人脐带间充质干细胞改善小鼠下肢缺血机制的代谢组学分析

作者：周梦蝶; 王赞; 张敏; 李志红; 谢晓云; 朱建华^*

来源：中国普通外科杂志, 2023, 32(12): 1908-1918.

• 外周血管疾病
• 间质干细胞
• 神经酰胺类
• 代谢组学

背景与目的：外周血管疾病（PAD）是因各种原因所致血流灌注不足而引发的疾病，部分患者无法手术。近年来，干细胞移植开始应用于PAD的治疗，并取得了一定的效果。然而目前尚未见其作用机制涉及代谢方面的研究。因此，本研究利用液相色谱-质谱（LC-MS）代谢组学初步探讨人脐带间充质干细胞（HUCMSC）促进下肢缺血组织修复中所涉及的代谢通路与代谢分子，并重点分析酸性鞘磷脂酶（ASM）-神经酰胺（Cer）代谢途径的变化。方法：从人脐带组织中分离获得HUCMSC，培养扩增后用流式细胞术鉴定其表面分子标记。8周龄雄性小鼠（C57BL/6J）采用结扎并离断其左侧下肢股动脉、股静脉的方法制备下肢缺血模型，将造模后的小鼠随机均分为两组，分别于缺血侧下肢局部注射HUCMSC混悬液（HUCMSC组）与PBS （对照组）。分别在术后3、7、14 d，取两组小鼠缺血侧腓肠肌组织，行HE染色与Masson染色，观察两组小鼠缺血肌肉的形态学变化；行LC-MS检测，并结合KEGG数据库分析，比较两组肌肉组织的代谢组学差异。结果：分离获得的HUCMSC高表达CD105、CD90、CD73，低表达HLA-DR、CD14、CD19、CD34。形态学观察显示，与对照组相比，HUCMSC组术后7、14 d肌肉萎缩与纤维化程度均较对照组明显改善。两组术后3、7、14 d的腓肠肌样本的非靶向代谢组学检测共鉴定出687种代谢物，其中脂类相关物质占比最大（34.088%）。负离子模式下检测的差异代谢物共37种，25种上调，12种为下调；在正离子模式下检测的差异代谢物共17种，其中11种上调，6种为下调。与对照组比较，Cer明显下调（FC=0.43），且ASM/Cer通路产物磷脂酰胆碱也明显下降（FC=0.68）。合并两组术后3、7 d的腓肠肌样本的正负离子模式数据后的KEGG通路分析结果显示，差异代谢物主要涉及通路有γ-氨基丁酸能突触、精氨酸/鸟氨酸代谢、矿物质吸收、氧化磷酸化、蛋白质代谢、甘油磷脂代谢、肌动蛋白细胞骨架的调节等。结论：在HUCMSC促进小鼠下肢缺血损伤的修复中，脂类代谢产物的变化发挥了重要作用，其中部分机制可能与HUCMSC抑制ASM/Cer代谢途径有关。

• 单位
  上海健康医学院; 周浦医院; 上海市第十人民医院; 同济大学