免疫系統如同軍隊一樣，攻擊外來致病體如細菌、病毒和癌細胞，並記住過去的入侵者，使得它能夠發現同樣具威脅性的病原體時，能快速啟動攻擊的方式。然而，與青壯年人相比，老年人免疫能力較差，比較容易因外來致病體感染而罹患較嚴重的併發症。但免疫力隨年齡增長而弱化的確切機制，對科學家來說，仍然是未解的問題。
近日，哈佛醫學院的研究團隊發現小鼠 T 細胞的呼吸能力和單碳代謝（one-carbon metabolism）衰退可能是免疫力隨年齡增長而弱化的原因之一，該研究刊登於《Proceedings of the National Academy of Sciences》上。
首先，該研究團隊試圖研究老化 T 細胞和年輕 T 細胞之間的差異。他們從年輕和年老的小鼠的脾臟中分離出 T 細胞，並且發現老年小鼠的 T 細胞較少。接著，為了評估細胞的免疫適應性，他們藉由模仿病原體感染所誘導的訊息傳遞訊息來活化 T 細胞。與年輕 T 細胞相比，老化 T 細胞生長得更慢，分泌的免疫訊息傳遞分子更少，並且以更快的速度死亡。再來，他們還觀察到老化 T 細胞具有較低的新陳代謝，消耗較少的氧氣以及降低碳水化合物的分解效率。此外，它們的粒線體也比正常粒線體小。
為了找出代謝途徑異常的機制，他們進一步分析了 T 細胞中所有蛋白質，包含能驅動 T 細胞從休眠狀態轉變為戰鬥狀態的蛋白質。然後他們發現，與年輕 T 細胞相比，老化 T 細胞活化後，40 種蛋白質至少增加二倍，約 150 種蛋白質表現量低於正常值，在老年 T 細胞中，單碳代謝相關的蛋白質也減少了近35％。此外，發炎和免疫調節相關蛋白 VNN1、Nfkbid 和 foxp4 等也降低。
單碳代謝包含在細胞的粒線體和細胞質中發生的一系列化學反應，能產生DNA、胺基酸、核苷酸、蛋白質的構建模塊，因此單碳代謝對於細胞複製來說也是相當重要的。團隊研究團隊也發現老化 T 細胞中的甲酸和甘胺酸等單碳代謝的主要產物表現量顯著偏低。然後，他們決定重新加添甲酸和甘胺酸到老化 T 細胞，結果顯示，老化 T 細胞增殖能力增加，而且其死亡率降低至正常值。
該研究作者 Marcia Haigis 教授表示，他們相信其研究結果有助於解釋隨著年齡增長而失去免疫防禦的分子機制。未來若在進一步的研究和臨床試驗中獲得肯定的結果，將進一步開發新的療法，以幫助老年人改善其免疫功能。
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1. Proceedings of the National Academy of Sciences(PNAS), 2018; 201804149 DOI: 10.1073/pnas.1804149115
2. https://hms.harvard.edu/news/graying-t-cells
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