Cellule T ‘Stanche’: KLRG1 Smaschera le Treg Invecchiate e le Loro Mitocondri Alterate

Avete mai pensato a come invecchia il nostro sistema immunitario? Non è un processo semplice come vedere qualche capello bianco in più. Con il passare degli anni, le nostre difese perdono un po’ di smalto: diventano meno efficaci contro infezioni e tumori, ma paradossalmente più inclini a reazioni autoimmuni e infiammatorie. Questo stato di infiammazione cronica di basso grado, che chiamiamo inflammaging, è un compagno silenzioso dell’invecchiamento e aumenta il rischio di tante malattie legate all’età.

Capire cosa succede esattamente alle nostre cellule immunitarie è una sfida enorme, ma cruciale. Grazie a tecnologie pazzesche come il sequenziamento dell’RNA a singola cellula (scRNA-seq), stiamo iniziando a svelare i segreti di questo declino. Recentemente, abbiamo puntato i riflettori su una specifica popolazione di cellule T, le CD4+, e abbiamo scoperto che non sono tutte uguali, specialmente quando l’età avanza.

I Guardiani dell’Immunità: le Cellule T Regolatorie (Treg)

All’interno della grande famiglia delle cellule T CD4+, ci sono dei veri e propri “guardiani”: le cellule T regolatorie, o Treg. Queste cellule, caratterizzate dall’espressione di un fattore chiamato FOXP3, sono fondamentali per mantenere l’equilibrio del sistema immunitario. Il loro compito? Frenare le risposte immunitarie eccessive, prevenendo così malattie autoimmuni e danni ai tessuti. Sono un po’ i pompieri del nostro corpo.

Con l’invecchiamento, però, qualcosa cambia anche nel “compartimento” Treg. Studi precedenti avevano notato che il numero di Treg aumenta in alcuni organi (come milza e linfonodi) negli animali anziani, ma diminuisce in altri (come i muscoli). Ma non è solo una questione di numeri. Queste Treg “anziane” subiscono anche cambiamenti molecolari: diventano più dipendenti da certi segnali (come l’IL-15), acquisiscono un profilo simile alle cellule della memoria e, cosa ancora più intrigante, alcune iniziano ad esprimere fattori e citochine tipicamente pro-infiammatori. Un po’ come se i pompieri iniziassero a giocare con i fiammiferi!

La Scoperta: KLRG1, l’Etichetta delle Treg Senescenti

Ed è qui che entra in gioco una molecola che ha catturato la nostra attenzione: KLRG1 (Killer cell lectin-like receptor subfamily G, member 1). KLRG1 è un recettore co-inibitorio, già noto per essere espresso su cellule Natural Killer (NK) e su cellule T che hanno già combattuto battaglie (cellule T antigene-esperte). La sua espressione aumenta drasticamente con l’età nelle cellule T umane ed è considerata un marcatore di cellule T senescenti, cioè cellule “invecchiate” che hanno perso parte della loro funzionalità.

La nostra ricerca, combinando le informazioni dalla scRNA-seq con analisi più mirate tramite citometria a flusso spettrale (una tecnica super avanzata che permette di analizzare tantissime caratteristiche di ogni singola cellula), ha identificato una sottopopolazione specifica di cellule Treg che si distingue proprio per l’espressione di KLRG1. Abbiamo chiamato queste cellule kTreg.

La cosa sorprendente è che queste kTreg si accumulano progressivamente con l’età, sia nei topi che, come abbiamo poi confermato, negli esseri umani! Sembra proprio che KLRG1 sia una sorta di “etichetta” che identifica le Treg che stanno invecchiando.

Mitocondri Sotto Stress: il Legame con l’Invecchiamento

Ma cosa rende queste kTreg così speciali (o problematiche)? Abbiamo deciso di indagare più a fondo, concentrandoci su un aspetto cruciale della vita cellulare: i mitocondri. I mitocondri sono le centrali energetiche delle cellule, ma sono anche coinvolti in processi come l’infiammazione e la morte cellulare. È noto che la funzione mitocondriale diminuisce con l’età in molti tipi di cellule, comprese le cellule T.

Le cellule Treg, a differenza di altre cellule T, dipendono fortemente dalla respirazione mitocondriale per produrre energia. Un malfunzionamento dei loro mitocondri può avere conseguenze disastrose. Utilizzando delle sonde fluorescenti specifiche (come MitoTracker Green e MitoTracker DeepRed), abbiamo misurato la massa mitocondriale e il potenziale di membrana mitocondriale (MMP), un indicatore della salute dei mitocondri, nelle diverse sottopopolazioni di cellule T CD4+ in topi di varie età.

I risultati sono stati chiari: con l’invecchiamento, aumenta la proporzione di cellule T CD4+ con segnali MitoTracker bassi (che abbiamo chiamato MtGloMtDRlo), suggerendo alterazioni mitocondriali. E indovinate quali cellule mostravano la percentuale più alta di questo fenotipo “mitocondri-alterato”? Proprio le nostre kTreg! Anche rispetto ad altre Treg attivate (aTreg) o a riposo (rTreg), le kTreg spiccavano per avere mitocondri apparentemente meno sani. Analisi al microscopio elettronico hanno confermato che le cellule MtGloMtDRlo avevano mitocondri morfologicamente alterati: più piccoli, rotondi e con creste interne danneggiate.

Non Solo Mitocondri: i Segni della Senescenza nelle kTreg

Il declino mitocondriale è spesso un motore della senescenza cellulare. Quindi, ci siamo chiesti: le kTreg mostrano altri segni di invecchiamento oltre ai problemi mitocondriali? La risposta è sì.

Analizzando l’espressione genica e proteica, abbiamo scoperto che le kTreg presentano diverse caratteristiche tipiche delle cellule senescenti:

• Aumentata espressione di regolatori del ciclo cellulare: Molecole come P16 e P21, che agiscono come “freni” alla divisione cellulare, erano significativamente più alte nelle kTreg rispetto alle altre Treg.
• Danno al DNA genomico: Abbiamo misurato i livelli di γH2AX, un marcatore di rotture del doppio filamento del DNA. Anche in questo caso, le kTreg mostravano livelli più elevati, indicando un accumulo di “cicatrici” sul loro genoma.
• Profilo trascrizionale alterato: L’analisi dell’RNA ha rivelato che le kTreg esprimono maggiormente geni legati alla senescenza e ai percorsi di segnalazione dello stress (come quelli dipendenti da P53), mentre mostrano una ridotta espressione di geni legati alla funzione mitocondriale.

Un Paradosso Funzionale: Soppressive in Provetta, Problematiche nel Corpo

Ok, le kTreg sono senescenti e hanno mitocondri “acciaccati”. Ma questo cosa significa per la loro funzione di “guardiani”? Qui le cose si complicano. Quando abbiamo testato la capacità soppressiva delle kTreg in vitro (cioè in una piastra di coltura), abbiamo visto che erano capaci di frenare la proliferazione di altre cellule T tanto quanto le Treg KLRG1-negative. Sembrava tutto normale.

Tuttavia, la storia è cambiata drasticamente quando abbiamo testato la loro funzione in vivo, trasferendo queste cellule in topi privi di sistema immunitario T. In questo scenario più realistico, le kTreg si sono dimostrate molto meno efficaci nel controllare l’infiammazione intestinale indotta da altre cellule T rispetto alle loro controparti KLRG1-negative. I topi che avevano ricevuto le kTreg perdevano peso e mostravano segni di infiammazione e fibrosi nel colon, in modo simile ai topi che non avevano ricevuto alcuna Treg protettiva.

Il Lato Oscuro delle kTreg: un Fenotipo Pro-infiammatorio

Come spiegare questo paradosso? La chiave potrebbe risiedere nel tipo di molecole che le kTreg producono. Sebbene esprimano ancora alti livelli della citochina anti-infiammatoria IL-10 (tipica delle Treg funzionali), le analisi hanno rivelato che le kTreg secernono anche un cocktail di molecole decisamente pro-infiammatorie.

Abbiamo trovato livelli più alti di TNF e, soprattutto, di fattori associati al cosiddetto “fenotipo secretorio associato alla senescenza” (SASP). Tra questi: IL-1β, IL-6, IL-13, IFN-γ, GM-CSF e varie chemochine (CXCL1, CXCL2, CCL1, CCL3). Queste molecole sono note per attrarre altre cellule immunitarie e alimentare l’infiammazione. Quindi, anche se le kTreg mantengono una certa capacità soppressiva, il loro contributo netto in vivo potrebbe essere pro-infiammatorio a causa di questo “doppio gioco” molecolare, contribuendo così all’inflammaging.

Come Nascono le kTreg? Il Ruolo di IL-33

Un’altra scoperta interessante riguarda la possibile origine di queste cellule. Abbiamo notato che le kTreg esprimono alti livelli del recettore ST2, che lega la citochina IL-33. L’IL-33 è una molecola importante nell’immunità delle mucose. Somministrando IL-33 (preceduta da IL-2 per espandere le Treg) a topi giovani, siamo riusciti a indurre un aumento significativo del numero e della percentuale di kTreg. Questo suggerisce che il segnale IL-33/ST2 giochi un ruolo chiave nella differenziazione di queste cellule senescenti, forse a partire da altre Treg attivate (aTreg).

Non Solo Topi: le kTreg Aumentano Anche negli Esseri Umani Anziani

E la cosa più importante: tutto questo non è confinato ai laboratori e ai topi. Analizzando campioni di sangue di volontari umani sani, divisi in giovani (18-25 anni) e senior (oltre 55 anni), abbiamo trovato esattamente lo stesso schema: la percentuale di kTreg (definite come CD4+ CD25^hi CD127^lo KLRG1+) all’interno della popolazione Treg totale era significativamente più alta negli individui anziani rispetto ai giovani.

Cosa Significa Tutto Questo?

Quindi, cosa ci portiamo a casa da questa immersione nel mondo delle cellule T che invecchiano? Abbiamo identificato una sottopopolazione distinta di cellule Treg, le kTreg, marcate da KLRG1, che:

• Si accumula con l’età in diversi tessuti (specialmente nell’intestino) sia nei topi che negli umani.
• Mostra chiari segni di senescenza cellulare, tra cui alterazioni mitocondriali e danno al DNA.
• Ha una funzione soppressiva compromessa in vivo.
• Produce un mix di citochine anti-infiammatorie (IL-10) e pro-infiammatorie (SASP).
• La sua differenziazione sembra dipendere dal segnale IL-33/ST2.

Queste scoperte aprono nuove prospettive sulla comprensione dell’immunosenescenza e dell’inflammaging. Le kTreg potrebbero essere attori chiave nel declino della funzione immunitaria legata all’età e nello sviluppo di malattie croniche. Capire come si formano, perché diventano disfunzionali e se è possibile “ringiovanirle” o eliminarle selettivamente potrebbe portare a nuove strategie terapeutiche per promuovere un invecchiamento più sano. La strada è ancora lunga, ma aver identificato questo specifico tipo di cellula è un passo avanti fondamentale!

Fonte: Springer