O Envelhecimento Impulsiona o Acúmulo de Neutrófilos em Múltiplos Órgãos, Alimentando a Inflamação

Neutrófilos — os leucócitos circulantes mais abundantes — são cada vez mais reconhecidos como contribuintes para a inflamação estéril e o dano tecidual durante o envelhecimento, embora seu remodelamento em nível orgânico ainda não tenha sido sistematicamente caracterizado. Este estudo aborda essa lacuna integrando conjuntos de dados de sequenciamento de RNA de célula única (scRNA-seq) de oito tecidos — pulmão, coração, cérebro, vasculatura, sangue periférico, intestino, rim e fígado — capturando 256.949 células de 66 amostras de camundongos jovens e idosos. A análise de componentes principais recíprocos (RPCA) foi utilizada para harmonizar efeitos de lote entre plataformas de sequenciamento, produzindo um dos atlas imunológicos multi-órgãos mais abrangentes da pesquisa em envelhecimento até o momento.

As proporções de neutrófilos aumentaram acentuadamente com a idade em vários órgãos periféricos. As mudanças mais dramáticas foram observadas no fígado (0,75% jovens vs. 5,26% idosos), pulmão (0,88% vs. 4,14%), vasculatura (1,05% vs. 3,68%) e intestino (1,22% vs. 3,57%). A análise composicional bayesiana (scCODA) confirmou um aumento credível associado à idade nos neutrófilos hepáticos (probabilidade de inclusão = 0,968; log2 fold change = 2,61). A coloração por imunofluorescência para CD11b e MPO validou o acúmulo de neutrófilos nesses órgãos in vivo, e a citometria de fluxo da medula óssea confirmou uma proporção maior de neutrófilos em camundongos idosos (p < 0,05). Notavelmente, o cérebro não apresentou aumento significativo de neutrófilos, o que é consistente com a restrição da barreira hematoencefálica às células imunes circulantes.

Um atlas específico de neutrófilos composto por 5.210 células (2.400 jovens, 2.810 idosas) foi construído e submetido à análise de expressão diferencial pseudobulk. Vinte e seis genes foram regulados positivamente e 985 genes foram enriquecidos em neutrófilos jovens em relação aos idosos. A análise de enriquecimento de conjuntos de genes mostrou que as vias de glicólise e de espécies reativas de oxigênio (ROS) estavam enriquecidas em neutrófilos idosos, enquanto a sinalização de TNF-α e IFN-λ predominou em neutrófilos jovens. Os neutrófilos idosos também apresentaram maior formação de NETs pela coloração com Cytox Green (p < 0,01). O meio condicionado de neutrófilos de camundongos idosos aplicado a células de músculo liso vascular (MOVAS) e células derivadas de hepatócitos (AML-12) aumentou significativamente a positividade para β-galactosidase associada à senescência, elevou a expressão proteica de MMP9, MMP12, P16 e P21, e regulou positivamente genes do SASP, incluindo Il6, Tnf e Mmp9 (todos p < 0,05), demonstrando indução funcional de senescência parácrina.

O agrupamento não supervisionado identificou sete subconjuntos de neutrófilos (Neu01–Neu07). Um cluster, Neu06-IL6, estava especificamente enriquecido em camundongos idosos e caracterizado por elevada expressão de Il6, genes do complemento e programas de estresse oxidativo. A estimulação in vitro de células semelhantes a neutrófilos HL-60 com IL-6 recapitulou alterações transcricionais inflamatórias e associadas à senescência em células MOVAS e AML-12 co-cultivadas, corroborando a IL-6 como mediador funcional desse estado de neutrófilos envelhecidos. Análises espaciais e de comunicação celular utilizando CellChat identificaram ainda a IL-6 como um eixo de sinalização proeminente entre neutrófilos idosos e populações de células estromais em diferentes tecidos.

A análise de scRNA-seq da medula óssea de células progenitoras hematopoiéticas revelou uma população enriquecida em animais idosos, HPC11, caracterizada por assinaturas transcricionais de preparação mieloide aprimorada, sugerindo que a origem a montante dos estados inflamatórios dos neutrófilos reside na reprogramação no nível dos progenitores durante o envelhecimento. A análise de perturbação in silico utilizando CellOracle apontou a sinalização FGF como um regulador candidato dos programas transcricionais específicos do subtipo HPC. Em conjunto, esses achados constroem uma estrutura multi-órgãos para a compreensão de como o remodelamento de neutrófilos — iniciando-se na medula óssea e se propagando aos tecidos periféricos — contribui para os ambientes teciduais inflamatórios estéreis que caracterizam o envelhecimento biológico, com a sinalização de IL-6 e FGF como potenciais alvos terapêuticos.