Immunity & ageing : I & A, 2005; 2: 12-12 (más artículos en esta revista)

La vida y la muerte de los linfocitos: un papel en immunesenescence

BioMed Central
Sudhir Gupta (sgupta@uci.edu) [1], Houfen Su (erice71@hotmail.com) [1], Ruifen Bi (celestenulla@hotmail.com) [1], Sudhanshu Agrawal (sagrawal@hotmail.com) [1 ], Sastry Gollapudi (gollapudi@yahoo.com) [1]
[1] Laboratories of Cellular and Molecular Immunology and Molecular Biology, Division of Basic and Clinical Immunology, University of California, Irvine, California 92697, USA

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Resumen

Humanos, el envejecimiento se asocia con la disminución progresiva de las funciones inmunes, aumento de la frecuencia de infecciones. Entre las funciones inmune, la disminución de las funciones de las células T durante el envejecimiento predomina. En esta revisión, se analizará la señalización molecular en dos grandes vías de la apoptosis, es decir, la muerte del receptor y vía mitocondrial vía, y sus alteraciones en ambos T y linfocitos B en el envejecimiento humano, con especial énfasis en la ingenua y diferentes subconjuntos de la memoria CD8 + T Células. También vamos a hablar de un posible papel de la apoptosis de linfocitos en la inmunosenescencia.

Introducción

La apoptosis es una forma fisiológica de la muerte de la célula, que desempeña un papel importante en la embriogénesis, la metamorfosis, la homeostasis celular, atrofia de los tejidos y la eliminación de las células tumorales y mutaciones. En el sistema inmune, la apoptosis parece desempeñar un papel crucial en la selección del repertorio de células T en el timo, la supresión de la libre reactiva los linfocitos T y los linfocitos B, la regulación de la memoria inmunológica, la supresión de células T efectoras a raíz de una respuesta inmune efectiva, y En la citotoxicidad de las células diana de los linfocitos T CD8 + y las células asesinas naturales [1 - 3]. Hay dos grandes vías de señalización de la apoptosis (Figura 1], la muerte del receptor de la vía (vía extrínseca) y la vía intrínseca de la vía mitocondrial [4 - 11]. La apoptosis a través de ambas vías está mediada por la activación de una serie de cisteína proteasas, las caspasas. Las caspasas actuar como molecular motosierra, que cleave una serie de sustratos citoplasmáticas y nucleares para inducir la característica de la apoptosis. Aunque ambas vías de activación de la participación de la apoptosis común o verdugo caspasas efectoras, difieren en la activación de las caspasas apical o iniciador. Las caspasas están presentes en forma inactiva como prozymes. Apical autolytically caspasas son activadas por homodimerization sin sufrir división, mientras verdugo caspasas se activan a través de su división de prodomain por caspasas apical. Ambas vías también contratar adaptador diferentes moléculas. En este artículo vamos a examinar la sensibilidad diferencial de las distintas subpoblaciones de linfocitos T de la apoptosis y de sus cambios durante el envejecimiento y el papel de los subconjuntos de células T que son sensibles o resistentes a la apoptosis en la inmunosenescencia. Un papel de la apoptosis en los linfocitos B en el envejecimiento también se examinó brevemente.

La muerte del receptor vía de la apoptosis

Los receptores de muerte pertenecen a una gran familia de los receptores de factor de necrosis tumoral (TNFRs) y los receptores del factor de crecimiento del nervio (NGFRs). A raíz de la interacción con los receptores de muerte ligando el dominio citoplásmico de muerte (DD) de la muerte del receptor de someterse trimerization, lo que conduce a la contratación de un conjunto de proteínas y adaptador proximal para formar un caspasa-inducción de la muerte de señalización complejos (DISC). DISC sirve de plataforma para la activación de las caspasas y apoptosis abajo. En el DISC, que inicia la activación de las caspasas someterse homodimerization y sin división. Activado iniciador cleave caspasas efectoras caspasas, que es transportada una serie de sustratos citoplasmáticas y nucleares para inducir apoptosis. Hablaremos de tres formas diferentes de la muerte del receptor mediada por apoptosis, que se han estudiado en humanos envejecimiento.

La activación de la muerte celular inducida

La activación de la muerte celular inducida (AICD), en la que la activación de las células T se produce a través de una adecuada participación de los receptores de las células T (TCRs) del antígeno específico vinculado a la molécula MHC y la influencia de la concentración del antígeno, y co-estimulador de señales. AICD desempeña un papel esencial en los planos central y periférico supresión (clonal supresión) de los eventos que participan en la tolerancia y la homeostasis [12]. La AICD parece estar mediada principalmente por una interacción entre CD95 y CD95L [13 - 15]. En la AICD, las células son inicialmente activado por anti-CD3 durante 5 días y luego volver a estimulados con anti-CD3 para inducir la apoptosis, mientras que CD95 en la apoptosis mediada por células se activan primero con anti-CD3 y cultivadas en la IL-2 que contenían el medio Seguida de activación con anticuerpos anti-CD95 o CD95L para inducir apoptosis. AICD ocurre sólo en las células del sistema inmune, mientras que CD95 mediada por apoptosis puede ocurrir en cualquier tipo de célula. CD95-CD95L interacción es fundamental para la AICD en células T maduras in vitro [16, 17] e in vivo para la supresión de células T periférico [18, 19].

CD95 mediada por apoptosis

CD95 es miembro de los receptores transmembrana de tipo I que es constitutivamente expresada en los linfocitos, pero CD95L, una proteína transmembrana de tipo II es que carecen de linfocitos en reposo y es inducido y regulado transcrptionally a la activación de los linfocitos. Los pasos de la apoptosis mediada por CD95 vía de señalización se muestra en la Figura 2. Después de la ligadura con CD95L soluble o anti-CD95 anticuerpos monoclonales CD95 sufre trimerization. DD CD95 citoplásmico de los reclutas un adaptador de proteínas, el fas-dominio de muerte asociado (FADD), que contienen un dominio efector de muerte (DED). FADD reclutas y luego a través de homólogos y la interacción proteína-proteína se une a procaspse-8 (Flice) para formar una muerte de señalización para inducir el complejo (DISC), que sirve de plataforma para iniciar la activación enzimática de la vía apoptótica. Procaspase-8 es autolytically activado por homdimerization para generar activa la caspasa-8, que se ha liberado del DISC en el citoplasma donde es transportada caspasas efectoras (caspasas-3, caspasa-6, caspasa-7) para generar activa caspasas efectoras. Activa caspasas efectoras cleave a su vez una serie de sustratos para obtener características morfológicas y bioquímicas características de la apoptosis. Esta vía clásica se produce en las llamadas células de tipo I [20]. En las células tipo II, procaspases-8 niveles son muy bajos y, por tanto, caspasa cascada se amplifica a través de la vía mitocondrial. Caspasa-8 es transportada la Oferta, un Bcl-2 miembro de la familia, para producir una forma truncada de pujas (tBid), que luego translocates desde el citoplasma a la mitocondria y se ejerce mediante la inhibición de efecto proapoptótico Bcl-2/Bcl-x L resultante En la liberación del citocromo c, intiator activación de caspasa-9 y luego de las caspasas efectoras resultante en la apoptosis [21].

TNFR mediada por apoptosis

TNF-α es una citoquina plieotropic, que ejerce su actividad biológica por medio de la unión de ambos tipo I y tipo II receptores (TNFR-Iy TNFR-II) y la activación de varias vías de señalización [2 - 7, 22 - 25]. TNFRs pertenecientes a la familia de TNFRs / NGFRs [26]. Ambos receptores TNFRs contener uno a cinco-cisteína ricos repite en sus dominios extracelulares, pero difieren en su dominio citoplásmico. TNFR-1 contiene DD TNFR-2 que carece de DD. Por lo tanto, TNFR-I señales tanto la supervivencia celular y la muerte celular señales; que TNFR-II principalmente media principalmente las señales de una célula de supervivencia. Sin embargo, datos recientes sugieren que TNFR-II también podrán participar en la apoptosis y la muerte puede potenciar la señal mediada por TNFR-I. Tanto la supervivencia celular y la muerte celular mediada por señales TNFRs requieren diferentes conjuntos de adaptador y otras moléculas de señalización corriente abajo.

Pasos de TNFR señalización mediada se muestran en la Figura 3. TNFR-I someterse trimerization de dominios de la muerte de su receptor, que a su vez contratar un adaptador de proteínas, TNFR-dominio de muerte asociado (TRADD). TRADD entonces podrá contratar otro adaptador molécula, la muerte asociado a Fas-dominio (FADD). FADD entonces reclutas procaspase-8, que es autolytically activado y luego induce la apoptosis a través de la activación de las caspasas efectoras. TRADD podrá contratar distintos tipos de adaptador de proteínas, TRAF-2 (TNF-R-factor asociado-2) y del receptor de la proteína interactiva (RIP). TRAF-2 y RIP para estimular las vías de activación de NF κ B. Estudios en ratones y seres humanos han demostrado que NF-κ B es un represor de la apoptosis [27 - 31]. Sin embargo, hasta hace poco no estaba claro cómo NF-κ B, la activación por TNF-α podría inhibir la activación de la caspasa iniciadora a través del mismo receptor (TNFR-I).

Recientemente, Jurg Tschopp del grupo ha propuesto un modelo de dos complejos sobre la base de sus resultados experimentales que TNFR-I señalización implican el montaje de dos complejos de forma secuencial que activar NF-κ B, y caspasas [32]. En este modelo, la unión del TNF a TNFR-I en la formación (en minutos), de señalización complejo I. Este complejo contiene TNFR-I, TRADD, RIP, y TRAF-2. Señalización complejo I conduce a la activación de NF-κ B, a través de la contratación de (I κ B cinasa) IKK complejo y fosforilación de I κ B. La forma secundaria es complejo, posiblemente, después de la internalización TNFR-I (más de 2 horas después de la interacción entre el TNF y TNFR-I) en el que TRADD, RIP, y TRAF-2 disociarse de la del receptor y reclutas FADD y caspasa-8 (complejo II) . En condiciones de complejo I de señalización, lo que lleva a una fuerte NF-κ B activación, de la expresión de genes anti-apoptóticos es inducida por las proteínas y la activación de las caspasas en el complejo iniciador II se inhibe. En cambio, cuando yo complejo de señalización en resultados débiles o deficientes NF-κ B, la activación, los productos de los genes anti-apoptóticos no se hacen, y complejo II puede señal de apoptosis a través de la activación de las caspasas.

Una familia de TRAFs funciona como adaptador de moléculas de TNFR superfamilia miembros al asociarse con el dominio intracelular de estas proteínas y, posteriormente, los eventos de señalización corriente abajo de mediación como la activación de NF-κ B. TRAF2 es contratado para TNFR-I señales complejas a través de TRADD y desempeña un papel positivo en la vía canónica que activa NF-κ B, a través de IKK β. TRAF2 homodimeros así como TRAF1: TRAF2 heterodimers puede asociarse con TNFR-II, que es necesaria para la señalización y la activación de NF-kB [33] TRAF2 también desempeña un papel en TNF inducida por la activación de JNK a través de MEKK1 [34]. TRAF2 también ubiquitinates PRI en K63 (sin degradación proteasomal) para activar NF-κ B. A diferencia de TNFR-I, TNFR-II TRAF2 vincula directamente, y por lo tanto se activa IKK JNK (TRAF-2 participa también en TNFR-II mediada por la activación de NF-κ B). TRAF-2 también reclutas auxiliares proteínas (cIAP1, cIAP2, TRAF1, A20) que modulan la señalización aunque cada TNFRs e inhibir la apoptosis. CIAP-TRAF2 complejo inhibe la activación de las caspasas-8 por un mecanismo desconocido. Participación simultánea de ambos TNFR-Iy TNFR-II amplifica la apoptosis inducida por TNF-[35, 36]. Esto se correlaciona con un aumento de TNFR-II inducida por la degradación de TRAF2. Desde TRAF2 reclutas cIAPs a TNFR-I, por su degradación TNFR-II puede facilitar la apoptosis de disociación de cIAP de TRAF-2-cIAP complejo y, por lo tanto, permite la activación de la caspasa-8. Además, la degradación de TRAF2 también puede atenuar TNFR-I mediada por la activación de NF-κ B, y promover la apoptosis.

Receptor-proteína interactiva (RIP) es serina / threonine quinasa, que es un componente de TNFR-I señalización compleja y se requiere de TNFR-I mediada por NF-κ B activación [37 - 39]. RIP contiene tres dominios, que incluye un N-terminal quinasa de dominio, un dominio intermedio (que interactúan con el dedo RING dominio de TRAF-2) y un N-terminal de DD. RIP interactúa con TRADD a través de sus respectivos DDs través de la interacción proteína-proteína. RIP familia compuesta de cinco miembros, entre ellos RIP2, RIP3, RIP4, y recientemente descrita RIP5 [40 - 44]. Todas las quinasas RIP comparten similitudes importantes en su N-terminal quinasa dominio, pero difieren en su dominio C-terminal. RIP, RIP2 y RIP4 están involucrados en la activación de NF-κ B (42-44); RIP4 también participa en la activación de JNK. Recientemente, se ha informado de que RIP3 y RP5 participan en el TNF-α induce la apoptosis [40, 42]. RIP3 ejerce su actividad pro-apoptótica mediante la activación de las caspasas y / o por la inhibición de RIP y TNFR-1 inducida por NF-κ B activación.

NF-κ B medie su efecto represor sobre la apoptosis al inducir la expresión de un número de genes anti-apoptóticos incluidos cIAPs, FLIP, TRAF-1, TRAF-2, Bcl-2 y Bcl-x L [30, 31, 45] .

Inhibidor de la proteína de la apoptosis (IAP), la familia de proteínas, originalmente identificado en el genoma de los baculovirus, tiene un papel clave en la regulación negativa de la apoptosis [46, 47]. El cIAP-1 y cIAP2, dos proteínas estructuralmente homólogas, pertenecen a una familia de los inhibidores de la muerte de compartir un motivo de encontrarse en un Baculovirus inhibidor de la muerte. CIAP1 y cIAP2 inicialmente fueron aislados por su interacción con TRAF-1 y TRAF-2 en el TNF-RII complejo. CIAP1 también es contratado para el DISCO de TNF-RI por TRAF-2. Además de cIAP1 y cIAP2, XIAP tener un conservadas COOH-terminal RING dedo de la mano, zinc vinculante de dominio [48]. Sobreexpresión de estos mamíferos PAI confiere resistencia a la apoptosis. Estas proteínas suprimir la apoptosis mediante la prevención de la activación de procaspases y la inhibición de la actividad enzimática directamente de las caspasas maduro. XIAP es un potente, activa sitio-dirigida inhibidor de las caspasas efectoras-3. Además, TRAF-2-IAP complejo inhibe la activación de las caspasas-8 por un mecanismo desconocido.

A20, un anillo de proteínas dedo de la mano, fue caracterizado como un inhibidor de TNF-α inducida por apoptosis [49]. A20 es peculiar porque tiene la doble actividad, ya que inhibe la apoptosis, así como NF-κ B activación [50]. Estas actividades son de A20 tipo de células específicas. A20 inhibe el NF-κ B, la activación por ambas deubiquitination (K63 de ubiquitination de RIP) y la posterior K48 ubiquitination para S26 proteasomal degradación de los RIP. El hecho de que la expresión de la A20 es de por sí bajo el control de NF-κ B A20 sugiere que participa en el feed-back negativo regulación de NF-κ B activación. En cambio, A20 inhibe la apoptosis, al menos parcialmente, por su unión a TXBP151, que inhibe el TNF-α inducida por apoptosis. Además, A20 y cIAP interactuar con un TRAF2 común en la región [51]. Por lo tanto, es posible que las versiones A20 de la cIAP-TRAF2 complejo de señalización, permitiendo así que estas proteínas de ejercer sus efectos anti-apoptóticos. Anti-apoptóticos de la actividad A20 está limitada a determinadas tipo de células y se asocia con disminución de la activación de las caspasas-3.

CFLIP es una de las moléculas reguladoras que la apoptosis es inducida por la NF-κ B [52]. FLIP empalmados viene en dos formas, la c-FLIP L y c-FLIPs. C-FLIPs repetir tándem contiene dos dominios efector de muerte (DED) e inhibe la activación de la procaspase DISC. En contraste, c-FLIP L comparte ampliamente homología con procaspase-8, sin embargo, es enzimáticamente inactivos [53]. Además de su efecto inhibitorio sobre la activación procaspase-8, c-FLIP asocia con Raf-1, que activa MEK1 para activar ERK, y con TRAF1 y TRAF2, que conducen a NF-κ B activación [54].

MAPK puede inhibir [55] o promover la apoptosis [56] a través de transitorios (inhibe la apoptosis) o sostenida (promueve la apoptosis) de activación de Janus-como quinasa (JNK). Recientemente, un papel de JNK en la apoptosis inducida por TNF se ha explorado [57]. JNK activación es necesaria para la apoptosis inducida por el TNF. Deng et al [58] demostraron que el TNF-α-induce la apoptosis a través de la activación de JNK sostenido, que es transportada de oferta, en un caspasas-8-de manera independiente, para producir un único producto 21kDa Oferta cleaved (jBid), que es diferente de las caspasas - 8-dependiente cleaved Oferta (tBid), de 15kDa. JBid translocates a la mitocondria y preferentemente libera Smac / Diablo de las mitocondrias, lo que puede perturbar TRAF-2-cIAP1 formación de los complejos y su inhibición en la activación de las caspasas-8. Además Smac inhibe los efectos anti-apoptóticos de cIAP por XIAP y vinculante para ellos. De Smaele et al [59] β GADD45 identificado como un inhibidor de la activación de JNK y inhibidor de TNF-α inducida por apoptosis. Sin embargo, gadd45 β es el único en esta familia de genes que parece ser regulada por NF-κ B, y su expresión ectópica suprime completamente TNF-α inducida por apoptosis. Este es otro mecanismo que a través de NF-κ B inhibe la apoptosis.

A diferencia de TNF-RI, TNF-RII carecen de una citoplásmica DD, en lugar de interacción entre el TNF-α y TNF-RII vinculante de los resultados en TRAF1 y TRAF2 a la porción citoplásmica de TNF-RII. Esto luego contrata a los inhibidores de la apoptosis celular proteínas cIAP-1 y cIAP-2 [46, 51]. Sin embargo, se ha informado de que el TNF-RII también pueden desempeñar un importante papel en la regulación de la apoptosis a través de TNF-RI. Varios investigadores han reportado que el TNF-RII potencia TNF-α inducida por apoptosis [60 - 64] y propuso una serie de mecanismos para explicar esta observación, incluyendo el TNF-RII gran afinidad que actúa como trampa de TNF-α que entrega a TNF-α TNF-RI [65], y, directa o potenciación de la inducción de apoptosis por el dominio citoplásmico de TNFR II [62, 66].

Vía mitocondrial de la apoptosis

Varias publicaciones recientes han examinado el tema de la vía mitocondrial de la apoptosis [7 - 11, 67]. Una serie de estímulos, incluyendo agentes quimioterápicos, radiación UV, el estrés moléculas (reactivas de oxígeno y nitrógeno reactivo especies) y el factor de crecimiento retirada puede mediar la apoptosis a través de la vía mitocondrial En ciertos tipo de células vía mitocondrial puede proporcionar una amplificación mecanismo de la muerte del receptor mediada por apoptosis. Mitocondrias contienen dos compartimentos bien definidos: la matriz, rodeado de la membrana interna (IM), y el espacio intermembranal, que está rodeada por la membrana externa (OM). El IM contiene diversas moléculas, incluyendo ATP sintasa, la cadena de transporte de electrones, y translocator nucleótido adenina (ANT). Bajo condiciones fisiológicas estas moléculas permitirá a la cadena respiratoria para crear un gradiente electroquímico (potencial de membrana). La MO contiene un voltaje dependiente anión canal (VDAC). Bcl-2 se encuentra en la mensajería instantánea y parece desempeñar un papel importante en el mantenimiento del potencial de membrana mitocondrial (ΔΨ m). El espacio intermembranal holocytochrome c contiene, en favor de determinadas caspasas, adenylate quinasa 2, Endo G, Daiblo / Smac, y de la inducción de la apoptosis (AIF) factor. La permeabilización de la OM, por lo tanto, los resultados en la liberación de estas moléculas en el citoplasma. IM permeabilización conduce a los cambios en ΔΨ m. Una vez liberado de la mitocondria, citocromo c se une a una molécula de adaptador de Apaf-1 (Apoptotic Apoptotic proteasa-la activación de la activación de la proteasa factor factor), en presencia de ATP / dATP reclutas y pro-caspasa 9 para formar apoptosome (Fig. 4]. Procaspase-9 es dimerized activado y sin sufrir división, y activa caspasas-9 activa caspasas verdugo para orquestar la apoptosis.

Una serie de moléculas presentes en el espacio intermembranal mitocondrial pueden promover caspasas en la apoptosis de forma independiente. Htra2/Omi, además de su capacidad para bloquear el PAI, parece independiente de las caspasas promover la apoptosis a través de su actividad de la proteasa serina [68, 69]. Factor que induce la apoptosis (AIF) es una de las caspasas efectoras independiente de la muerte, que a la inducción de la apoptosis translocates desde el espacio intermembranal de la mitocondria al núcleo donde AIF causas condensación de la cromatina y fragmentación del ADN a gran escala [70, 71]. Endo G, a partir de su liberación desde el espacio intermembranal mitocondrial, parece mediar directamente a la fragmentación de ADN nuclear en un caspasa-de manera independiente [72].

La permeabilización de la membrana mitocondrial (MMP) es controlado por una variedad de miembros de la familia Bcl-2 [7 - 11, 73]. El Bcl-2 miembros de la familia se dividen en tres grupos: anti-apoptóticos (Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1, Bcl-w, y A1), pro-apoptótica "BH3 sólo" (Bid, Bim, Bik , Bmf, Bad, Hrk, BNIP3) y pro-apoptótica "BH-123" (Bax, Bak, y Bok) proteínas.

Varios de los miembros pro-apoptóticos de la familia Bcl-2, incluyendo Bax, Bak, Bad, Bid, Bim y, iniciar MMP formando lo que parece ser un canal. Con el fin de influir en sus efectos, los miembros de Bcl-2 pro-apoptóticos familia debe acoplar las OM mitocondrial. Bax durante la apoptosis, que está presente en el citoplasma en forma de monómero, se trasladaron a la membrana mitocondrial para formar un dímero o oligómeros de alto orden. Bak vagamente también puede asociarse con OM. Bim, presente en microtúbulos, también translocates a OM durante la apoptosis. Bim calcio es una molécula pro-dependientes. Bcl-2 y Bcl-x L inhibir la liberación del citocromo C. La fosforilación de los miembros de la familia Bcl-2 dictó ellos inactivos. En respuesta a agentes genotóxicos, el estrés de la proteína quinasa activada (SAPK, también denominado c-jun amino-terminal quinasa o JNK) translocates fosforila a la mitocondria y Bcl-x L, lo que Bcl-x L inactivación y la inducción de la apoptosis.

Apoptosis en linfocitos T en el Envejecimiento

La apoptosis de los linfocitos en edades comprendidas entre los seres humanos se ha estudiado principalmente a través de la muerte del receptor de señalización. Recientemente (manuscrito presentado) y otros [74] también han estudiado la apoptosis de los linfocitos B humanos.

Muerte de receptores inducida por la apoptosis en las células CD4 + y CD8 + T en el envejecimiento de las células

Durante el envejecimiento humano (en contraste con los ratones), hay una progresiva linfopenia de células T, la cual es compartida por ambos CD4 + y CD8 + células T [75, 76]. Aunque ha habido controversia acerca de linfopenia en el envejecimiento, nuestros trabajos se han realizado en edades comprendidas entre los temas de la condición social de clase media, cada uno de ellos propio de su casa, que vive de forma independiente, y se les pidió que interrumpir cualquier anti-oxidantes que pueden tomar para estar en Menos una semana antes del estudio (75). Por lo tanto, nuestra población de personas de la tercera edad no tiene ningún nutricional o factores extrínsecos y los cambios en los linfocitos y las células T subconjuntos parecen reflejar cierto cambio de envejecimiento. Además, muchos de nuestros temas se pusieron a prueba en dos o tres ocasiones distintas. Aunque el mecanismo preciso de linfopenia en el envejecimiento no es claro, es probable que la disminución de los precursores de médula ósea, disminución de la producción del timo, la reducción de los potenciales de proliferación y / o aumento de la apoptosis, puede contribuir a la linfopenia de células T durante el envejecimiento humano.

La activación de la muerte celular inducida (AICD) y CD95 mediada por apoptosis en las células CD4 + y CD8 + T en el envejecimiento de las células

La apoptosis de las células T se incrementa durante el envejecimiento humano [77 - 88]. Phelouzat et al [84, 85] y Lechner et al [86] informó de que las células T de las personas de edad se someten a una mayor AICD, en comparación con las células de individuos jóvenes y el aumento de la apoptosis se asoció con un incremento en la expresión de CD95. Potestio et al [87] informó de aumento espontáneo y AICD en las células T de edades comprendidas entre los seres humanos y una correlación entre el aumento de la apoptosis espontánea y el aumento de la expresión CD95, sin embargo, hemos observado una mejor correlación entre la apoptosis espontánea y CD95L expresión de CD95 en lugar de expresión [89] .

En nuestro estudio, utilizando diferentes métodos para la detección de la apoptosis incluyendo yoduro de propidio y TUNEL ensayo, la tinción de Hoechst 33342, y la fragmentación del ADN por electroforesis en gel, se observó que tanto CD4 + y CD8 + T las células de sujetos sanos de edad fueron más sensibles a los anti-CD95 inducida Apoptosis, en comparación con jóvenes sanos de control [77]. El aumento de la apoptosis se asoció con un incremento en la expresión (a nivel de proteínas) y el aumento y la pronta activación de la caspasa-8 ambos y la caspasa-3 [90]. Además, tanto CD4 + y linfocitos T CD8 de edades comprendidas entre los seres humanos mostrar incremento en la expresión de CD95 y CD95L. Además, se observó mayor apoptosis en células T CD4 + en comparación con los linfocitos T CD8 +. Zeng et al [91] también han observado preferencial anti-CD95 inducida por la muerte de los linfocitos T CD4 +.

TNFR mediada por apoptosis en las células CD4 + y los linfocitos T CD8 +

Durante el envejecimiento, la producción de TNF-α aumenta [92 - 98]. Nos mostró que tanto las células CD4 y CD8 de las personas de edad avanzada son más susceptibles a TNF-α inducida por la apoptosis, en comparación con sujetos jóvenes [2, 6, 7, 76, 78 - 82]. Además, el aumento de la sensibilidad de los subconjuntos de células T de edades comprendidas entre los seres humanos a TNF-α inducida por la apoptosis se asoció con una mayor y pronta activación de la caspasa-8 ambos y la caspasa-3. En contraste con nuestras observaciones, Salvoni et al [99], utilizando recién aisladas subconjuntos de células T y la utilización de TNF-α y cyclohexamide para inducir la apoptosis, observó que en edad de células T CD4 + fueron más resistentes a TNF-α inducida por apoptosis-, en comparación con Controles jóvenes. Sin embargo, estos investigadores demostraron mayor susceptibilidad de edades comprendidas entre los linfocitos T CD8 + de la apoptosis por Annexin V tinción. En este estudio la expresión de TNFRs o activación de las caspasas no fueron estudiados. Estas diferencias pueden ser debidas a la expresión diferencial de TNFRs. La externalización de los posphatidyl serina (que se une a Annexin V) scramblase está mediado por la enzima, que es sensible al calcio. Por lo tanto, cambios significativos en el calcio intracelular puede resultar en una celda a ser positivo para Annexin V sin sufrir apoptosis; señalización de calcio es diferente entre CD4 + y CD8 + y células T en los jóvenes de edades y las células T (datos no publicados). Además, no hay datos sobre el efecto de cyclohexamide solo o en Annexin V se presentó positividad. En nuestro estudio, hemos utilizado un modelo in vivo de la activación y cyclohexamide no se utilizó. La sensibilidad de las células T de TNF-α inducida por la apoptosis parece ser dependiente de la edad, como los linfocitos de sangre del cordón son menos sensibles [100] años de edad mientras que las células T son los más sensibles al TNF-α inducida por apoptosis [78].

También examinó un papel de las moléculas de señalización corriente abajo en el aumento de la apoptosis en las células T de edad. Se observó incremento en la expresión de TRADD y FADD en linfocitos de los sujetos de edad tanto a nivel de ARNm y proteínas [77, 78]. Sin embargo, la expresión de RIP, tanto en el nivel de ARNm y el nivel de proteína en linfocitos de edad fue similar a los linfocitos de los sujetos jóvenes [78].

Nos han informado también de que edades comprendidas entre los subconjuntos de células T son sensibles a la anti-CD95 inducida por apoptosis [76]. Dado que, FADD es común para ambos conductos CD95-y TNFR mediada por apoptosis examinamos una función de aumento de FADD expresión en el aumento de la apoptosis en el envejecimiento. Las células T de edades comprendidas entre los seres humanos transfectadas con dominante negativo FADD generado una disminución en el TNF-α inducida por apoptosis a un nivel comparable a los jóvenes las células T, mientras que de tipo salvaje FADD dado lugar a un aumento en la apoptosis tanto de los jóvenes como de edad y las células T, aunque en mayor medida en los jóvenes Células T a un nivel comparable al de las células T de edad, se establece una función de aumento de FADD en el aumento de la apoptosis en las células T de edad [101].

Además, estamos investigando si downregulation de NF-κ B activación (un anti-apoptóticos señal) también puede desempeñar un papel en el aumento de TNF-α inducida por apoptosis. Hemos observado disminución de TNF-α inducida por ADN vinculante actividad de NF-κ B en los linfocitos de edades comprendidas entre los seres humanos según lo determinado por EMSA y ensayo ELISA desarrollado recientemente [102]. Para definir mejor el mecanismo molecular de la disminución de NF-κ B de la actividad, se examinaron la expresión de fosforilados IKK β y yo κ B. Las células T de edades comprendidas entre los seres humanos expresaron bajos niveles de fosforilados IKK y β-κ B. Además, la sobreexpresión de IKK β en las células T de edad dio lugar a un aumento de la fosforilación de I-κ B, y la disminución de TNF-α inducida por la apoptosis en las células T de edad a un nivel comparable al de las células T de individuos jóvenes. NF-κ B medie su efecto antiapoptótico través de la inducción / upregulation de una serie de genes anti-apoptóticos, incluida la Bcl-2, Bcl-xL, cIAPs, FLIP, y Gadd45 β [30, 31, 45]. Hemos informado anteriormente de que el envejecimiento en la expresión de Bcl-2 disminuye cIAP1 y [77, 103]. También puso de manifiesto que sobreexpresa IKK β inducida por el aumento de la inhibición de la apoptosis en los linfocitos de edad se asoció con un upregulation de Bcl-2 y cIAP2 [102]. CIAP2 expresión está regulada por NF-κ B, y por lo tanto disminuyó en cIAP2 envejecimiento sería compatible con una reducción de NF-κ B actividad. Anteriormente hemos informado de que la expresión de Bcl-2 (otro anti-apoptóticos objetivo de NF-κ B) se redujo en el envejecimiento [77]. Estas observaciones proporcionan evidencia de un papel importante y los mecanismos por los que la disminución de NF-κ B sensibiliza envejecimiento de las células T a un aumento de TNF-α inducida por apoptosis. Nuestras observaciones de la disminución de NF-κ B en la actividad de las células T de edad está de acuerdo con los reportados por Whisler et al [104] y Pahlvani y Harris [105]. Trebilcock y Ponnappan [106] demostrado disminución de la inducción de NF-κ B en respuesta a los PMA y TNF-α. Estos autores sugirió además que se redujo la inducción de NF-κ B podría ser debido a una disminución proteosome mediada por la degradación de I κ B [107]. En resumen, parece que la disminución de NF-κ B activación contribuye a la mayor sensibilidad de las células T en edad de TNF-α inducida por apoptosis.

Naïve, la memoria y el efector central de las células T de memoria

Naïve células T después de la exposición a un antígeno vírico sufrir expansión clonal seguido de la limpieza de virus. Esta etapa es seguida por una fase de contracción durante el cual el virus de las células T específicas de someterse a la apoptosis y, a continuación, el número de virus específicos de las células T se estabilizó y se mantuvo como memoria de las células T [108, 109]. La memoria de las células T mostrar la expresión diferencial de las moléculas de adhesión (CD62L) y receptores de quimioquinas (CCR-7), que les permiten a casa en los ganglios linfáticos y tejidos no linfoides y sitios de la mucosa, y para responder a los microbios en tejidos periféricos sitios [110 , 111]. Por lo tanto, CCR7 y CD62 + alta células T se encuentran en los ganglios linfáticos, mientras que CCR7-y CD62L bajos se encuentran en sitios extraganglionares como el hígado y el pulmón [112, 113]. Sobre la base de estas moléculas de adhesión y receptores de quimioquinas, la memoria de los linfocitos T CD8 + se han dividido en "memoria central" células T de los que se encuentran en los órganos linfoides y "efector de memoria" células T que se encuentran en la periferia no linfoides y tejidos Sitios de la mucosa [114 - 116]. Estas subpoblaciones de ingenuo, el centro y el efector células T de memoria se identifican por un número de proteínas de la superficie celular [109, 114 - 117]. Recientemente, se han caracterizado estos subconjuntos de células T CD8 + [118]. Naïve los linfocitos T CD8 +, además de expresión de CD45RA y CCR7 también expresar CD27 y CD28, mientras que la memoria central (TCM) los linfocitos T CD8 + retener estos antígenos de superficie celular excepto CD45RA. Efector memoria de los linfocitos T CD8 + se subdividen a su vez en tres subgrupos. Un subconjunto de la memoria efector (TEM-1) es CCR7-CD28 + CD45RA-, el segundo conjunto de la memoria efector los linfocitos T CD8 + (TEM-2) es CCR7-CD45RA-CD28-), y el tercer juego de la memoria efector los linfocitos T CD8 + (TEM-3/TEMRA) es CDCR7-CD28 + CD45RA-). Fig. 5 muestra características fenotípicas de ingenua y la memoria diversas células CD8 + T en los seres humanos. Aunque en general se considera que se carece de TEM-3/TEMRA subconjunto de las células T CD4 +, hemos observado un pequeño subconjunto de TEM-3/TEMRA los linfocitos T CD4 + (1%), que es el aumento en el envejecimiento (datos no publicados). Al analizar los datos de Salusco et al [108], también hemos notado una pequeña población de TEM-3/TEMRA los linfocitos T CD4 +, que los autores no discutieron en sus resultados. Durante el debate posterior, que va a utilizar la terminología y TEM TEMRA efector para dos subconjuntos de células T de memoria.

Apoptosis en Naïve, Effector Central de memoria y de memoria CD8 + y CD4 + Células T
La muerte de los receptores de la apoptosis inducida en la ingenua y la memoria CD4 + y células T CD8 +

Recientemente, hemos examinado sensibilidad relativa de los diversos ingenua y la memoria de células T CD8 + subconjuntos de TNF-α inducida por apoptosis [83, 119]. Células mononucleares fueron activadas con anti-CD3 anticuerpo monoclonal para 2 días, cultivadas en un IL-2 que contenían el medio de una consignación adicional de tres días y se activa con el TNF-α. Nuestros datos muestran que la medicina tradicional china ingenuo y linfocitos T CD8 + que fueron sensibles TEMRA TEM y los linfocitos T CD8 + fueron resistentes a TNF-α inducida por apoptosis. Apoptosis profile correlated with the activation of caspase-8 and caspase-3. However, no correlation was observed between relative sensitivity of four CD8+ T cell subsets to TNF-α-induced apoptosis and the expression of TNFR-I or TNFR-II. Therefore, we examined a role of downstream signaling events, including phosphorylation of IκB and NF-κB activity following activation with TNF-α and the expression of Bcl-2 and Bax in CD8+ T cell subsets. CD8+ CD28+ T cell line (containing naïve and TCM) and CD8+ CD28- T cell line (containing TEM and TEMRA were kindly provided by Dr. Abbe Vallejo, University of Pittsburg) were stimulated with TNF-α and IκB phosphorylation was measured by Western blotting , using IκB phospho antibodies and NF-κB activity was measured by ELISA-based assay. The expression of Bcl-2 and phosphorylated IκB and NF-κB activity were higher, whereas the expression of Bax was lower in TEM and TEMRA CD8+ T cells as compared to naïve and TCM CD8+ T cells (Figure 6 ). These data suggest that signaling molecules downstream of TNFRs may be responsible for differential sensitivity among subsets of CD8+ T cells to TNF-α-induced apoptosis. We have also observed that similar to CD8+ T cells, naïve and TCM CD4+ T cells (TCM> naïve) are sensitive to TNF-α-induced apoptosis, whereas TEM and TEMRA CD4+ T cells are resistant to TNF-α-induced apoptosis [ 120 ].

Naïve, Central Memory and Effector Memory CD4+ And CD8+ T Cells in Aging

In aging, there is a significant reduction in naïve CD8+ T cells [ 76 ] and CD8+ CD28+ T cells, which contain both naïve and central memory CD8+ T cells [ 121 ]. In addition, there is an accumulation of CD8+CD28- T cells, which are oligoclonal and show characteristics of cellular senescence (ie short telomere length indicative of long replicative history), and increased IFN-γ production [ 122 - 127 ]. These CD8+ T CD28- cells are comprised of two subpopulations of effector memory CD8+ T cells [ 107 ], namely TEM and TEMRA CD8+ T cells. Our study shows a marked decrease in naïve and TCM CD8+ T cells and an increase in TEM and TEMRA CD8+ T cells [ 83 ]. Fagnoni et al [ 76 ] also observed an increase in primed CD8+CD28-CD45RA+ (equivalent to TEMRA) in aged humans.

Apoptosis of Naïve, Central Memory and Effector Memory T Cell Subsets in Aging
Activation-induced cell death (AICD)

Herndon et al [ 128 ] reported an increased AICD of naïve T (CD45RO-) T cells in aged humans and suggested its role in age-associated T cell deficiency. However, this study did not investigate apoptosis in memory T cells. Brezinska et al [ 121 ] have reported that AICD (as measured by DNA content and caspasese-3 activation) in CD8+CD28+ (containing naïve and TCM) and CD8+CD28- (containing TEM and TEMRA) was comparable between young and aging. However, data was presented from a single middle aged individual.

CD95-mediated apoptosis

In our initial study, we observed that in aged humans, both CD45RA+ (naïve) and CD45RO+ (memory) CD4+ and CD8+ T cells were more sensitive to anti-CD95-induced apoptosis as compared to young subjects [ 77 ]. In addition, CD45RO+ displayed greater sensitivity to anti-CD95-induced apoptosis as compared to CD45RA+ CD4+ and CD8+ T cells in both young and aged subjects. Miyawaki et al (129) also reported that healthy adult memory T cells are more susceptible to anti-CD95-induced apoptosis as compared to naïve T cells. We reported decreased expression of Bcl-2 in both CD4+ and CD8+ T cells from aged humans as compared to young subjects; however, we did not examine Bcl-2 expression in naïve and memory subsets [ 77 ]. Shinohara et al [ 130 ] demonstrated decreased Bcl-2 expression in memory subsets of CD4+ and CD8+ T cells in healthy adults. This would be consistent with our observation of increased sensitivity of memory T cell subsets to death-receptor-mediated apoptosis as compared to naïve T cell subsets. Although a role of Bcl-2 family protein in death receptor pathway has been argued, several investigators have demonstrated that Bcl-2 blocks anti-CD95-induced apoptosis in mitogen-activated T cells [ 131 , 132 ]. Therefore, it is likely that decreased Bcl-2 expression in aging may play a role in increased sensitivity of T cell subsets in aged humans. Since CD45RA+ (contain naïve and TEMRA) and CD45RA-/CD45RO+ (contain TCM and TEM) are heterogenous and display differential sensitivity (naïve and TCM are sensitive and TEM and TEMRA are resistant) to other death stimuli, further studies are warranted with CD95- mediated signal in naïve and different memory subsets of CD8+ T cells.

TNF-α-induced apoptosis

In our previous study we reported that both CD45RA+ naïve and CD45RA- memory CD4+ and CD8+ T cells from aged individuals were more sensitive to TNF-α-induced apoptosis [ 78 ]. Since CD45RA+ and CD45RA- T cells are heterogeneous we examined the relative sensitivity of naïve, TCM, TEM and TEMRA CD8+ and CD4+ T cell subsets to TNF-α-induced apoptosis in young and aged subjects. In aged humans, we observed that naïve and central memory CD8+ T cells displayed increased TNF-α-induced apoptosis as compared to young subjects, which is associated with increased caspase-8 and caspase-3 activation. Therefore, it appears that during aging decrease in naïve CD8+ T cells may be due to both decreased thymic output as well as increased apoptosis. We have also observed greater increased in apoptosis in TCM CD8+ T cells as compared to naïve CD8+ T cells in aged humans. In contrast, no significant difference was observed in the apoptosis of TEM and TEMRA CD8+ T cells between aged and young humans; both were comparably resistant to apoptosis [ 120 ]. This would suggest that the accumulation of TEM and TEMRA CD8+ T cells in aged humans is not due to changes in apoptosis and may be due to increased growth. We have observed that both TEM and TEMRA CD8+ T cells from young and aged subjects proliferate well in the presence of exogenous IL-2 and IL-15 even more than TCM CD8+ T cells (unpublished observation). We have also observed increased expression of IL-15 gene in CD8+ T cells from aged humans (by gene array) as compared to young subjects. These observations suggest that CD8+CD28- T cells generated by repeated activation in vitro are not a true model for CD8+CD28- T cells in aged humans since the latter cells do not proliferate (replicative senescence).

Since the expression of TNFR-I or TNFR-II is similar in young and aged humans, we have examined role of downstream signaling events in increased sensitivity of naïve and TCM CD8+ T cells in aged humans to TNF-α-induced apoptosis (manuscript in preparation). We have observed that CD28-CD8+ (containing naïve and TCM) from aged subjects display decreased phosphorylation of IKKα/β and IκB and decreased activation of NF-κB. Since NF-κB mediates its anti-apoptotic effect via induction of a number of anti-apoptotic molecules (IAP, FLIP, A20, Bcl-x L ), we examined expression of these molecules by Western blotting. cIAP1, FLIPL, FLIPS, A20, and BCL-x L expression were decreased in aging CD28-CD8+ T cells. These data would suggest that decreased NF-κB activity may be central to increased sensitivity of naïve and TCM CD8+ T cells and perhaps of CD4+ T cells (since they also show similar profile of apoptosis in aging) to TNF-α-induced apoptosis.

B Cells Subsets in Human Aging

B-lineage cells following immunoglobulin (Ig) gene rearrangement to generate functional antigen receptor are released into the peripheral blood B cell pool as naïve B cells. After exposure to a T-dependent antigen, Naïve be cells differentiate via one of two different pathways. They can either differentiate into short-lived Ig secreting cells or they migrate to germinal center, where high-affinity antigen-specific B cells are selected and undergo proliferation, somatic hypermutation of Ig V-region genes, isotype switching and develop into long-lived memory B cells [ 133 - 135 ]. Although a number of cell surface markers have been used to identify memory B cells including lack of surface IgD expression and expression of membrane IgG and IgA [ 135 ], or as IgD-CD38- B cells [ 136 ], these markers identify only certain populations of memory B cells. Recently, CD27 has been identified as a key marker of memory B cells and CD27 signaling promotes the differentiation of memory B cells to Immunoglobulin-secreting plasma cells [ 137 ].

Aging is associated with both quantitative and qualitative changes in humoral immunity. These include decreased levels of IgM and increased levels of IgG and IgA, decreased B cell repertoire, decreased primary and secondary specific antibody response to vaccine antigens and changes in antibody affinity [ 138 ]. It has been demonstrated that CD27 expression increases with age; lacking in cord blood B cells and approximately 40% of adult B cells express CD27 antigen [ 137 ]. We have examined the proportions and numbers of naïve and memory B cells in thirty young and fifty aged subjects. Our data show that the proportion of CD27+CD19+ memory B cells is significantly increased whereas the proportion of CD27-CD19+ naïve B cells is significantly decreased. This may explain reduced specific antibody response to novel antigens and increased accumulation of somatic mutation of Ig variable region genes in aged humans [ 139 ]. When B cells were analyzed for the expression of CD38 to define activated and switchable B cells, no significant difference was observed between young and aged subjects. Our observations are in complete contrast to recent report by Chong et al [ 74 ], who observed decreased memory and increased naïve B cells in aged subjects. The reason for this discrepancy is unclear. Our aged subjects were of middle socio-economical class, in good health and living independently. Since majority of seniors are on a number of supplements, including anti-oxidants and vitamin A and E, which can modify immune functions and apoptosis, our subjects were asked to discontinue all supplements at least one week prior to blood draw. Therefore, our population did not have any nutritional or chemical compounding factors. Chong et al [ 74 ] also demonstrated that naïve B cells were more resistant to spontaneous apoptosis as compared to memory B cells.

One small subpopulation of B cells express CD5 antigen, a 67 kDa monomer, which was originally identified as a subset of T cells. CD5+ B cells express a limited repertoire of V genes, secrete IgM antibodies that often react with self antigens (autoantibodies), and appear to be self-renewing population. These cells are expanded in autoimmune diseases. Since aging is associated with autoimmunity we have analyzed CD5+ B cells in aged subjects. We observed no difference in the proportions and numbers of CD5+ B cells between aged and young subjects. Furthermore, we examined the expression of CD95 and apoptosis in these subsets. We have observed increased proportions of CD95+CD5+ cells in aging as compared to young controls; however, the expression of CD95 did not correlate with apoptosis, which was comparable in young and aged subjects (manuscript submitted).

In summary, increased apoptosis in naive and TCM CD8+ T cells in aging appears to play an important role in lymphopenia of naïve and TCM CD8+ T cells (83), which might be responsible for decline in T cell functions and increased susceptibility to viral infection and increased frequency of cancer in aging. Data of B cells in aging is conflicting and more in-depth analysis is needed.

Agradecimientos

The Work cited is in part supported by a grant from UPHS AG-18313