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线粒体损伤与髓系分化预编程的内在联系2026-09-03 08:42:18

在胰岛素抵抗及T2DM小鼠模型中,HSPCs内促炎基因IL-12启动子区的抑制性组蛋白标记H3K27me3明显减少,这一表观遗传特征可在分化过程中传递至巨噬细胞,使其在受到刺激时更易产生过度炎症反应。此外,糖尿病还可以通过DNA甲基化调控造血命运偏倚。在T2DM小鼠模型中观察到,DNA甲基转移酶1依赖的巨噬细胞分化基因失调起始于HSPCs阶段,并持续存在于其分化后的终末细胞中。长期高血糖状态可显著扰乱细胞能量代谢,过量呼吸底物进入线粒体,导致电子传递链负荷增加,促进ROS产生,进而破坏线粒体跨膜电位,引发细胞色素c释放和ATP合成效率下降。

同时,由于线粒体DNA缺乏组蛋白保护且结构相对脆弱,ROS还可进一步损伤mtDNA,导致线粒体功能持续受损。在此背景下,HSPCs首先发生内在代谢方式的重塑。在生理状态下,处于静息状态的长期造血干细胞具有较低的线粒体活性,主要依赖糖酵解维持能量代谢;随着HSPCs进入增殖和分化阶段,其葡萄糖依赖性和ATP周转增加,线粒体氧化代谢的贡献亦相应增强。高糖环境可诱导HSPCs发生细胞内在应激重编程。
 
高糖暴露可增加人CD34⁺HSPCs的ROS生成,并伴随p21和p27表达升高、增殖能力下降及核因子κB相关促炎转录程序激活;此外,高血糖还可扰乱HSCs的AKT-FOXO调控轴,并在HPCs模型中增强机制性雷帕霉素靶蛋白复合物1相关信号。与上述应激重编程相一致,糖尿病小鼠骨髓HSPCs可在转录层面呈现髓系分化预编程,其髓系祖细胞生成单核细胞的能力增强;此外,高血糖可通过S100A8/A9-RAGE信号轴促进CMPs扩增及炎症性Ly6Chi单核细胞输出,从而为糖尿病相关慢性炎症持续提供细胞来源。
 
出自《糖尿病驱动的造血重塑与代谢记忆》作者武艺雯,董芳,胡晓霞。