上海
细胞代谢在调控造血干细胞（ HSC ）命运中发挥关键作用。基于代谢干预增强造血干 祖 细胞（ HSPC ）功能具有重要临床前景，但目前对人 HSPC 代谢特征的认知仍极为有限。现有研究多集中于小鼠模型，缺乏对人骨髓中稀有 HSPC 群体的直接代谢组学分析，且不同谱系分化过程中的代谢 变化 规律尚不清晰。因此， 系统绘制人类造血 谱系 代谢图谱，识别关键代谢通路并揭示其调控机制，对于开发提升 HSPC 再生能力的靶向策略、改善干细胞移植疗效具有重要意义。
近日， 中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所） 程 辉 / 程 涛 / 姜尔烈 和清华大学 胡泽平 团队 合作在 Bl ood 在线发布题为 L-carnitine Regulates Regeneration of Human Hematopoietic Stem and Progenitor Cells 的研究论文。 该 研究 绘制 人 类 骨髓中 13 群 造血细胞 代谢组图谱 ， 并 发现 左旋 肉碱 在调控 HSPC 再生能力中的关键作用及机制。
该 研究通过 超敏 代谢组学 分析 比较人 类 骨髓中 13 群 造血细胞 发现，与成熟谱系细胞相比， 左旋肉碱 驱动的脂肪酸氧化（ FAO ）在 HSPC 中高度活跃 。功能 研究显示，左旋肉碱缺乏（ 敲 低 其 转运蛋白 OCTN2 ） 会显著抑制 HSPC 的体外扩增、集落形成能力，并导致体内长期移植重建能力几乎丧失 。 外源性 左旋肉碱 补充则能显著提升 HSPC 的集落形成能力及体内多谱系重建 。
进一步的机制探究发现， 左旋肉碱通过 OCTN2 进入细胞，驱动 FAO 并 激活核受体 PPARA ， PPARA 可 结合并转录激活 TFEB 。 TFEB 作为溶酶体生物发生和自噬的 重要 调控因子， 可维持溶酶体 自噬 和线粒体质量 。 当 左旋肉碱 缺乏时， PPARA–TFEB 轴受抑，导致溶酶体 自噬通路 下 调 、 线粒体 量下降及 能量代谢障碍，最终损害 HSPC 再生能力。
此外， 该 研究还发现 左旋肉碱 处理可 改善 再障患者来源 HSPC 的代谢完整性与 再生 功能。再障患者 HSPC 存在 FAO 及细胞自噬相关的异常 ， 而 左旋肉碱 干预能够有效 促进能量代谢 ，并 改善 其体外集落形成和体内重建能力。
图 1 研究流程图及分子 机 制 示意图
综上所述，该 研究通过 超敏 代谢组学技术，首次 绘制 人 类 骨髓 造血谱系 代谢 组图谱 ，发现 左旋肉碱 驱动的 FAO 是 HSPC 的关键代谢特征。进一步揭示 左旋肉碱 通过激活 PPARA-TFEB 信号轴，协同调控线粒体代谢与 溶酶体 自噬，从而维持 HSPC 的再生能力。 左旋肉碱 增强健康和再障患者 HSPC 的再生能力，为通过代谢干预提升干细胞功能提供了新靶点与理论依据。
中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所） 程辉研究员 、 清华大学胡泽平教授 、中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所） 程涛教授及姜尔烈主任医师 为共同通讯作者。中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）博士生 段宏林 、 清华大学博士后王博弘 、中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所） 郑亚伟 主治医师 及吕艳玲 为第一作者。
原文链接：https://doi.org/10.1182/blood.2025032136
制版人：十一
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