内源性亚精胺生物合成参与小鼠胎肝巨核细胞生成与血小板产生

《Platelets》：Endogenous spermidine biosynthesis contributes to fetal liver megakaryopoiesis and platelet production in mice

　　

代谢调控日益被认为是巨核细胞发育与血小板产生的重要决定因素，然而来自不同发育阶段和组织起源的原代巨核细胞的代谢物水平特征仍不完全明确。研究人员利用微尺度靶向代谢组学对从小鼠肝脏和骨髓分离的原代巨核细胞进行谱分析。该分析揭示两个巨核细胞群体间存在不同的代谢组学特征，并鉴定出亚精胺（spermidine, SPD）和赖氨酸为肝源巨核细胞中富集的代谢物。功能分析显示，在测试条件下，亚精胺而非赖氨酸在体外促进胎肝源巨核细胞生成和类血小板颗粒（platelet-like particle, PLP）形成，而在成年骨髓源培养中未观察到这些效应。母代膳食亚精胺补充在体内增加胎肝巨核细胞生成和胎儿血小板产生，对母代骨髓巨核细胞生成的可检测效应有限。单细胞转录组学分析和药理扰动进一步将内源性亚精胺生物合成与胎肝巨核细胞生成联系起来。抑制Odc1或Amd1降低细胞内亚精胺水平，损害胎肝源巨核细胞分化和类血小板颗粒形成，外源亚精胺部分挽救DFMO诱导的缺陷。总之，这些发现界定了小鼠肝源和骨髓源巨核细胞的独特代谢特征，并支持内源性亚精胺生物合成在胎肝巨核细胞生成和血小板产生中的作用。

研究背景与立项依据：巨核细胞（megakaryocyte, MK）通过核内有丝分裂、胞质成熟和前血小板形成产生血小板，对止血、血栓形成、血管修复和免疫调节至关重要。细胞代谢已成为造血细胞命运与功能的主动调控者，葡萄糖、脂质、氨基酸等代谢途径均被报道参与巨核细胞生物学；然而原代MK因罕见、体积大且脆弱，其代谢组学特征长期未被系统定义，尤其肝源（胎肝）与骨髓（BM）源MK在代谢物水平的差异几乎未知。鉴于胎肝与成年BM MK在大小、倍性、增殖能力和产板效率上存在发育异质性，研究人员开展本研究以从代谢视角解释这种差异。

论文发表于《Platelets》，通过微尺度靶向代谢组学、体外分化培养、母代膳食干预体内模型、公共单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集再分析（GSE152574）及药理抑制（DFMO抑制Odc1、SAM-486A抑制Amd1）等技术，样本来源于E15.5胎肝与8周龄小鼠BM的原代CD41⁺CD42d⁺ MK及相应造血祖细胞。关键方法概括为：①流式分选获得高纯度原代MK进行靶向定量代谢组学（覆盖氨基酸、碳代谢物、核苷酸、单糖、脂质五类）；②胎肝与BM祖细胞体外TPO诱导分化并施加SPD/赖氨酸/抑制剂处理；③母代孕前7天至E15.5饮水补充0.5 mg/mL SPD的体内干预；④基于GSE152574的Seurat重分析计算SPD合成评分与Odc1表达；⑤ELISA定量胞内SPD及流式定量CD41⁺CD42d⁺比例与PLP。

研究结果：

Metabolomic profiling reveals spermidine and lysine enrichment in liver-derived megakaryocytes：研究人员对肝源与BM源CD41⁺CD42d⁺ MK进行微尺度靶向代谢组学，OPLS-DA与limma差异分析（VIP>1、|FC|>1.5、p<0.05）锁定SPD与赖氨酸在肝源MK显著富集，确认两群体代谢轮廓分离。

Spermidine selectively promotes fetal liver-derived megakaryopoiesis and PLPs formation：体外分化显示SPD以剂量依赖（0.1–1 μM）提升胎肝祖细胞CD41⁺CD42d⁺比例及成熟MK生成PLP的比例与绝对数，赖氨酸无效；同条件成年BM源培养无显著变化，表明SPD效应具有胎肝来源选择性。

Maternal dietary spermidine supplementation promotes fetal liver megakaryopoiesis and platelet production in vivo：母代饮水中补SPD使E15.5胎肝SPD水平升高，免疫荧光与流式显示胎肝CD41⁺ MK密度及CD41⁺CD42d⁺比例上升，胎儿外周血血小板计数与噻唑橙阳性网织血小板比例增加；母代BM MK比例与母代血小板计数无显著改变。

Endogenous spermidine biosynthesis contributes to fetal liver-derived megakaryocyte differentiation and PLPs formation：scRNA-seq再分析示胎肝MK的SPD合成评分及Odc1表达高于BM MK，Odc1与MK发育基因集相关性最强；DFMO或SAM-486A降低胞内SPD、减少CD41⁺CD42d⁺比例与PLP产出且不伴明显凋亡；外源SPD部分挽救DFMO表型。

讨论与结论翻译：研究人员在讨论中指出，代谢差异反映组织起源与发育背景不同；多胺代谢与分化过程相关，但SPD并非所有MK的通用增强子，而是对胎肝语境更显著。内源性SPD合成经Odc1/Amd1关联胎肝巨核细胞生成，但需基因敲除进一步证伪。体内补充还伴随胎肝F4/80⁺巨噬增多与B220⁺ B细胞减少，谱系特异性待研。局限包括缺Odc1/Amd1遗传模型、靶向面板未覆盖全代谢物（尤复杂脂质）。结论部分原文意译：本研究界定小鼠肝源与BM源MK的独特代谢特征，突出SPD为肝源MK富集代谢物；功能与代谢分析支持内源性SPD生物合成参与胎肝巨核细胞生成及血小板相关输出，为理解MK发育差异提供代谢视角。