связанный со старением, — это клеточная сенесценция. Сенесценция возникает тогда, когда клетки прекращают деление и репликацию, но не погибают, как должны были бы после достижения «предела износа» или повреждения. Проблема в том, что такие сенесцентные клетки начинают выделять провоспалительные факторы, влияющие как на соседние, так и на отдалённые здоровые клетки и ткани. Со временем эффективность удаления сенесцентных клеток снижается, и они накапливаются в организме.

Возникает вопрос: существует ли связь между inflammaging и клеточной сенесценцией? Исследования показывают, что да. Именно поэтому понимание этих процессов имеет ключевое значение для науки о старении.

Что такое inflammaging?

Старение — это естественный процесс, которого никто не может избежать. Однако некоторые люди проходят его легче, с меньшим числом сопутствующих заболеваний. Почему так происходит? Исследователи обращают внимание на воспаление. Оно является одним из ключевых факторов, определяющих наше состояние в процессе старения. Более того, inflammaging (возраст-ассоциированное хроническое воспаление) рассматривается учёными как один из 12 биологических признаков старения [1]. Согласно данным исследований, оптимальное старение связано с поддержанием сбалансированного воспалительного состояния, тогда как повышенные уровни воспаления ускоряют старение и способствуют развитию возраст-зависимых заболеваний [2].

Хотя предотвратить старение невозможно, исследования показывают, что физическая активность, питание (включая добавки), управление стрессом, качественный сон и другие факторы образа жизни способствуют поддержанию здорового уровня воспалительной реакции с возрастом.

Что вызывает inflammaging?

Причины inflammaging многофакторны. Помимо того, что он является внутренним следствием процессов старения, его могут запускать внешние факторы окружающей среды — такие как воздействие ультрафиолета, курение и загрязнение воздуха [3]. Общим механизмом для этих факторов выступает окислительный стресс, который провоцирует воспалительную реакцию клеток. Помимо окислительного стресса, к inflammaging приводят генетическая предрасположенность, состояние кишечной микробиоты, ожирение, стареющие иммунные клетки и клеточная сенесценция — клетки, которые остаются живыми, но утратили способность к делению [3].

Связь между inflammaging и клеточной сенесценцией

Как уже упоминалось, сенесцентные клетки остаются живыми, но утрачивают способность к делению и репликации. Согласно пределу Хейфлика — концепции, предложенной учёным Леонардом Хейфликом, клетка способна делиться примерно 50 раз, после чего вступает в состояние сенесценции. Однако клеточный стресс может привести к сенесценции ещё до достижения этого предела.

Сенесцентные клетки буквально занимают место. Они увеличиваются в размерах, продолжая метаболическую активность без деления, и при этом производят и выводят продукты обмена. Кроме того, они секретируют провоспалительные и протеолитические факторы (ферменты, расщепляющие белки), совокупность которых известна как фенотип секреторной активности, ассоциированный с сенесценцией (SASP). Эти факторы негативно влияют на соседние здоровые клетки и ткани. Сенесцентную клетку можно сравнить с одной заплесневевшей ягодой клубники среди свежих: если её не убрать, плесень быстро распространится на остальные.

В норме иммунная система удаляет сенесцентные клетки в течение нескольких дней или недель [4]. Однако с возрастом этот процесс замедляется, и количество сенесцентных клеток растёт — особенно резко после 60 лет [5]. Это не только снижает эффективность иммунных функций, но и запускает эффект «снежного кома», приводящий к дальнейшему накоплению сенесцентных клеток. Их персистенция способствует развитию inflammaging. Более того, SASP рассматривается как один из ключевых источников воспаления при возраст-ассоциированных заболеваниях [6].

Иммунное старение и inflammaging

Что такое иммунное старение (immunosenescence)? Проще говоря, это термин, описывающий возрастные изменения иммунной системы. Её работа основана на специализированных клетках: В-лимфоцитах, продуцирующих антитела; Т-лимфоцитах, обеспечивающих клеточный иммунитет; и NK-клетках (natural killer, «естественных киллерах») — лейкоцитах, уничтожающих инфицированные клетки.

В процессе immunosenescence баланс иммунных клеток смещается в сторону провоспалительных типов, включая сенесцентные иммунные клетки, которые прекращают делиться и начинают секретировать воспалительные молекулы. Сенесценции подвержены все типы клеток организма (обычно в ответ на повреждения). С возрастом иммунные клетки, которые в норме должны распознавать и удалять сенесцентные клетки, сами переходят в состояние сенесценции, и этот механизм перестаёт работать. В результате сенесцентные иммунные клетки не только не выполняют «очистительную» функцию, но и выделяют собственные воспалительные молекулы, усиливая воспаление и повреждая здоровые ткани.

Как поддержать здоровое воспалительное состояние

Хотя повернуть естественный процесс старения вспять невозможно, современные научные подходы позволяют поддерживать более сбалансированное воспалительное состояние с возрастом.

Источники:

López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Cell. 2023;186(2):243-278. doi:10.1016/j.cell.2022.11.001
Teissier T, Boulanger E, Cox LS. Cells. 2022;11(3):359. Published 2022 Jan 21. doi:10.3390/cells11030359
Pająk J, Nowicka D, Szepietowski JC. Int J Mol Sci. 2023;24(9):7784. Published 2023 Apr 24. doi:10.3390/ijms24097784
Chaib S, Tchkonia T, Kirkland JL. Nat Med. 2022;28(8):1556-1568. doi:10.1038/s41591-022-01923-y
Tuttle CSL, Waaijer MEC, Slee-Valentijn MS, Stijnen T, Westendorp R, Maier AB. Aging Cell. 2020;19(2):e13083. doi:10.1111/acel.13083
Sanada F, Taniyama Y, Muratsu J, et al. Front Cardiovasc Med. 2018;5:12. Published 2018 Feb 22. doi:10.3389/fcvm.2018.00012

7. Mortada EM. Cureus. 2024;16(1):e52041. Published 2024 Jan 10. doi:10.7759/cureus.52041

8. Prasad N, Vinay V, Srivastava A. Food Nutr Res. 2023;67:10.29219/fnr.v67.9268. Published 2023 Jun 20. doi:10.29219/fnr.v67.9268

9. Rao PS, Ramanjaneyulu YS, Prisk VR, Schurgers LJ. Int J Med Sci. 2019;16(6):845-853. Published 2019 Jun 2. doi:10.7150/ijms.32505

10. López-Chillón MT, Carazo-Díaz C, Prieto-Merino D, Zafrilla P, Moreno DA, Villaño D. Clin Nutr. 2019;38(2):745-752. doi:10.1016/j.clnu.2018.03.006