ROS Dynamics Delineate Functional States of Hippocampal Neural Stem Cells and Link to Their Activity-Dependent Exit from Quiescence

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Vijay S. Adusumilli - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Tara L. Walker - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Rupert W. Overall - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Gesa M. Klatt - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Salma A. Zeidan - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden, Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (Autor:in)
  • Sara Zocher - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Dilyana G. Kirova - , Professur für Genetik, Cell Cycle, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Konstantinos Ntitsias - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Tim J. Fischer - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Alex M. Sykes - , Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (Autor:in)
  • Susanne Reinhardt - , DRESDEN-concept Genome Center (CMCB Core Facility) (Autor:in)
  • Andreas Dahl - , DRESDEN-concept Genome Center (CMCB Core Facility) (Autor:in)
  • Jörg Mansfeld - , Zellzyklus (FoG), Technische Universität Dresden, Institute of Cancer Research (Autor:in)
  • Annette E. Rünker - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Gerd Kempermann - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen, Standort Dresden (Partner: DZNE der Helmholtzgemeinschaft), Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD), Professur für Regenerationsgenomik (Autor:in)

Abstract

Cellular redox states regulate the balance between stem cell maintenance and activation. Increased levels of intracellular reactive oxygen species (ROS) are linked to proliferation and lineage specification. In contrast to this general principle, we here show that in the hippocampus of adult mice, quiescent neural precursor cells (NPCs) maintain the highest ROS levels (hiROS). Classifying NPCs on the basis of cellular ROS content identified distinct functional states. Shifts in ROS content primed cells for a subsequent state transition, with lower ROS content marking proliferative activity and differentiation. Physical activity, a physiological activator of adult hippocampal neurogenesis, recruited hiROS NPCs into proliferation via a transient Nox2-dependent ROS surge. In the absence of Nox2, baseline neurogenesis was unaffected, but the activity-induced increase in proliferation disappeared. These results provide a metabolic classification of NPC functional states and describe a mechanism linking the modulation of cellular ROS by behavioral cues to the activation of adult NPCs.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)300-314.e6
FachzeitschriftCell Stem Cell
Jahrgang28
Ausgabenummer2
PublikationsstatusVeröffentlicht - 4 Feb. 2021
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 33275875
ORCID /0000-0002-5304-4061/work/142238785

Schlagworte

Schlagwörter

  • adult neurogenesis, adult stem cells, physical activity, quiescent neural stem cells, reactive oxygen species, stem cell heterogeneity

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