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造血干细胞对炎症刺激的异质性反应随年龄而改变。

Heterogeneous Responses of Hematopoietic Stem Cells to Inflammatory Stimuli Are Altered with Age.

机构信息

Division of Biology and Biological Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA.

Division of Biology and Biological Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA; David Geffen School of Medicine, UCLA, Los Angeles, CA 90025, USA.

出版信息

Cell Rep. 2018 Dec 11;25(11):2992-3005.e5. doi: 10.1016/j.celrep.2018.11.056.

Abstract

Long-term hematopoietic stem cells (LT-HSCs) maintain hematopoietic output throughout an animal's lifespan. However, with age, the balance is disrupted, and LT-HSCs produce a myeloid-biased output, resulting in poor immune responses to infectious challenge and the development of myeloid leukemias. Here, we show that young and aged LT-HSCs respond differently to inflammatory stress, such that aged LT-HSCs produce a cell-intrinsic, myeloid-biased expression program. Using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq), we identify a myeloid-biased subset within the LT-HSC population (mLT-HSCs) that is prevalent among aged LT-HSCs. We identify CD61 as a marker of mLT-HSCs and show that CD61-high LT-HSCs are uniquely primed to respond to acute inflammatory challenge. We predict that several transcription factors regulate the mLT-HSCs gene program and show that Klf5, Ikzf1, and Stat3 play an important role in age-related inflammatory myeloid bias. We have therefore identified and isolated an LT-HSC subset that regulates myeloid versus lymphoid balance under inflammatory challenge and with age.

摘要

长期造血干细胞 (LT-HSCs) 在动物的整个生命周期内维持造血输出。然而,随着年龄的增长,平衡被打破,LT-HSCs 产生偏骨髓的输出,导致对感染性挑战的免疫反应差和骨髓性白血病的发展。在这里,我们表明年轻和年老的 LT-HSCs 对炎症应激的反应不同,以至于年老的 LT-HSCs 产生内在的、偏骨髓的表达程序。使用单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq),我们在 LT-HSC 群体中鉴定出一个偏骨髓的亚群 (mLT-HSCs),该亚群在年老的 LT-HSCs 中普遍存在。我们将 CD61 鉴定为 mLT-HSCs 的标志物,并表明 CD61 高表达的 LT-HSCs 独特地对急性炎症挑战做出反应。我们预测有几个转录因子调节 mLT-HSCs 的基因程序,并表明 Klf5、Ikzf1 和 Stat3 在与年龄相关的炎症性骨髓偏向中发挥重要作用。因此,我们已经鉴定并分离出一个 LT-HSC 亚群,该亚群在炎症和年龄挑战下调节骨髓与淋巴的平衡。

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