单核细胞乳酸分泌作为健康老年人先天免疫细胞适应性的决定因素：识别心血管代谢并发症高风险亚群的新指标

本文通过分析103名健康老年人与52名年轻成年人的单核细胞代谢和功能特征，创新性地提出以单核细胞基础乳酸分泌水平作为区分“免疫适应”与“免疫不适应”老年个体的关键参数。研究发现，“免疫不适应”老年亚群（占14%）的单核细胞呈现代谢和功能“亢进”状态，表现为更高的糖酵解（ECAR）和氧化磷酸化（OCR）能力、细胞因子分泌以及循环血管内皮生长因子（VEGFA）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）水平，为早期识别年龄相关心血管代谢并发症风险提供了新的免疫代谢视角。

　　

引言

衰老伴随着感染易感性增加、慢性病患病率升高、伤口愈合受损和疫苗接种效率降低。这些年龄相关的并发症是由免疫功能障碍驱动的，其特点是慢性炎症和免疫反应不足。先天免疫细胞通过 elevated 细胞因子分泌和 resolution 机制活性降低，在慢性炎症中扮演重要角色。此外，Toll样受体（TLR）表达减少和吞噬作用减弱导致老年人感染风险升高。因此，先天免疫细胞被认为是减少老年人慢性炎症以降低年龄相关并发症风险的潜在靶点。

理解老年人循环单核细胞等先天免疫细胞的慢性炎症特征，对于理解年龄相关并发症的风险至关重要。虽然免疫细胞代谢被认为是免疫功能的重要调节因子，但关于衰老对人类先天免疫细胞代谢的影响，以及免疫代谢特征在年龄相关免疫功能障碍中的作用，目前知之甚少。本研究旨在通过比较健康老年人和年轻成年人的单核细胞代谢和功能特征，利用这些免疫代谢特征来识别免疫细胞适应性降低的健康老年人，这些个体可能具有更高的年龄相关并发症风险。

方法

本研究采用横断面设计，共纳入52名20-30岁的健康年轻成年人和103名60-75岁的健康老年人。所有参与者均无确诊疾病，未使用影响免疫系统的药物。在禁食过夜后，采集空腹血样，通过密度梯度离心和CD14+磁性激活细胞分选（MACS）分离纯化单核细胞。

新鲜分离的单核细胞直接用于功能和代谢表征，包括：

1. 1.
   病原体激活：单核细胞分别用脂多糖（LPS, 10 ng/mL）、Pam₃Cys-ser-lys₄ (Pam3Cys, 10 ng/mL) 或热灭活金黄色葡萄球菌（HKSA, 1 × 10⁶/mL）刺激24小时，检测上清液中的乳酸和细胞因子（TNFα, IL-6, IL-10, IL-1β, CXCL8）水平。
2. 2.
   吞噬作用测定：使用荧光微球评估单核细胞的吞噬能力。
3. 3.
   Seahorse细胞能量代谢分析：
   • •
     葡萄糖和Pam3Cys挑战实验：测量细胞外酸化率（ECAR）和耗氧率（OCR），以评估糖酵解和氧化代谢反应。
   • •
     线粒体压力测试（MST）：依次加入寡霉素（Oligomycin, 1 μM）、FCCP（1 μM）+ 丙酮酸（1 mM）、鱼藤酮（RotENone, 1.25 μM）+ 抗霉素A（Antimycin A, 2.5 μM），评估基础呼吸、ATP关联呼吸、质子漏、最大呼吸能力和备用呼吸能力。
4. 4.
   循环标志物检测：通过Olink炎症蛋白面板检测血浆中78种炎症蛋白水平，并测量临床代谢参数（如血糖、胰岛素、血脂等）。

免疫适应性分类：以年轻成年人单核细胞基础乳酸分泌水平的95%置信区间（CI）为参考，将乳酸分泌水平超出此范围的老年个体归类为“免疫不适应”（Immune-unfit），其余为“免疫适应”（Immune-fit）。

结果

研究参与者特征

年轻成年人和老年人在体重、BMI、体脂百分比、空腹血糖、胰岛素、HOMA-IR、甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）等方面存在显著差异，符合预期的人口统计学特征。

单核细胞免疫代谢特征的整体比较

主成分分析（PCA）显示，年轻成年人和老年人在单核细胞代谢和功能读数的分布上高度相似。然而，老年人群体的数据点更为分散，表明其具有更高的异质性。PC1载荷分析显示，乳酸分泌（基础状态及LPS、Pam3Cys、HKSA刺激后）是贡献度最高的变量。具体而言，与年轻人相比，老年人单核细胞在基础状态和病原体刺激后分泌的乳酸水平均显著更高。

基于单核细胞乳酸分泌的免疫适应性分类

根据年轻成年人基础乳酸分泌的95% CI，103名老年人中有14名（14%）被归类为“免疫不适应”。这些“免疫不适应”老年人的单核细胞在多种刺激下（LPS, Pam3Cys, HKSA）的乳酸分泌水平均显著高于“免疫适应”老年人和年轻人。PCA分析（不包括乳酸分泌变量）显示，“免疫不适应”老年人与其他两组明显分离。

“免疫不适应”老年人的单核细胞呈现代谢亢进

Seahorse代谢分析显示，与“免疫适应”老年人和年轻人相比，“免疫不适应”老年人的单核细胞表现出：

• •
  更高的糖酵解活性：对葡萄糖和Pam3Cys的ECAR反应以及ECAR代谢潜力均显著升高。
• •
  更高的氧化代谢活性和能力：基础OCR、对Pam3Cys的OCR反应、OCR代谢潜力、线粒体压力测试中的基础呼吸、ATP关联呼吸、最大呼吸和备用呼吸能力均显著增强。
• •
  更低的质子漏。
  ECAR/OCR比率在各组间无显著差异，表明代谢依赖性相似。这些结果共同表明“免疫不适应”老年人的单核细胞处于“高代谢”（Hypermetabolic）状态。

“免疫不适应”老年人的单核细胞呈现功能亢进

在吞噬功能方面，各组间无显著差异。然而，在细胞因子分泌方面：

• •
  与年轻人相比，老年人单核细胞在LPS、Pam3Cys和HKSA刺激后分泌的IL-6显著更高，HKSA刺激后的IL-1β也更高。
• •
  分层分析显示，“免疫不适应”老年人的单核细胞表现出“高炎症”（Hyperinflammatory）状态：其单核细胞在LPS和HKSA刺激后分泌的IL-6、IL-1β、CXCL8和TNFα水平，以及在Pam3Cys刺激后分泌的IL-6和CXCL8水平，均显著高于“免疫适应”老年人和年轻人。

“免疫不适应”老年人的循环VEGFA和LDL-c水平升高

血浆蛋白质组学分析发现，与“免疫适应”老年人相比，“免疫不适应”老年人的循环血管内皮生长因子A（VEGFA）水平经过多重检验校正后仍显著升高。其他如IL-6、CD5等也有升高趋势。临床数据分析显示，“免疫不适应”老年人的低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）水平显著高于“免疫适应”老年人。两组在其他身体成分和葡萄糖敏感性参数上无差异。

讨论

本研究对健康老年人的单核细胞进行了全面的代谢和功能表征。主要发现是老年人和年轻成年人的单核细胞特征高度相似，但存在由“免疫不适应”亚群驱动的细微差异。该亚群占健康老年人口的14%，其单核细胞表现出代谢和功能“亢进”的“高活性”（Hyperactive）表型。

本研究挑战了衰老必然伴随免疫功能障碍的传统观念，强调健康老年人群体的异质性。提出的以单核细胞基础乳酸分泌作为“免疫适应性”生物标志物的分类方法具有创新性。单核细胞的“高代谢”状态，特别是氧化代谢的增强，与通常描述的衰老相关线粒体功能下降相反，可能代表了免疫功能障碍的早期阶段，即“高活性”先于功能衰退。

循环中VEGFA和LDL-c水平在“免疫不适应”老年人中的升高具有重要意义。VEGFA和LDL-c均是心血管风险的已知生物标志物。它们可能与单核细胞高活性存在双向关系：既可能是单核细胞高活性的原因，也可能是其结果。VEGFA已知可促进单核细胞向促炎巨噬细胞分化，而高LDL-c此前已被关联到促炎单核细胞。

结论与意义

本研究深入揭示了健康老年人单核细胞的免疫代谢特征。通过以年轻成年人为参考，利用单核细胞基础乳酸分泌水平，成功识别出一个具有单核细胞“高活性”特征的“免疫不适应”老年亚群。该亚群同时伴有循环VEGFA和LDL-c水平升高，提示其可能具有更高的年龄相关心血管代谢并发症风险。

因此，单核细胞乳酸分泌有潜力作为一种新型生物标志物，用于早期识别表面上健康但实际存在免疫功能障碍和潜在健康风险的老年人。这种“免疫适应性”分类不仅有助于理解健康衰老的异质性，也为未来开发针对性的个性化预防策略（如通过营养和生活方式干预调节免疫细胞代谢）提供了可能性，从而在年龄相关并发症发生发展的早期窗口期进行干预，促进健康老龄化。后续的纵向研究对于确认该分类的预测价值以及阐明单核细胞高活性的潜在机制至关重要。