La rapamicina riprogramma l'invecchiamento del sistema immunitario e riduce drasticamente l'infiammazione delle placche nei topi anziani
La rapamicina ha riprogrammato il panorama immunitario nei topi anziani con aterosclerosi, riducendo i macrofagi nelle placche, i linfociti T infiammatori e le cellule immunitarie senescenti.
Riepilogo
L'invecchiamento indebolisce il sistema immunitario e lo spinge verso l'infiammazione, accelerando l'ostruzione delle arterie. I ricercatori hanno somministrato per otto settimane rapamicina, un farmaco che blocca la proteina di segnalazione della crescita mTOR, a topi molto anziani con placche arteriose già formate. Le placche non si sono ridotte e il colesterolo è addirittura aumentato. Tuttavia, le cellule immunitarie all'interno delle placche sono cambiate: c'erano meno macrofagi e neutrofili infiammatori, meno linfociti T citotossici ("killer") e una quota maggiore di linfociti T regolatori, che esercitano un'azione calmante. La rapamicina ha inoltre attenuato la risposta dei linfociti B che producono anticorpi, ridotto i linfociti B associati all'età e abbassato i marcatori di senescenza cellulare nelle cellule immunitarie dell'aorta. I risultati suggeriscono che la rapamicina possa attenuare l'infiammazione vascolare legata all'età ripristinando l'equilibrio immunitario, anche se si tratta di dati ottenuti nel topo e non ancora di una prova di beneficio nelle persone.
Riepilogo Dettagliato
L'aterosclerosi peggiora con l'età, e in parte ciò dipende dall'immunosenescenza. Il sistema immunitario che invecchia perde cellule naive, accumula cellule senescenti che secernono segnali infiammatori e sviluppa sottopopolazioni pro-infiammatorie come i linfociti T effettori e i linfociti B associati all'età. La rapamicina inibisce mTORC1 e risparmia i linfociti T regolatori (Treg); gli autori hanno quindi verificato se potesse riequilibrare l'immunità nel contesto di una malattia della placca già stabilita e legata all'età. La maggior parte dei precedenti studi sulla rapamicina nell'aterosclerosi ha usato animali giovani, il che limita la rilevanza per i pazienti anziani.
Il gruppo ha innanzitutto esaminato dove viene espresso mTOR. Nei dati di singola cellula provenienti da placche carotidee di 18 pazienti, MTOR era ampiamente espresso nei vari cluster immunitari, con livelli relativamente alti nei linfociti B. Nelle aorte di topo, sia l'invecchiamento sia una dieta occidentale aumentavano Mtor nei linfociti T e nei macrofagi, con i valori più alti nei linfociti B. In splenociti coltivati da topi anziani (n=3), la rapamicina a 10 ng/mL ha ridotto la proliferazione dei linfociti T CD4+ (dall'84,5% al 66,7%, p<0,001), ha diminuito le cellule T-bet+ (dal 77,4% al 46,3%) e ha aumentato le cellule FoxP3+ (dal 12,7% al 19,9%).
In vivo, topi maschi Ldlr-/- di 80-90 settimane, alimentati per tutta la vita con dieta standard, hanno ricevuto 1 mg/kg di rapamicina o veicolo per via intraperitoneale tre volte a settimana per otto settimane (n=16 per gruppo; citometria a flusso n=12 per gruppo). Il peso corporeo non è cambiato, ma il colesterolo totale è aumentato da 258 a 323 mg/dL (p<0,01). Dimensioni della placca, collagene e nucleo necrotico non sono cambiati. L'area dei macrofagi nella placca è diminuita da 0,95 a 0,73 x10^5 μm2 (p<0,05).
La citometria a flusso dell'arco aortico ha mostrato una tendenza a un minor numero di leucociti CD45+ (3127 vs 2046, p=0,072). I neutrofili sono diminuiti (55 vs 20, p<0,05) e così i linfociti T CD8+ (396 vs 180, p<0,05). I linfociti T doppio-positivi CD4+CD8+ hanno mostrato un calo al limite della significatività (750 vs 408, p=0,052). I Treg sono aumentati come quota delle cellule CD4+ (dal 57,1% al 70,6%, p<0,01), mentre le cellule Th1 non sono cambiate. Nel complesso, ciò indica uno spostamento nella composizione delle cellule infiammatorie senza modificare la morfologia complessiva della placca.
Il sequenziamento dell'RNA a singola cellula dei leucociti CD45+ aortici (19 topi di controllo e 20 trattati; 32.859 cellule dopo il controllo di qualità) ha mostrato una riduzione relativa dei linfociti T doppio-positivi extratimici e un aumento delle cellule mieloidi. L'abstract riporta che i Treg aortici hanno aumentato l'espressione di geni soppressivi (Foxp3, Tgfb1). Riporta inoltre uno spostamento dai linfociti T effettori ai linfociti T della memoria centrale, soprattutto CD8+, e un minor numero di linfociti T helper follicolari, meno IL-21, meno linfociti B dei centri germinativi e plasmacellule, e livelli più bassi di immunoglobuline totali e specifiche per l'ossidazione. I linfociti B associati all'età sono diminuiti in milza e linfonodi, e i punteggi di arricchimento della senescenza sono calati nettamente nei leucociti aortici.
Nel complesso, questi dati suggeriscono che la rapamicina rimodelli l'immunità verso la regolazione piuttosto che ridurre le placche. Valgono importanti avvertenze: sono stati trattati solo topi maschi, la somministrazione era intraperitoneale e il trattamento è durato otto settimane. Il colesterolo è aumentato, tre topi trattati (contro uno di controllo) sono stati esclusi per tumori e non sono stati mostrati esiti funzionali come la stabilità della placca o gli eventi cardiovascolari. La traslazione all'uomo richiederà studi clinici dedicati, idealmente con monitoraggio dei lipidi.
Risultati Principali
- Plaque macrophage content fell from 0.95 to 0.73 x10^5 μm2 with rapamycin (p<0.05) in 80-90-week-old Ldlr-/- mice after 8 weeks
- Total plaque size, collagen content and necrotic core area were unchanged, so rapamycin altered inflammation rather than plaque burden
- Serum cholesterol rose from 258.4 to 322.7 mg/dL with rapamycin (p<0.01), consistent with known rapamycin effects on lipids
- Aortic Treg share of CD4+ T cells increased from 57.1% to 70.6% (p<0.01), while aortic CD8+ T cells dropped from 396 to 180 (p<0.05)
- Aortic neutrophils fell from 55 to 20 (p<0.05); total aortic CD45+ cells trended down (3127 vs 2046, p=0.072)
- In vitro, 10 ng/mL rapamycin cut CD4+ T cell proliferation from 84.5% to 66.7% (p<0.001) and T-bet+ cells from 77.4% to 46.3%, while FoxP3+ cells rose from 12.7% to 19.9%
- Single-cell data (32,859 aortic leukocytes) showed reduced senescence enrichment scores, plus fewer Tfh cells, germinal center B cells, plasma cells, age-associated B cells and immunoglobulins
Metodologia
Topi maschi *Ldlr-/-* di 80-90 settimane di età, con aterosclerosi sviluppata nel corso della vita con dieta standard (chow), sono stati randomizzati a ricevere rapamicina (1 mg/kg per via intraperitoneale, tre volte a settimana) o veicolo per 8 settimane (n=16 per gruppo). Quattro topi con tumori sono stati esclusi (1 del gruppo di controllo, 3 del gruppo trattato con rapamicina). L'analisi istologica è stata condotta in cieco, mentre la caratterizzazione immunitaria ha utilizzato la citometria a flusso (n=12 per gruppo) e il sequenziamento dell'RNA a singola cellula delle cellule CD45+ aortiche (19 topi di controllo e 20 topi trattati; 32.859 cellule). Le analisi statistiche hanno impiegato il test t o il test di Mann-Whitney, l'ANOVA a una via per gli esperimenti in vitro e la rimozione degli outlier con il test di Grubbs, considerando significativo un valore di p<0,05.
Limitazioni dello Studio
Il lavoro in vivo ha utilizzato solo topi maschi, con un'unica dose e una sola via di somministrazione per 8 settimane, e le dimensioni della placca, il collagene e il nucleo necrotico non sono cambiati, quindi un beneficio clinico non è dimostrato. La rapamicina ha aumentato il colesterolo, e i topi con tumori (più numerosi nel gruppo trattato) sono stati esclusi dall'analisi. Alcuni esperimenti in vitro hanno utilizzato solo tre topi, e i dati sull'uomo erano profili di espressione descrittivi. Le informazioni su conflitti di interesse e finanziamenti non erano incluse nel testo fornito.
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