Autophagy counters inflammation-driven glycolytic impairment in aging hematopoietic stem cells

自噬 生物 造血 炎症 干细胞 糖酵解 细胞生物学 营养感应 焊剂(冶金) 造血干细胞 信号转导 免疫学 新陈代谢 生物化学 细胞凋亡 化学 有机化学
作者
Paul V. Dellorusso,Melissa Proven,Fernando J. Calero‐Nieto,Xiaonan Wang,Carl A. Mitchell,Felix J. Hartmann,Meelad Amouzgar,Patrícia Favaro,Andrew W. DeVilbiss,James W. Swann,Theodore Ho,Zhiyu Zhao,Sean C. Bendall,Sean J. Morrison,Berthold Göttgens,Emmanuelle Passegué
出处
期刊:Cell Stem Cell [Elsevier]
卷期号:31 (7): 1020-1037.e9
标识
DOI:10.1016/j.stem.2024.04.020
摘要

Autophagy is central to the benefits of longevity signaling programs and to hematopoietic stem cell (HSC) response to nutrient stress. With age, a subset of HSCs increases autophagy flux and preserves regenerative capacity, but the signals triggering autophagy and maintaining the functionality of autophagy-activated old HSCs (oHSCs) remain unknown. Here, we demonstrate that autophagy is an adaptive cytoprotective response to chronic inflammation in the aging murine bone marrow (BM) niche. We find that inflammation impairs glucose uptake and suppresses glycolysis in oHSCs through Socs3-mediated inhibition of AKT/FoxO-dependent signaling, with inflammation-mediated autophagy engagement preserving functional quiescence by enabling metabolic adaptation to glycolytic impairment. Moreover, we show that transient autophagy induction via a short-term fasting/refeeding paradigm normalizes glycolytic flux and significantly boosts oHSC regenerative potential. Our results identify inflammation-driven glucose hypometabolism as a key driver of HSC dysfunction with age and establish autophagy as a targetable node to reset oHSC regenerative capacity.
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