南加州大学的研究表明男女在免疫细胞功能上存在差异

【字体: 时间:2021年07月21日 来源:Nature Aging

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  在南加州大学的一项小鼠研究中,一种被称为中性粒细胞的白细胞对病原体的反应在性别和年龄之间有很大差异。

  

 

   

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图像:一个中性粒细胞经历NETosis,排出染色质诱捕和破坏病原体。

美国南加州大学的一项新研究表明,免疫细胞对病原体的反应因性别和年龄的不同而有很大的差异。

在这个老鼠实验中,男性比女性更容易感染败血症。然而,科学家们也发现,女性的疾病防御系统并不完美;它们的系统随着年龄的增长而变化,几乎和雄性的系统一样有害。

这些是今天发表在《自然衰老》(Nature Aging)杂志上的一项研究的关键发现。

这项研究对于研究疾病和治疗方法具有重要意义,尤其是对败血症的治疗。败血症是一种人体防御系统对自身有害的疾病。它还表明,对精准医疗的追求可能忽略了更明显的疾病决定因素:年龄和性别。

“一个重要的信息是,随着个性化医疗的推进,人们关注微小的基因差异,但我们发现,生物性别——所有基因差异中最大的——实际上是免疫反应的一个伟大预测器,但很少被考虑在内,”Bérénice Benayoun说,他是南加州大学伦纳德·戴维斯老年医学学院的助理教授,也是这项研究的首席研究员。

贝纳永和她的团队专注于一种叫做“中性粒细胞”的细胞,这种细胞占我们白细胞的50%到70%,是抵抗感染的关键。她补充说,了解中性粒细胞功能的性别和年龄差异可以帮助我们理解人类疾病中的类似差异,比如为什么老年人——尤其是男性——更有可能出现COVID-19严重症状,或者为什么女性更有可能出现自身免疫疾病。

不同的防守策略

中性粒细胞对感染有几种不同的反应方式,比如吞噬和消化入侵的病原体,或者通过脱颗粒分泌蛋白质来摧毁入侵者。

2004年发现的另一种方法是“NETosis”,即中性粒细胞排出自己凝固的DNA链,即染色质,它在细胞外起着陷阱的作用。这些中性粒细胞的细胞外陷阱,或所谓的“网”,诱捕并消灭病原体。

Benayoun和他的同事们发现了年轻和年老老鼠之间以及雄性和雌性老鼠之间中性粒细胞活性的差异。雄性似乎有更多的脱颗粒活动,这是由较高水平的蛋白质,中性粒细胞弹性蛋白酶证明的。女性平均表现出更多的NETosis。

贝纳永说,高脱肉芽活动会对周围组织造成损害,这些发现可以说明为什么脓毒症对男性的影响大于女性。

“在脓毒症中,杀死你的不是细菌;这是你对细菌的反应,”她指出。“我们知道,在脓毒症中,男性的患病几率通常比女性低得多,而嗜中性粒细胞弹性蛋白酶,这是脱颗粒的主要成分之一,是脓毒症中可以大量产生的重要物质之一。”

另一方面,更高的NETosis活性可能有助于身体的免疫系统攻击健康细胞,Benayoun补充说。针对人体自身DNA的抗体已经在许多自身免疫性疾病中被发现,这些疾病可能是中性粒细胞产生过多NETs后产生的。因此,女性中较高的NET活性可能与女性自身免疫性疾病的较高发生率有关。

贝纳永说:“如果你在没有任何理由的情况下使用蚊帐,它可以促进自身免疫。”“众所周知,女性更容易患自身免疫性疾病,与男性相比,比例是9:1。”

与男性相比,随着年龄的增长,女性中性粒细胞变得更加活跃。“一般来说,男性中性粒细胞的基因程序似乎以更快的速度‘衰老’,”她说。“这些发现表明,性别差异可能会随着年龄的增长而放大,至少对于中性粒细胞来说是这样。”

免疫系统研究的新资源

嗜中性粒细胞在历史上一直很难研究,因为它们的寿命很短,持续时间不到一天。细胞短暂的寿命是作为免疫系统的第一反应者度过的,在感染的第一个迹象中迅速地捕获和摧毁病原体,并在这个过程中牺牲自己。

将机器学习技术应用到数据中,该团队已经开始识别参与免疫反应调节的遗传途径,这可以解释为什么免疫系统活动中存在如此巨大的性别差异,也称为性别二型性。

贝纳永指出,在当前的大流行中,免疫中的性别二型现象已经显现:大多数COVID-19严重病例和死亡病例是男性。其他文献表明性激素可能在免疫中发挥作用,研究这些相互作用可能会引导科学家发现对抗严重疾病的新技术。

“如果这些差异是由对免疫细胞的激素影响引起的,那么理论上,你可以尝试在早期脓毒症中进行干预,也许在短期内使用抗雄激素,以降低反应,”Benayoun沉思道。“你可以根据这个病人有更多的雄激素或者这个人有更多的雌激素来定制药物。”


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