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Nat Cell Biol:美学者揭示脂肪细胞对造血干细胞放化疗后再生的正调控作用

摘要 : 2017年7月17日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Cell Biology》杂志在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周波研究组和美国德州大学西南医学中心Sean J. Morrison研究组的最新研究成果“Bone marrow adipocytes promote the regeneration of stem cells and haematopoiesis by secreting SCF”(骨髓脂肪细胞通过分泌干细胞因子促进造血干细胞再生)

2017年7月17日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Cell Biology》杂志在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周波研究组和美国德州大学西南医学中心Sean J. Morrison研究组的最新研究成果“Bone marrow adipocytes promote the regeneration of stem cells and haematopoiesis by secreting SCF”(骨髓脂肪细胞通过分泌干细胞因子促进造血干细胞再生)。研究工作揭示了骨髓脂肪细胞对造血干细胞放化疗后再生的正调控作用,颠覆了过去脂肪细胞作为造血抑制物的经典认识。周波研究员为论文第一作者和共同通讯作者,Sean J. Morrison教授为论文另一共同通讯作者。研究同时被评为下期《Nature Cell Biology》杂志封面文章。

成年人腿骨中50%以上的空间被脂肪占据,这一比例在衰老或疾病发生后会进一步增加。骨髓脂肪细胞数量与生理或病理性骨髓抑制具有高度的相关性。因此,一直以来,脂肪细胞抑制骨髓造血被作为教科书般的常识。周波等人的工作发现,骨髓脂肪细胞能够通过分泌造血干细胞必须生长因子SCF促进放化疗后造血干细胞的再生。利用条件性敲除技术将Scf从骨髓脂肪细胞中敲除,会导致放化疗后造血干细胞再生的缺陷,进而降低小鼠的血氧水平和生存率。

周波等人的前期工作显示,在生理条件下,内皮细胞和血管外周的间充质干细胞是造血干细胞巢(niche)的核心组分,它们通过结构性或功能性的机制促进造血干细胞的自我更新(Cell Stem Cell 2015; Nature 2015; eLife 2015; Cell Stem Cell 2016)。在最近的这项工作中,他们发现放疗或化疗之后生理性的造血干细胞巢(内皮细胞和间充质干细胞)会受到暂时性的破坏。为了维持骨髓内的SCF的水平,间充质干细胞紧急启动成脂分化。新生成的脂肪细胞成为临时的造血干细胞巢,通过分泌SCF等干细胞因子维持机体基本的造血功能。待到骨髓重建之后,“脂肪巢”又被生理性的干细胞巢逐步取代。因此,这项工作揭示了应激条件下造血干细胞巢的动态变化。

在不同的环境下,造血干细胞(兔子)通过启用不同的干细胞巢躲避应激损伤(狼)。

在生理条件下,造血干细胞生存于血管外周的干细胞巢,由内皮细胞和间充质干细胞构成(Cell Stem Cell 2014; eLife 2015; Cell Stem Cell2016);在失血或怀孕之后,机体供血短缺,造血干细胞迁移到脾脏红质,进行髓外造血(Nature 2015);在放化疗后,生理性干细胞巢被破坏,骨髓内的间充质干细胞分化出大量脂肪细胞,临时性支持造血干细胞的维持和再生(本项工作)。

原文链接:

Bone marrow adipocytes promote the regeneration of stem cells and haematopoiesis by secreting SCF

原文摘要:

 

Endothelial cells and leptin receptor+ (LepR+) stromal cells are critical sources of haematopoietic stem cell (HSC) niche factors, including stem cell factor (SCF), in bone marrow. After irradiation or chemotherapy, these cells are depleted while adipocytes become abundant. We discovered that bone marrow adipocytes synthesize SCF. They arise from Adipoq-Cre/ER+ progenitors, which represent ~5% of LepR+ cells, and proliferate after irradiation. Scf deletion using Adipoq-Cre/ER inhibited haematopoietic regeneration after irradiation or 5-fluorouracil treatment, depleting HSCs and reducing mouse survival. Scf from LepR+ cells, but not endothelial, haematopoietic or osteoblastic cells, also promoted regeneration. In non-irradiated mice, Scf deletion using Adipoq-Cre/ER did not affect HSC frequency in long bones, which have few adipocytes, but depleted HSCs in tail vertebrae, which have abundant adipocytes. A-ZIP/F1 ‘fatless’ mice exhibited delayed haematopoietic regeneration in long bones but not in tail vertebrae, wher adipocytes inhibited vascularization. Adipocytes are a niche component that promotes haematopoietic regeneration.

来源: Nature Cell Biology 浏览次数:2

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