造血干细胞如何平衡激活和休眠
造血干细胞(HSCs)产生身体的血液和免疫细胞,因此对我们的生存至关重要。它们处于休眠状态,但每当需要形成新的血液时,例如失血或化疗后,
它们会被迅速激活以补偿损失。完成任务后,他们需要回到休眠状态。位于维也纳大学和维也纳医科大学的合资企业Max F. Perutz Laboratories的Manuela Baccarini小组现在已经证明了细胞内信号传导如何能够保护激活和休眠之间的这种微妙平衡。他们的研究结果发表在着名的Cell Stem Cell杂志上。
血液是生命的果汁,当它在身体中循环时,它向细胞和组织提供氧气和营养等重要物质。化疗,放疗和失血一般使系统变得贫乏。骨髓中的一种特殊细胞称为造血干细胞(HSCs),它不仅可以通过产生红细胞,还可以通过免疫系统的细胞来补充贫困系统。因此,HSC对生存起着至关重要的作用。
为了弥补失血,通常处于休眠状态的HSC开始积极地自我更新并分化成所有血细胞类型。然而,在完成任务之后,HSC需要非常迅速地恢复到休眠状态,否则它们将耗尽。这需要非常微妙的平衡。向激活或休眠的小倾斜可能对生物体造成灾难性后果,在最坏的情况下导致死亡。
MFPL的Manuela Baccarini小组现在已经发现了这种微妙平衡背后的机制。第一作者克里斯蒂安鲍姆加特纳澄清说:“到目前为止,我们知道激活和恢复休眠之间的平衡是必不可少的,但不是如何保持和参与哪些参与者”。新论文确定了参与者并详细说明了他们在压力诱导的血液生成过程中的调节。
“两个关键的细胞内信号通路,几乎总是并行激活,通过反馈回路协调,使HSC保持完美平衡。它的优点在于系统将被重置而不管启动它的刺激,”Manuela Baccarini说。为了证明这一点,该小组故意从反馈循环中移除了一名参与者并发现整个平衡被转移,导致HSC无限制激活,HSC隔室耗尽,并最终导致无法产生足够的血细胞来补偿损失。研究中的途径的抑制剂目前正用于癌症治疗。Baccarini的工作现在表明,这些化合物可以重新用于动员“懒惰”的HSC,例如在衰老生物中所见。