A Inflamação Acelera o Envelhecimento das Células Sanguíneas por Meio de Dois Mecanismos Distintos que Cientistas Acabaram de Desvendar

O envelhecimento hematopoiético — o declínio do sistema sanguíneo e imunológico com a idade — é caracterizado por três marcadores sobrepostos: inflamação crônica, tendência mieloide (superprodução de células mieloides inflamatórias em detrimento das células linfoides) e acúmulo de células-tronco hematopoiéticas (HSCs) que, paradoxalmente, perdem função. Essas alterações estão associadas ao aumento da suscetibilidade a infecções, anemia, hematopoiese clonal e neoplasias mieloides. O NF-κB, um fator de transcrição mestre que governa as respostas inflamatórias, é sabidamente elevado em HSCs envelhecidas, mas se ele é causa ou consequência dessas alterações — e se age dentro das HSCs ou no nicho que as circunda — permanecia obscuro.

Pesquisadores da UCLA desenvolveram um modelo murino composto com deficiência de IκB (IκB⁻: Nfkbia⁺/⁻ Nfkbib⁻/⁻ Nfkbie⁻/⁻) que carece dos principais inibidores do NF-κB, resultando em atividade inflamatória elevada de NF-κB em todos os tecidos. Camundongos IκB⁻ jovens reproduziram o perfil inflamatório de citocinas na medula óssea de camundongos selvagens envelhecidos, com níveis dramaticamente elevados de TNF, IL-1α, CCL5, CSF3 e eotaxina. Eles apresentaram aumento dos progenitores MPP3 e MPP2 com tendência mieloide, granulocitose periférica, redução de células B e maior quantidade de células mieloides circulantes — espelhando a hematopoiese envelhecida. Notavelmente, porém, o número de LT-HSCs não estava aumentado nos camundongos IκB⁻, ao contrário do que ocorre em camundongos naturalmente envelhecidos, indicando que a elevação isolada do NF-κB não é suficiente para impulsionar o acúmulo de HSCs.

Para separar os papéis da atividade NF-κB intrínseca às HSCs versus a do microambiente (nicho), a equipe realizou experimentos de quimera de medula óssea: medula óssea de doadores selvagens foi transplantada para receptores IκB⁻ ou selvagens. Após 15 semanas, HSCs de doadores geneticamente normais residindo em um microambiente inflamatório IκB⁻ apresentaram aumento significativo na abundância de MPP3 (progenitor com tendência mieloide) e na produção mieloide periférica, demonstrando que o nicho inflamado é suficiente para impulsionar a tendência mieloide em células-tronco de outra forma normais. De forma crítica, quando essas células doadoras com tendência mieloide foram retransplantadas para receptores secundários selvagens saudáveis, a tendência mieloide se resolveu completamente em 16 semanas — provando que a polarização mieloide induzida pelo nicho é epigeneticamente reversível, não sendo uma característica fixada nas células-tronco.

O perfil de acessibilidade à cromatina por ATAC-seq de subpopulações de HSPCs classificadas revelou o mecanismo: o microambiente inflamado IκB⁻ promoveu uma marcada abertura dos motivos do fator de transcrição C/EBP especificamente nas HSCs (e não apenas nos progenitores MPP3 a jusante), preparando-as epigenomicamente para a produção mieloide. Essa remodelação da cromatina dependia do microambiente, e não de uma alteração célula-autônoma, consistente com a reversibilidade observada após o retransplante. O sequenciamento de RNA das HSCs de camundongos IκB⁻ mostrou regulação positiva de genes de quiescência e de parada do ciclo celular, enquanto os ensaios funcionais de transplante demonstraram que as HSCs IκB⁻ proporcionaram uma reconstituição da medula óssea significativamente reduzida em comparação com as HSCs selvagens — confirmando que o NF-κB intrínseco às HSCs impulsiona a deficiência funcional e a quiescência independentemente da tendência mieloide.

Por fim, um framework de sequenciamento de RNA de célula única foi utilizado para comparar as assinaturas de HSPCs neste modelo com conjuntos de dados publicados de HSCs murinas e humanas envelhecidas. As assinaturas transcriptômicas de NF-κB intrínseco às HSCs associadas à quiescência foram conservadas em camundongos envelhecidos e em HSCs humanas envelhecidas, enquanto as assinaturas epigenômicas de tendência mieloide induzidas pelo microambiente também eram detectáveis em animais envelhecidos. Em conjunto, os achados estabelecem que os três marcadores do envelhecimento hematopoiético — acúmulo de HSCs, tendência mieloide e declínio funcional das HSCs — são mecanisticamente separáveis, cada um com drivers distintos: o acúmulo de HSCs não é causado pelo NF-κB; a tendência mieloide é impulsionada pelo microambiente inflamado por meio de reprogramação epigenômica; e o comprometimento funcional das HSCs é impulsionado pela atividade do NF-κB intrínseco às HSCs, promovendo quiescência.