mTORC1 в ніші клітин Панета поєднує функцію кишкових стовбурових клітин із споживанням калорій

Предмети

Анотація

Як стовбурові клітини ніш і клітини ніші реагують на стан харчування організму, недостатньо зрозуміло. Тут ми виявляємо, що клітини Панета, ключова складова ніші кишкових стовбурових клітин ссавців (ISC), посилюють функцію стовбурових клітин у відповідь на обмеження калорій. Обмеження калорій діє шляхом зменшення механістичної мішені передачі сигналу комплексу рапаміцину 1 (mTORC1) у клітинах Панета, а рапаміцин може імітувати ефекти обмеження калорій, що підвищують ISC. Споживання калорій регулює mTORC1 у клітинах Панета, але не ISC, а примусова активація mTORC1 у клітинах Панета під час обмеження калорій скасовує вплив посилення ISC на нішу. Нарешті, підвищена експресія кісткового стромального антигену 1 (Bst1) у клітинах Панета - ектофермент, що продукує паракринний фактор циклічну АДФ-рибозу - опосередковує вплив обмеження калорій та рапаміцину на функцію ISC. Наші висновки встановлюють, що mTORC1 неклітинно-автономно регулює самообновлення стовбурових клітин, і підкреслюють значну роль кишкової ніші ссавців у зв'язуванні функції стовбурових клітин із фізіологією організму.

Параметри доступу

Підпишіться на журнал

Отримайте повний доступ до журналу протягом 1 року

лише 3,58 € за випуск

Усі ціни вказані у нетто-цінах.
ПДВ буде додано пізніше під час оплати.

Оренда або купівля статті

Отримайте обмежений за часом або повний доступ до статей на ReadCube.

Усі ціни вказані у нетто-цінах.

Коди приєднання

Первинні приєднання

Онібус експресії генів

Депозити даних

Дані мікрочипів зберігаються в базі даних GEO під номером підключення GSE37209.

Список літератури

Саймонс, Б. Д. та Кліверс, Х. Стратегії самовідновлення гомеостатичних стовбурових клітин у тканинах дорослих. Клітинка 145, 851–862 (2011)

Накада, Д., Леві, Б. П. і Моррісон, С. Дж. Інтеграція фізіологічної регуляції з гомеостазом стовбурових клітин і тканин. Нейрон 70, 703–718 (2011)

McCay, C. M., Maynard, L. A., Sperling, G. & Barnes, L. L. The Journal of Nutrition: Затримка росту, тривалість життя, кінцевий розмір тіла та вікові зміни у щурів-альбіносів після дієти з обмеженим вмістом калорій. Nutr. Преподобний. 33, 241–243 (1975)

Бондолфі, Л., Ерміні, Ф., Лонг, Дж. М., Інграм, Д. К. та Джукер, М. Вплив віку та обмеження калорій на нейрогенез у зубчастій звивині мишей C57BL/6. Нейробіол. Старіння 25, 333–340 (2004)

Ertl, R. P., Chen, J., Astle, C. M., Duffy, T. M. & Harrison, D. E. Вплив обмеження дієти на старіння гемопоетичних стовбурових клітин генетично регулюється. Кров 111, 1709–1716 (2008)

Chen, J., Astle, C. M. & Harrison, D. E. Гемопоетичне старіння відкладається, а функція гемопоетичних стовбурових клітин посилюється за рахунок обмеження дієти. Досвід. Гематол. 31, 1097–1103 (2003)

Маркери сімейства Yilmaz, O. H., Kiel, M. J. & Morrison, S. J. SLAM зберігаються серед гемопоетичних стовбурових клітин старих і відновлених мишей і помітно підвищують їх чистоту. Кров 107, 924–930 (2006)

Dunel-Erb, S. та співавт. Відновлення слизової оболонки товстої кишки у щурів, відновлюваних після тривалого голодування. Комп. Біохім. Фізіол. A 129, 933–947 (2001)

Альтманн, Г. Г. Вплив голодування та годування на розмір слизової оболонки та оновлення епітелію в тонкому кишечнику щурів. Am. Дж. Анат. 133, 391–400 (1972)

Чжу, Л. та ін. Промінін 1 позначає кишкові стовбурові клітини, сприйнятливі до неопластичної трансформації. Природа 457, 603–607 (2009)

Sangiorgi, E. & Capecchi, M. R. Bmi1 в природних умовах в кишкових стовбурових клітинах. Nature Genet. 40, 915–920 (2008)

Breault, D. T. та співавт. Поколення мишей mTert-GFP як модель для ідентифікації та вивчення клітин-попередників тканин. Proc. Natl Акад. Наук. США 105, 10420–10425 (2008)

Баркер, Н. та співавт. Ідентифікація стовбурових клітин тонкої кишки та товстої кишки за маркером гена Lgr5 . Природа 449, 1003–1007 (2007)

Сато, Т. та співавт. Клітини Панета складають нішу для стовбурових клітин Lgr5 у кишкових склепах. Природа 469, 415–418 (2011)

Takeda, N. et al. Взаємоперетворення між популяціями стовбурових клітин кишечника у різних нішах. Наука 334, 1420–1424 (2011)

Snippert, H. J. et al. Гомеостаз кишкової склепи є результатом нейтральної конкуренції між симетрично розділеними стовбуровими клітинами Lgr5. Клітинка 143, 134–144 (2010)

Hempenstall, S., Picchio, L., Mitchell, S. E., Speakman, J. R. & Selman, C. Вплив гострого обмеження калорій на метаболічний фенотип у самців мишей C57BL/6 та DBA/2. Мех. Старіння Dev. 131, 111–118 (2010)

Коен, Д. Е., Супінський, А. М., Бонковський, М. С., Донмез, Г. і Гуаренте, Л. П. Нейрон SIRT1 регулює ендокринні та поведінкові реакції на обмеження калорій. Genes Dev. 23, 2812–2817 (2009)

Шпіндлер, С. Р. Швидка та оборотна індукція довговічності, протипухлинних та геномних ефектів обмеження калорій. Мех. Старіння Dev. 126, 960–966 (2005)

Kalaany, N. Y. & Sabatini, D. M. Пухлини з активацією PI3K стійкі до дієтичних обмежень. Природа 458, 725–731 (2009)

ван дер Флієр, Л. Г. та ін. Фактор транскрипції ахает, схожий на 2, контролює долю стовбурових клітин кишечника. Клітинка 136, 903–912 (2009)

Сато, Т. та співавт. Поодинокі стовбурові клітини Lgr5 будують криптально-ворсинкові структури в пробірці без мезенхімальної ніші. Природа 459, 262–265 (2009)

Марш, В. та ін. Епітеліальний Pten не потрібен при гомеостазі кишечника, але пригнічує розвиток і прогресування аденоми після мутації Apc. Nature Genet. 40, 1436–1444 (2008)

Sengupta, S., Peterson, T. R., Laplante, M., Oh, S. & Sabatini, D. M. mTORC1 контролює кетогенез, спричинений голодуванням, та його модуляцію шляхом старіння. Природа 468, 1100–1104 (2010)

Сарбасов Д. Д. та ін. Тривале лікування рапаміцином пригнічує складання mTORC2 та Akt/PKB. Мол. Клітинка 22, 159–168 (2006)

Подеста, М. та ін. Концентративне поглинання циклічної ADP-рибози, генерованої стромою BST-1 +, стимулює проліферацію гемопоетичних родоначальників людини. Дж. Біол. Хім. 280, 5343–5349 (2005)

O’Brien, L.E., Soliman, S. S., Li, X. & Bilder, D. Змінені режими поділу стовбурових клітин зумовлюють адаптивний ріст кишечника. Клітинка 147, 603–614 (2011)

Борода, К., Хохедлінгер, К., Плат, К., Вутц, А. та Яніш, Р. Ефективний метод генерування однокопійних трансгенних мишей шляхом специфічної інтеграції сайтів в ембріональні стовбурові клітини. Буття 44, 23–28 (2006)

Guertin, D. A. та співавт. Комплекс mTOR 2 необхідний для розвитку раку передміхурової залози, викликаного втратою Pten у мишей. Ракова клітина 15, 148–159 (2009)

Йільмаз, О. Х. та співавт. Залежність Pten відрізняє гемопоетичні стовбурові клітини від клітин, що ініціюють лейкемію. Природа 441, 475–482 (2006)

Gregorieff, A. & Clevers, H. На місці гібридизація для виявлення стовбурових клітин кишечника. Curr. Проток. Біол стовбурових клітин. 2, Блок 2F 1 (2010)

Подяки

Цю роботу підтримали Національний інститут охорони здоров’я (CA103866 та CA129105 для DMS), Інститут Коха (премія Ініціатора для DMS), Медичний фонд Еллісона (DMS), Інститут Варшо з Массачусетської загальної лікарні (Ö.HY) та Центр вивчення запальних захворювань кишечника Массачусетської загальної лікарні (Ö.HY і DMS), а також підтримка стипендій від NCI (T32CA09216) для відділення патології MGH до Ö.HY), Академії Фінляндії та Фонд Post Doc Pool (PK), NIH (1F32AG032833-01A1 to DWL) та Медичний фонд Джейн Коффін Чайлдс (KB). Ми дякуємо П.Вішнєвському та К.Аранео з центральної колони проточної цитометрії Уайтхеда, Ядра технології білоголових ядер та біоінформатики та дослідницьких обчислень, С.Голдера за гістологію та допомогу зі спеціальними плямами, К.Оттіну за керівництво лабораторією та А. для тваринництва та генотипування. D.M.S. є слідчим медичного інституту Говарда Хьюза.

Інформація про автора

Омер Х. Йільмаз та Пекка Катаджісто: Ці автори однаково внесли свій внесок у цю роботу.

Приналежності

Департамент патології, Масачусетська лікарня загального користування та Гарвардська медична школа, Бостон, 02114, штат Массачусетс, США

Емер Х. Йільмаз, Єтіс Гюльтекін, Абдулметін Дурсун, Мартін Селіг, Г. Петур Нільсен, Марі Міно-Кенудсон, Лоуренс Р. Цукерберг, Атул К. Бхан і Вікрам Дешпанде

Інститут біомедичних досліджень Уайтхеда, Бостон, штат Массачусетс 02142; Департамент біології, MIT, Кембридж, штат Массачусетс 02139; Медичний інститут Говарда Хьюза, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, штат Массачусетс 02139; Широкий інститут Гарварда та Массачусетського технологічного інституту, Сім Кембриджський центр, Кембридж, штат Массачусетс 02142; Інститут інтегративних досліджень раку Девіда Х. Коха, MIT, Кембридж, 02139, штат Массачусетс, США

Омер Х. Йільмаз, Пекка Катаджісто, Дадлі В. Ламмінг, Єтіс Гюльтекін, Крістіан Е. Бауер-Роу, Шоміт Сенгупта, Ківанц Бірсой, В. Онур Йільмаз та Девід М. Сабатіні

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar