Ein Team von Wissenschaftlern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) und BGI Research hat die komplizierten Mechanismen aufgedeckt, durch die Immunglobuline den Alterungsprozess beeinflussen, eine Entdeckung, die unser Verständnis des Alterns verändern könnte.
Diese Forschung, veröffentlicht In Zelle am 4. November erstellt nicht nur eine hochpräzise Karte des Alterns in verschiedenen Organen, sondern enthüllt auch das zweischneidige Schwert der Immunglobuline beim systemischen Altern.
Die Suche nach systemischen Biomarkern und Schlüsselfaktoren des Alterns ist seit langem ein Rätsel auf dem Gebiet der Gerontologie. Diese Studie ist eine Gemeinschaftsarbeit zwischen Liu Guanghuis Team vom Institut für Zoologie (IOZ) des CAS, Gu Yings Team von BGI Research, Zhang Weiqis Team vom Beijing Institute of Genomics des CAS und Qu Jings Team ebenfalls vom IOZ überzeugende Antworten.
Durch die sorgfältige Analyse von Millionen räumlicher Punkte in neun Organen männlicher Mäuse erstellte das Team hochpräzise räumliche Transkriptomkarten. Diese Karten detailliert die räumliche Verteilung von mehr als 70 Zelltypen und bieten ein anschauliches Bild der räumlichen Eigenschaften des Alterns.
Die transkriptomische Landschaft, die als Gerontologische Geographie (GG) bezeichnet wird, deckt die Gemeinsamkeiten der Gewebestrukturstörung und des Verlusts der zellulären Identität als Kennzeichen des Alterns auf.
„Diese Landschaft ist ein bedeutender Fortschritt, da sie die Epizentren des Alterns in mehreren Organen lokalisiert und die Ansammlung von Immunglobulinen als Schlüsselmerkmal und Treiber des Alterns aufdeckt“, sagte Professor Liu, einer der entsprechenden Autoren der Studie.
Mithilfe der neuartigen Methode der Analyse der Organisationsstruktur-Entropie (OSE) entdeckten die Forscher, dass eine zunehmende räumliche Strukturstörung und ein Verlust der zellulären Identität universelle Anzeichen systemischer Alterung sind, was darauf hindeutet, dass räumliche Strukturschäden eine Hauptursache für den Funktionsabfall von Organen während des Alterns sein könnten.
Das Team identifizierte außerdem seneszenzempfindliche Flecken (SSS), bei denen es sich um strukturelle Regionen in verschiedenen Geweben handelt, die anfälliger für die Auswirkungen des Alterns sind. Sie fanden heraus, dass Bereiche, die näher an SSS liegen, eine höhere strukturelle Entropie des Gewebes und einen größeren Verlust der zellulären Identität aufweisen, was darauf hindeutet, dass SSS der Kern der Organalterung sein könnte.
Insbesondere in Immunorganen sind Plasmazellen, die für die Antikörpersynthese verantwortlich sind, sowie Zellen mit spezifischen Strukturen und Funktionen die Hauptbestandteile der SSS-Mikroumgebung. Die Expressionsniveaus von Immunglobulin-bezogenen Genen in diesen Zellen steigen um SSS herum an.
Die Studie ergab außerdem, dass sich Immunglobulin G (IgG) während des Alterns bei Menschen und Mäusen in mehreren Geweben und Organen ansammelt, was darauf hindeutet, dass die IgG-Spiegel als neuer Biomarker für das Altern dienen könnten. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass IgG die Alterung in Makrophagen und Mikroglia von Menschen und Mäusen direkt induziert und Entzündungsfaktoren freisetzt. Interessanterweise löste die Injektion von IgG in junge Mäuse eine Alterung in mehreren Geweben und Organen aus, was seine starke Alterungswirkung demonstrierte.
In einer vielversprechenden Entwicklung entwickelte das Team eine Interventionsstrategie unter Verwendung von Antisense-Oligonukleotiden (ASO), um den IgG-Gehalt im Mausgewebe zu reduzieren und dadurch die Alterung mehrerer Organe zu verzögern.
Diese Studie ist die erste, die das räumliche Transkriptom der Alterung aller Organe bei Säugetieren kartiert, Gewebestrukturstörungen und den Verlust der zellulären Identität als wichtige Alterungsmerkmale aufdeckt und die Kernregionen und Mikroumgebungsmerkmale der Alterungsempfindlichkeit genau lokalisiert.
Der in der Studie vorgeschlagene Immunglobulin-assoziierte Seneszenzphänotyp (IASP) erweitert die Grenzen der Alterungswissenschaft und eröffnet neue Wege zur Verzögerung des Alterns und zur Vorbeugung damit verbundener Krankheiten.
Weitere Informationen:
Shuai Ma et al., „Spatial transcriptomic Landscape enthüllt Immunoglobin-assoziierte Seneszenz als Kennzeichen des Alterns“, Zelle (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.10.019