造血幹細胞の未分化性維持機構の解明 ―レドックスと自己複製―

阐明维持造血干细胞未分化状态的机制-氧化还原和自我更新-

• 批准号: 17689030
• 负责人: 伊藤 圭介
• 金额: $ 12.65万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17689030/
• 关键词: p38MAPK; 活性酸素; ATM; 自己複製能

Atm(ataxia telangiectasia mutated)欠失マウスの解析から、ATMによる幹細胞の未分化性維持機構においてレドックス制御が重要な役割を果たしていることを突き止めた(Ito et al.Nature.2004;431:997-1002)。さらにATM欠失は活性酸素産生を介してp16^<INK4a>・p19^<ARF>の発現を上昇させ造血幹細胞の自己複製能が低下することを見出している。以前より活性酸素の上昇によるp16^<INK4a>・p19^<AEF>の発現調節にMAPK(mitogen activated protein kinase)の関与が数多く報告されているが、各種MAPKの活性測定の検討からAtm欠失造血幹細胞においてp38MAPKが特異的に活性化していた。また、MAPK特異的阻害剤がATM欠損による造血幹細胞機能低下を回復させることが判明した。野生型造血細胞機能に対する活性酸素産生の影響を検討したところ、造血幹細胞特異的にその機能低下を起こした。その際の各種MAPK活性及びその阻害剤の効果の検討から、野生型造血幹細胞においても、活性酸素産生が造血幹細胞特異的にp38MAPK活性化を介してその機能を低下させることが判明した。造血幹細胞の細胞周期の検討からp38MAPK活性抑制は造血幹細胞の静止状態の維持にも不可欠であることが判明した。さらにp38MAPK阻害剤の生体投与の検討から、その投与は連続移植による野生型造血幹細胞の自己複製能低下を抑制することが判明した。さらに造血幹細胞にp38MAPK活性化抑制作用のあるASK1を強発現させたところ、阻害剤の全身投与と同様の結果が得られた。以上の結果から、p38MAPK活性化抑制が微小環境ではなく造血幹細胞に直接作用し、幹細胞を静止状態に保ち自己複製能を維持すると結論付けた。

ATM分析（共济失调性突变）缺失小鼠表明，氧化还原控制在维持未经ATM未分化的干细胞的机制中起着重要作用（Ito等人自然，2004年； 431：997-1002）。此外，已经发现ATM缺失通过活性氧增加了p16^<ink4a>和p19^<ARF>的表达，从而导致造血干细胞的自我更新能力降低。 MAPK（有丝分裂激活的蛋白激酶）先前据报道参与了由于活性氧增加而导致的P16^<ink4a>和P19^<AEF>表达的调节，但是由于各种图的活性研究，P38MAPK在ATM缺乏的造血干细胞中被特异性激活。还发现，由于ATM缺乏症，MAPK特异性抑制剂恢复了造血干细胞功能的下降。当研究活性氧对野生型造血细胞功能的影响时，造血干细胞特别降低了其功能。从在这种情况下对各种MAPK活性和抑制剂的作用的研究进行研究，可以发现，活性氧的产生还可以通过p38mapk的激活而降低其在野生型造血干细胞中的功能。对造血干细胞的细胞周期的检查表明，抑制p38mapk活性对于维持造血干细胞的静止状态也至关重要。此外，在研究p38MAPK抑制剂的生物给药的研究中，施用抑制了由于连续移植而导致的野生型造血干细胞的自我更新能力的下降。此外，当造血干细胞强烈表达ASK1（具有p38mapk激活的抑制作用）时，获得了类似于抑制剂的全身给药的结果。从上述结果中，我们得出结论，p38MAPK激活的抑制直接作用于造血干细胞而不是微环境上，使干细胞保持静止状态并保持其自我更新能力。

项目成果

Reactive oxygen species act through p38 MAPK to limit the lifespan of hematopoietic stem cells

• DOI: 10.1038/nm1388
• 发表时间: 2006-04-01
• 期刊: NATURE MEDICINE
• 影响因子: 82.9
• 作者: Ito, K;Hirao, A;Suda, T
• 通讯作者: Suda, T