The microbiota regulates hematopoietic stem cell fate decisions by controlling iron availability in bone marrow

生物 造血 干细胞 造血干细胞 骨髓 细胞生物学 骨髓干细胞 免疫学
作者
Dachuan Zhang,Xin Gao,Huihui Li,Daniel K. Borger,Qiaozhi Wei,Eva Yang,Chunliang Xu,Sandra Pinho,Paul S. Frenette
出处
期刊:Cell Stem Cell [Elsevier]
卷期号:29 (2): 232-247.e7 被引量:70
标识
DOI:10.1016/j.stem.2021.12.009
摘要

Host microbiota crosstalk is essential for the production and functional modulation of blood-cell lineages. Whether, and if so how, the microbiota influences hematopoietic stem cells (HSCs) is unclear. Here, we show that the microbiota regulates HSC self-renewal and differentiation under stress conditions by modulating local iron availability in the bone marrow (BM). In microbiota-depleted mice, HSC self-renewal was enhanced during regeneration, while the commitment toward differentiation was dramatically compromised. Mechanistically, microbiota depletion selectively impaired the recycling of red blood cells (RBCs) by BM macrophages, resulting in reduced local iron levels without affecting systemic iron homeostasis. Limiting iron availability in food (in vivo) or in culture (ex vivo), or by CD169+ macrophage depletion, enhanced HSC self-renewal and expansion. These results reveal an intricate interplay between the microbiota, macrophages, and iron, and their essential roles in regulating critical HSC fate decisions under stress.

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