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發(fā)現(xiàn)自噬是造血干細(xì)胞返老還童的關(guān)鍵
2017-3-6 閱讀(264)
-在一項(xiàng)新的研究中,，來自美國加州大學(xué)舊金山分校的研究人員發(fā)現(xiàn)一種在血液系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)衰老中起著關(guān)鍵作用的分子過程,，從而可能為發(fā)現(xiàn)一種延緩或逆轉(zhuǎn)不斷增加的衰老相關(guān)的慢性炎性疾病,、貧血癥,、血癌和危及生命的感染的風(fēng)險(xiǎn)的方法提供希望,。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(biāo)題為“Autophagy maintains the metabolism and function of young and old stem cells”,。
關(guān)鍵在于在發(fā)育早期產(chǎn)生的一群罕見的成體干細(xì)胞（即造血干細(xì)胞，負(fù)責(zé)在一生當(dāng)中補(bǔ)充所有的血細(xì)胞類型）與一種新鑒定出的自噬作用存在關(guān)聯(lián),。自噬是一種重要的細(xì)胞清除和回收過程,。
在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員發(fā)現(xiàn)除了自噬在細(xì)胞的廢物處理中存在的正常作用之外,，它也是有序維持造血干細(xì)胞（HSC）所必需的,。作為一種成體干細(xì)胞，HSC產(chǎn)生攜帶氧氣的紅細(xì)胞,，阻止出血的血小板,，以及完整的免疫系統(tǒng)。免疫系統(tǒng)抵抗感染和清除病原體,。
這些研究人員發(fā)現(xiàn)自噬控制HSC的方式是讓代謝活性的HSC返回到一種類似休眠的靜止?fàn)顟B(tài),。這是成體HSC的缺省狀態(tài)，從而在一生當(dāng)中維持它們,。
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(xì)胞生物學(xué)功能中發(fā)揮著作用,。”
Passegué和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)不能夠激活自噬會給血液系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，從而導(dǎo)致某些血細(xì)胞類型不平衡產(chǎn)生,。當(dāng)將HSC移植到經(jīng)過輻射照射的小鼠體內(nèi)時(shí),，缺陷性的自噬也會降低HSC再生整個(gè)血液系統(tǒng)的能力。
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)出老年的HSC中常見的功能障礙特征,。然而，剩下的30%的年老HSC經(jīng)歷自噬,，并且表現(xiàn)得像來自更年輕小鼠的HSC,。
再生衰老的血液系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的療法
Passegué說,，科學(xué)家們已鑒定出很多不同的組織特異性干細(xì)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(gè)活躍的研究領(lǐng)域,，也是近年來她的實(shí)驗(yàn)室的關(guān)注焦點(diǎn)。
在開展一系列實(shí)驗(yàn)和分析時(shí),，這些研究人員對來自老年小鼠的HSC和來自更年輕小鼠（經(jīng)過基因編程以至于它們不能夠經(jīng)歷自噬）的HSC的特征進(jìn)行比較,。他們發(fā)現(xiàn)在這些經(jīng)過基因編程的年輕小鼠當(dāng)中，自噬的缺乏足以促進(jìn)在老年小鼠的血液中自然產(chǎn)生的很多缺陷產(chǎn)生,，包括HSC的細(xì)胞外觀變化,，不同類型的血細(xì)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(shí)自噬導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的“液囊（sacs）”產(chǎn)生,，這些液囊能夠吞噬和酶促地消化分子和主要的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如作為細(xì)胞能量工廠的線粒體,。但是在這項(xiàng)新的研究中,，這些研究人員發(fā)現(xiàn)通過基因編程導(dǎo)致的自噬缺乏會導(dǎo)致激活的線粒體堆積，而且這些激活的線粒體具有增加的氧化代謝,，從而觸發(fā)HSC中的DNA發(fā)生化學(xué)修飾,。
這些“表觀遺傳”DNA修飾以一種改變HSC發(fā)育命運(yùn)的方式改變基因活性。它們觸發(fā)某些血細(xì)胞不成比例地產(chǎn)生,，并且在移植后,，會降低HSC再生整個(gè)血液系統(tǒng)的能力。這種結(jié)果類似于這些研究人員在不能夠激活自噬的大多數(shù)老年HSC中觀察到的情形,。
相反之下,，一小部分仍然表現(xiàn)出顯著的自噬活性的老年HSC類似于來自年輕小鼠的HSC，能夠控制它們的線粒體和代謝,，并且在接受移植后能夠重新建立一種健康的血液系統(tǒng),。
不過，這些研究人員在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中通過利用藥物試劑處理老年HSC成功地讓它們恢復(fù)自噬,，從而有助在未來為潛在地開發(fā)出再生HSC的療法奠定基礎(chǔ),。
Passegué說，“這一發(fā)現(xiàn)可能為用于重新激活所有老年HSC中的自噬以便延緩血液系統(tǒng)衰老和改進(jìn)骨髓或HSC移植期間的定植效果提供一種令人關(guān)注的治療角度,。我們希望zui終找到一種方法真正地改善干細(xì)胞的健康和利用這種能力有助阻止老年人患上血癌,，并且讓他們具有更好的免疫系統(tǒng)來抵抗感染。
