衰老诱导的免疫系统脆弱性

脊椎动物免疫系统的适应性和先天分支密切协作以保护机体免受有害病原体侵害。随着机体衰老，其免疫系统经历免疫衰老，表现为任一免疫分支性能下降或功能障碍，可导致疾病和死亡。在本研究中，我们建立了耦合的先天与适应性免疫反应的数学框架，即集成免疫分支(IIB)模型。该模型描述两个分支中免疫组分的动力学，使用形状空间表示来编码病原体特异性免疫记忆，并表现出三种稳态——健康、脓毒性死亡和慢性炎症——在性质上类似于临床观察到的免疫结局。在该模型中，免疫系统（初始化于健康态）经历一系列病原体遭遇，我们使用先前病原体遭遇次数作为免疫系统“年龄”的代理。我们发现，重复的病原体遭遇可能触发一种脆弱性，其中任何与新病原体的遭遇都将导致系统不可逆转地从健康切换到慢性炎症。这一转变与“炎性衰老”的发生一致，后者在老年个体中观察到，即使无病原体也存在慢性低度炎症。IIB模型预测慢性炎症的发生强烈依赖于所遭遇病原体的历史；当同一组感染以不同顺序发生时，发生时间差异显著。最后，先天与适应性免疫分支之间的耦合产生了快速病原体清除与延迟免疫衰老发生之间的权衡。