医学进展
2015年01月号
医学进展

人造血干细胞系定向分化为红细胞系依靠谷氨酰胺代谢

作者:马驰

在过去十几年间,造血干细胞增殖和分化的研究主要集中在 细胞因子和微环境两个因素上。除了上述两个因素外,静止造血干细胞的代谢状态也是自身更新的一个重要调节因子,但是代谢参数是否及如何帮助造血干细胞系定 向分化却不得而知。法国蒙彼利埃大学的研究人员通过研究发现,人和小鼠的造血干细胞系分化为红细胞系依赖于谷氨酰胺代谢。

早期研究表明,在造血祖细胞上Glut1葡萄糖转运蛋白并没有明显表达,仅在人类红血球生成晚期,Glut1葡萄糖转运蛋白的表达有所上调。事实上,研究人员并没有在CD34+CD38-造血干细胞和分化的CD34+CD38+祖细胞上发现Glut1,而是发现在造血干细胞系分化为红细胞系期间,在CD34+CD38-Lin-人 造血干细胞系上的ASCT2谷氨酰胺转运蛋白高表达。造血干细胞系定向分化成红细胞系需要ASCT2谷氨酰胺转运蛋白和激活谷氨酰胺代谢。当阻断这条通路 时,体内促红细胞生成素刺激的造血干细胞系不会分化为红细胞系,而会分化为骨髓单核细胞系。在发生溶血性贫血等应激条件下也会改变体内造血干细胞的应答, 无法生成红细胞系。造血干细胞定向分化为红细胞系需要依赖谷氨酰胺的核酸从头合成途径。在谷氨酰胺代谢受限的条件下,外源性的核苷可以“营救”这个人类造 血干细胞定向分化红细胞系的任务,且葡萄糖刺激的核苷酸的生物合成进一步促进了红细胞的分化。因此在代谢性应激的情形下,当谷氨酰胺和葡萄糖可以提供充足 的“燃料”来完成核苷酸合成时,就能调控造血干细胞分化为红细胞系。(作者:马驰)

参考文献:Cell Stem Cell 2014;15:169-184

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