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.2009年11月24日；2（98）：ra75。
doi:10.1126/scisional.2000559。

衰老造血干细胞的mTOR调控与治疗性再生

陈冲（Chong Chen） 1, 于柳, 杨柳, 潘政
附属公司

衰老造血干细胞的mTOR调控与治疗性再生

陈冲（Chong Chen）等。 科学信号. .

摘要

与年龄相关的造血干细胞（HSC）功能下降可能导致贫血、疫苗接种反应不良和肿瘤发生。在这里，我们表明，与年轻小鼠相比，老年小鼠HSC中雷帕霉素（mTOR）活性的哺乳动物靶点增加。通过条件删除幼年小鼠HSC中的Tsc1激活mTOR，以各种方式模拟老年小鼠HSC的表型。这些包括编码CDK抑制剂p16（Ink4a）、p19（Arf）和p21（Cip1）的信使RNA的丰度增加；淋巴生成相对减少；造血系统重建能力受损。在老年小鼠中，雷帕霉素延长了寿命，恢复了HSC的自我更新和造血功能，并能够有效接种疫苗以对抗流感病毒的致命挑战。总之，我们的数据暗示了mTOR信号在HSC老化中的作用，并表明mTOR抑制剂在老年人恢复造血方面的潜力。

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数字

图1
图1
年轻和老年HSC的mTOR活性。从2个月大（年轻）或26个月大（年老）的野生型小鼠中分离新鲜的BM细胞，并用表面标记物特异性抗体染色以鉴定Flk2负极林负极Sca-1型+c-套件+CD150型+CD48型负极CD34型负极（FLSKCD150/48/34）HSC或富含HSC林负极Sca-1型+c-套件+（LSK）细胞，然后用抗p-mTOR（A）、p-S6K（B）、p-S6（C）和p-AKT（D）抗体进行细胞内染色。左侧面板显示了HSC的直方图，这些直方图代表了5个独立实验，每个实验涉及每组一只老鼠。灰线为阴性对照（仅针对a、b和d的二级抗体，针对c的同型对照），填充的灰色代表老年小鼠的细胞，而虚线代表年轻小鼠的细胞；绿线描绘了来自年轻小鼠的染色BM细胞的轮廓，而红线描绘了来自老年小鼠的BM细胞的轮廓。最大值表示单元数最高的点。所有实验的平均荧光强度（MFI）±SD如右图所示。*，第页<0.05; **,第页<0.01. 不另作说明，不重要。
图2
图2
Tsc1缺乏和幼年小鼠HSC过早老化。A.六周大的Tsc1弗洛克斯（WT）和Tsc1flox/flox公司; Mx1-芯+（KO）小鼠每隔一天用pIpC治疗7次，共14天，最后一次治疗10天后处死。丰富的p16墨水4a，p19Arf、和第21页管道1通过实时PCR检测FACS分选的HSC中的mRNA，并将其归一化为次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（Hprt）。n=5。B–E类。50个HSC与2×10混合5受体型总BM细胞（WBM）并移植到致命照射的B6Ly5.2受体中。供体和受体类型的细胞通过同源CD45标记进行鉴定。B.C–D实验设计图。C.通过WT和Tsc1型−/−HSC。左侧显示了移植WT后16周受者外周血的代表性点图（顶部）或Tsc1型−/−单元格（底部）。右边的数据总结了两个独立实验，每组共10名受试者。D.供体HSC-衍生和B220的百分比+（B） 和Mac-1+（M） 移植后4周受者外周血细胞计数。E.B细胞和M细胞在总白细胞中的百分比。
图3
图3
靶向突变Tsc1型在骨髓细胞中，HSC自我更新能力短暂增加，但长期降低。A.实验设计示意图。B.24小时标记后，将WT或KO供体的HSC纳入BrdU。n=4。C.pIpC治疗后，从受者的WT或KO供体中获得的HSC数量。n=4。
图4
图4
雷帕霉素对老年小鼠寿命的影响。年龄匹配的22–24月龄B6小鼠每隔一天腹腔注射一次载体或4mg/kg体重的雷帕霉素，持续6周。每天监测第一次雷帕霉素治疗后小鼠的存活率。死亡率是指死亡或垂死小鼠的比例，n=10。
图5
图5
雷帕霉素使老年小鼠的HSC恢复活力。A.年轻（Y，2个月龄）小鼠，或年龄匹配的，22–24个月龄的小鼠，用载体（O-veh）或用雷帕霉素（O-rapa）治疗的老年小鼠的胫骨和股骨的骨髓细胞数。n=5。B.Y、O-veh和O-rapa小鼠骨髓中LSK和FLSKCD150/48/34 HSC群体的百分比。n=5。C.BrdU公司。左侧面板显示了BrdU并入HSC的代表性剖面，右侧面板显示BrdU的平均值±SD+细胞（n=4）。D.HSC通过FACS进行分类第16页墨水4a和第19页阿尔夫通过实时PCR测量mRNA丰度，并将其归一化为Hprt（小时）丰度；所示值为平均值±SD（n=3）。E.实验示意图。F.移植后4周和28周，通过受体外周血白细胞上的CD45同源标记物测量HSC的造血功能。左侧面板显示了白细胞（CD45）中供体细胞的百分比+)右侧面板显示B220的重组率+（B） ，CD3+（T） 和Mac-1+（M） 谱系。数据来自三个独立实验，每组15名受试者。
图6
图6
疫苗诱导的老年小鼠在载体或雷帕霉素治疗后的保护作用。a–c，22–24个月龄的B6小鼠每隔一天通过腹腔注射载体或4mg/kg体重的雷帕霉素治疗6周。A.使用载体（O-veh）或雷帕霉素（O-rapa）治疗的年轻（Y）和老年小鼠BM细胞的典型FACS文件。n=5。B.未成熟B祖细胞的百分比（B220低的免疫球蛋白M负极)在整个骨髓中，如（A）所示。C.B220的百分比（左侧面板）和绝对数（右侧面板）+B系细胞和Mac-1+全骨髓中的髓系细胞。D–F，26–28个月大的B6小鼠每隔一天通过腹腔注射载体或4mg/kg体重的雷帕霉素治疗6周。两周后，用200 HAU的A/PR/8/34病毒通过腹腔注射免疫年轻小鼠和经溶媒或雷帕霉素处理的老年小鼠。D.e–f的实验设计图。E.免疫后10天，用ELISA法检测外周血血浆中流感特异性抗体。F.免疫后两周，通过鼻腔给小鼠注射400 HAU的A/PR/8/34病毒。所示数据为Kaplan-Meier生存分析。n=12。P值来自对数秩检验。
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参考文献

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