Subiecte

Abstract

Nu se înțelege bine modul în care celulele stem și de nișă ale țesutului adult răspund la starea nutrițională a unui organism. Aici constatăm că celulele Paneth, un constituent cheie al nișei de celule stem intestinale de mamifere (ISC), măresc funcția celulelor stem ca răspuns la restricția calorică. Restricția calorică acționează prin reducerea țintei mecaniciste a semnalizării complexului 1 de rapamicină (mTORC1) în celulele Paneth, iar efectele de îmbunătățire a ISC ale restricției calorice pot fi mimate de rapamicină. Aportul de calorii reglează mTORC1 în celulele Paneth, dar nu și ISC-urile, iar activarea forțată a mTORC1 în celulele Paneth în timpul restricției calorice elimină efectele de creștere a ISC ale nișei. În cele din urmă, expresia crescută a antigenului stromal 1 osos (Bst1) în celulele Paneth - o ectoenzimă care produce factorul paracrin ADP riboză ciclică - mediază efectele restricției calorice și ale rapamicinei asupra funcției ISC. Descoperirile noastre stabilesc că mTORC1 reglează în mod autonom non-celula stem auto-reînnoirea celulelor stem și evidențiază un rol semnificativ al nișei intestinale a mamiferelor în cuplarea funcției celulelor stem la fiziologia organismului.

Opțiuni de acces

Abonați-vă la Jurnal

Obțineți acces complet la jurnal timp de 1 an

doar 3,58 EUR pe număr

Toate prețurile sunt prețuri NET.
TVA va fi adăugat mai târziu în casă.

Închiriați sau cumpărați articol

Obțineți acces limitat la timp sau la articol complet pe ReadCube.

Toate prețurile sunt prețuri NET.

celule

Coduri de aderare

Aderări primare

Omnibus de expresie genică

Depozite de date

Datele microarray au fost depuse în baza de date GEO sub numărul de acces GSE37209.

Referințe

Simons, B. D. & Clevers, H. Strategii pentru auto-reînnoirea celulelor stem homeostatice în țesuturile adulte. Celulă 145, 851–862 (2011)

Nakada, D., Levi, B. P. și Morrison, S. J. Integrarea reglării fiziologice cu homeostazia celulelor stem și a țesuturilor. Neuron 70, 703–718 (2011)

McCay, C. M., Maynard, L. A., Sperling, G. & Barnes, L. L. Journal of Nutrition: Creșterea retardată, durata de viață, dimensiunea corporală finală și modificările de vârstă la șobolanul albino după hrana dietelor restricționate în calorii. Nutr. Rev. 33, 241–243 (1975)

Bondolfi, L., Ermini, F., Long, J. M., Ingram, D. K. și Jucker, M. Impactul vârstei și al restricției calorice asupra neurogenezei în girusul dentat al șoarecilor C57BL/6. Neurobiol. Îmbătrânire 25, 333-340 (2004)

Ertl, R. P., Chen, J., Astle, C. M., Duffy, T. M. și Harrison, D. E. Efectele restricției alimentare asupra îmbătrânirii celulelor stem hematopoietice sunt reglementate genetic. Sânge 111, 1709–1716 (2008)

Chen, J., Astle, C. M. și Harrison, D. E. Senescența hematopoietică este amânată și funcția celulelor stem hematopoietice este îmbunătățită prin restricție dietetică. Exp. Hematol. 31, 1097-1103 (2003)

Yilmaz, O. H., Kiel, M. J. și Morrison, S. J. Markerii familiei SLAM sunt conservați printre celulele stem hematopoietice de la șoareci vechi și reconstituiți și își măresc semnificativ puritatea. Sânge 107, 924–930 (2006)

Dunel-Erb, S. și colab. Refacerea mucoasei jejunale la șobolani reînnoită după post prelungit. Comp. Biochimie. Fiziol. A 129, 933–947 (2001)

Altmann, G. G. Influența înfometării și a alimentării asupra dimensiunii mucoasei și a reînnoirii epiteliale în intestinul subțire al șobolanului. A.m. J. Anat. 133, 391–400 (1972)

Zhu, L. și colab. Prominina 1 marchează celulele stem intestinale susceptibile la transformarea neoplazică. Natură 457, 603–607 (2009)

Sangiorgi, E. și Capecchi, M. R. Bmi1 este exprimat in vivo în celulele stem intestinale. Nature Genet. 40, 915–920 (2008)

Breault, D. T. și colab. Generarea șoarecilor mTert-GFP ca model pentru identificarea și studierea celulelor progenitoare ale țesuturilor. Proc. Natl Acad. Știință. Statele Unite ale Americii 105, 10420–10425 (2008)

Barker, N. și colab. Identificarea celulelor stem din intestinul subțire și colon prin gena marker Lgr5 . Natură 449, 1003–1007 (2007)

Sato, T. și colab. Celulele Paneth constituie nișa pentru celulele stem Lgr5 din criptele intestinale. Natură 469, 415–418 (2011)

Takeda, N. și colab. Interconversia între populațiile de celule stem intestinale în nișe distincte. Ştiinţă 334, 1420-1424 (2011)

Snippert, H. J. și colab. Homeostazia criptelor intestinale rezultă din concurența neutră între celulele stem Lgr5 care se divid simetric. Celulă 143, 134–144 (2010)

Hempenstall, S., Picchio, L., Mitchell, S. E., Speakman, J. R. și Selman, C. Impactul restricției calorice acute asupra fenotipului metabolic la șoarecii masculi C57BL/6 și DBA/2. Mech. Îmbătrânire Dev. 131, 111-118 (2010)

Cohen, D. E., Supinski, A. M., Bonkowski, M. S., Donmez, G. & Guarente, L. P. Neuronal SIRT1 reglează răspunsurile endocrine și comportamentale la restricția calorică. Gene Dev. 23, 2812–2817 (2009)

Spindler, S. R. Inducerea rapidă și reversibilă a longevității, a efectelor anticancerigene și a efectelor genomice ale restricției calorice. Mech. Îmbătrânire Dev. 126, 960–966 (2005)

Kalaany, N. Y. și Sabatini, D. M. Tumorile cu activare PI3K sunt rezistente la restricții alimentare. Natură 458, 725-731 (2009)

van der Flier, L. G. și colab. Factorul de transcripție achaete scute-like 2 controlează soarta celulelor stem intestinale. Celulă 136, 903–912 (2009)

Sato, T. și colab. Celulele stem unice Lgr5 construiesc structuri cripto-villus in vitro fără nișă mezenchimală. Natură 459, 262–265 (2009)

Marsh, V. și colab. Ptenul epitelial este dispensabil pentru homeostazia intestinală, dar suprimă dezvoltarea și progresia adenomului după mutația Apc. Nature Genet. 40, 1436–1444 (2008)

Sengupta, S., Peterson, T. R., Laplante, M., Oh, S. & Sabatini, D. M. mTORC1 controlează cetogeneza indusă de post și modularea acesteia prin îmbătrânire. Natură 468, 1100-1104 (2010)

Sarbassov, D. D. și colab. Tratamentul prelungit cu rapamicină inhibă asamblarea mTORC2 și Akt/PKB. Mol. Celulă 22, 159-168 (2006)

Podesta, M. și colab. Absorbția concentrativă a ADP-ribozei ciclice generate de stroma BST-1 + stimulează proliferarea progenitorilor hematopoietici umani. J. Biol. Chem. 280, 5343-5349 (2005)

O'Brien, L. E., Soliman, S. S., Li, X. și Bilder, D. Modurile modificate de diviziune a celulelor stem determină creșterea intestinală adaptativă. Celulă 147, 603–614 (2011)

Beard, C., Hochedlinger, K., Plath, K., Wutz, A. & Jaenisch, R. Metodă eficientă de a genera șoareci transgenici cu o singură copie prin integrarea specifică site-ului în celulele stem embrionare. Geneză 44, 23-28 (2006)

Guertin, D. A. și colab. Complexul mTOR 2 este necesar pentru dezvoltarea cancerului de prostată indus de pierderea Pten la șoareci. Celula cancerului 15, 148–159 (2009)

Yilmaz, O. H. și colab. Dependența de Pten distinge celulele stem hematopoietice de celulele inițiator de leucemie. Natură 441, 475–482 (2006)

Gregorieff, A. & Clevers, H. In situ hibridizare pentru identificarea celulelor stem intestinale. Curr. Protoc. Biol de celule stem. 2, Unitatea 2F 1 (2010)

Mulțumiri

Această lucrare a fost susținută de Institutele Naționale de Sănătate (CA103866 și CA129105 către DMS), Institutul Koch (premiul inițiator pentru DMS), Fundația Medicală Ellison (DMS), Institutul Warshaw de la Spitalul General din Massachusetts (Ö.HY) și Centrul pentru studiul bolilor inflamatorii intestinale de la Spitalul General din Massachusetts (Ö.HY și DMS) și sprijinul pentru bursă de la NCI (T32CA09216 la Departamentul de Patologie de la MGH la Ö.HY), Academia Finlandei și Fundația Post Doc Pool (PK), NIH (1F32AG032833-01A1 la DWL) și Jane Coffin Childs Medical Fund (KB). Mulțumim lui P. Wisniewski și C. Araneo de la baza de citometrie în flux Whitehead, Whitehead Genome Technology Core și Bioinformatics and Research Computing, S. Holder pentru histologie și ajutor cu pete speciale, K. Ottina pentru managementul laboratorului și A. Hutchins pentru zootehnie și genotipare. D.M.S. este investigator al Institutului Medical Howard Hughes.

Informatia autorului

Ömer H. Yilmaz și Pekka Katajisto: Acești autori au contribuit în mod egal la această lucrare.

Afilieri

Departamentul de Patologie, Spitalul General din Massachusetts și Școala de Medicină Harvard, Boston, 02114, Massachusetts, SUA

Ömer H. Yilmaz, Yetis Gültekin, Abdulmetin Dursun, Martin Selig, G. Petur Nielsen, Mari Mino-Kenudson, Lawrence R. Zukerberg, Atul K. Bhan și Vikram Deshpande

Whitehead Institute for Biomedical Research, Boston, Massachusetts 02142; Departamentul de Biologie, MIT, Cambridge, Massachusetts 02139; Institutul Medical Howard Hughes, MIT, Cambridge, Massachusetts 02139; Broad Institute of Harvard și MIT, Seven Cambridge Center, Cambridge, Massachusetts 02142; Institutul David H. Koch pentru cercetarea integrativă a cancerului la MIT, Cambridge, 02139, Massachusetts, SUA

Ömer H. Yilmaz, Pekka Katajisto, Dudley W. Lamming, Yetis Gültekin, Khristian E. Bauer-Rowe, Shomit Sengupta, Kivanc Birsoy, V. Onur Yilmaz și David M. Sabatini

Puteți căuta acest autor și în PubMed Google Scholar