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Advanced materials | 年龄相关T细胞信号促进抑制再生生物材料反应的III型免疫

Advanced materials | 年龄相关T细胞信号促进抑制再生生物材料反应的III型免疫
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该研究揭示了衰老相关的T细胞信号如何促进III型免疫反应,从而抑制再生生物材料的疗效,并通过IL17中和抗体恢复再生反应,为再生医学提供新的免疫调节策略。

 

文献概述
本文《Age-associated Senescent - T Cell Signaling Promotes Type 3 Immunity that Inhibits the Biomaterial Regenerative Response》,发表于《Advanced materials》杂志,回顾并总结了衰老对组织修复和再生生物材料治疗反应的影响。研究通过多组学分析和动物模型,揭示了衰老导致的免疫微环境变化,特别是III型免疫反应的增强,以及其对再生生物材料治疗效果的抑制作用。

背景知识
随着年龄增长,免疫系统发生显著变化,包括T细胞功能衰退、炎症因子积累及衰老细胞(SnCs)的增多,这些变化与组织修复能力下降密切相关。研究使用了来自猪小肠粘膜下层的细胞外基质(ECM)生物材料,用于模拟临床再生疗法。在年轻小鼠中,ECM治疗可有效促进肌肉修复,而在老年小鼠中,该治疗却未能有效激活再生免疫反应。研究还发现,III型免疫反应(由IL17介导)在老年小鼠中显著增强,而II型免疫反应(由IL4驱动)则被抑制,导致纤维化和脂肪生成增加。通过IL17中和抗体治疗,可以部分恢复老年小鼠的肌肉修复能力。此外,研究还利用单细胞RNA测序和计算分析揭示了衰老环境中T细胞与基质细胞之间通讯的显著改变,为开发靶向免疫衰老的再生疗法提供了理论基础。

 

提供多种自身免疫疾病的小鼠模型,包括基因敲除和突变模型,适用于炎症性肠病、类风湿性关节炎、红斑狼疮等研究,支持个性化定制服务。

 

研究方法与实验
研究使用年轻(6周)和老年(72周)雌性小鼠建立肌肉损伤模型,植入ECM生物材料后分析其免疫和修复反应。通过多参数光谱流式细胞术和单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析不同年龄组的细胞组成和基因表达变化。利用Domino算法分析细胞间通讯网络,结合Bayesian非负矩阵分解(CoGAPS)进一步解析基因表达模式。此外,研究还评估了IL17中和抗体和清除衰老细胞对肌肉修复的影响。

关键结论与观点

  • 老年小鼠肌肉在损伤或ECM植入后,Il17f基因表达显著升高,而Il4表达降低,表明III型免疫反应增强,II型免疫受损。
  • 在老年小鼠中,γδ T细胞和CD4 T细胞的Il17a表达增加,且Th17细胞因子(如Mmp3、Mmp9、Cxcl1)在损伤后显著上调,提示III型免疫在衰老中的主导作用。
  • Domino分析显示,老年肌肉中Igf1和Tgfβ3信号增强,通过Batf和Crem转录因子促进Th17分化,抑制再生反应。
  • IL17中和抗体治疗显著恢复老年小鼠的Il4表达和肌肉修复能力,减少纤维化和脂肪生成,表明阻断III型免疫可逆转衰老相关的再生障碍。
  • 清除衰老细胞(SnCs)可减少淋巴结中Il17a表达,改善免疫微环境,恢复ECM治疗的再生潜力。

研究意义与展望
本研究首次系统性地揭示了衰老如何通过增强III型免疫反应和改变T细胞-基质通讯来抑制再生生物材料疗效。这为再生医学领域提供了新的靶点和治疗策略,如结合IL17抑制与生物材料治疗以改善老年患者的组织修复。未来研究可进一步探索Batf和Crem作为潜在治疗靶点,以及针对衰老微环境的个性化免疫调节策略,以提高再生疗法在临床中的应用效果。

 

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结语
本研究系统性地分析了衰老对再生生物材料治疗效果的影响,揭示了III型免疫反应在老年个体中被异常激活,并通过Batf和Crem转录因子促进纤维化和脂肪生成,抑制II型免疫反应和肌肉修复。通过IL17中和抗体或清除衰老细胞,可有效恢复老年小鼠的肌肉再生能力,为再生医学提供了新的免疫调控靶点和治疗组合策略。这些发现为开发针对老年患者的个性化再生疗法提供了重要理论支持,并提示未来应更关注年龄相关的免疫微环境调控。

 

文献来源:
Jin Han, Christopher Cherry, Joscelyn C Mejías, Drew M Pardoll, and Jennifer H Elisseeff. Age-associated Senescent - T Cell Signaling Promotes Type 3 Immunity that Inhibits the Biomaterial Regenerative Response. Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.).
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