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新發(fā)現(xiàn):自噬讓造血干細胞變得年輕(Nature)

2017-03-09 12:32

美國加州大學舊金山分校的研究人員近日發(fā)現(xiàn),自噬這一常見的細胞現(xiàn)象,與維持造血干細胞(HSC)的功能密切相關(guān)。相關(guān)研究結(jié)果于2017年3月1日在線發(fā)表在Nature期刊上,論文標題為“Autophagy maintains the metabolism and function of young and old stem cells”。

自噬與HSC的關(guān)系

HSC作為一種成體干細胞,主要功能是造血,包括產(chǎn)生紅細胞、血小板,以及完整的免疫系統(tǒng)。而自噬作為細胞的一種生理活動,通常對維持自身穩(wěn)定和應對應激有重要功能。

研究人員發(fā)現(xiàn)自噬控制HSC的方式是讓有代謝活力的HSC返回到一種類似休眠的靜止狀態(tài)。論文通信作者Emmanuelle Passegué博士說:“在此之前,人們并不知道自噬在干細胞生物學功能中發(fā)揮著作用。”


Passegué和她的團隊發(fā)現(xiàn), 如果自噬無法被激活,這會給血液系統(tǒng)產(chǎn)生深遠的影響,從而導致某些血細胞類型不平衡產(chǎn)生。當將HSC移植到經(jīng)過輻射照射的小鼠體內(nèi)時,有缺陷性的自噬會降低HSC再生整個血液系統(tǒng)的能力。



自噬缺陷的小鼠表現(xiàn)

這些研究人員發(fā)現(xiàn)來自老年小鼠的70%的HSC并沒有經(jīng)歷自噬,而且它們表現(xiàn)出老年HSC中常見的功能障礙。然而,剩下的30%的年老HSC經(jīng)歷自噬,表現(xiàn)得像來自年輕小鼠的HSC。


Passegué說,科學家們已鑒定出很多不同的組織特異性干細胞,而且它們的性能隨著年齡的增加而下降。發(fā)現(xiàn)這是如何發(fā)生的一直是一個活躍的研究領(lǐng)域,也是近年來她的實驗室的關(guān)注焦點。


在開展一系列實驗和分析時,這些研究人員對來自老年小鼠的HSC和來自更年輕小鼠(基因敲除造成自噬缺陷)的HSC的特征進行比較。他們發(fā)現(xiàn)在這些經(jīng)過基因敲除的年輕小鼠當中,自噬的缺陷足以造成年輕小鼠也表現(xiàn)出在老年小鼠的血液特征,包括HSC的表觀遺傳變化,不同類型的血細胞的正常比例受到破壞,這都是衰老的特征。


之前的研究已證實自噬導致細胞內(nèi)的“液囊(sacs)”產(chǎn)生,這些液囊能夠吞噬和酶解一些分子和細胞器如線粒體。但是在這項新研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)通過基因敲除導致的自噬缺乏會導致激活的線粒體堆積,而且這些激活的線粒體具有增加氧化代謝的作用,從而觸發(fā)HSC中的DNA發(fā)生化學修飾。

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