撰文 | 漓
血液裡不同譜系的細胞如紅細胞、B細胞、T細胞、單核細胞等等均是來自於造血幹細胞。為了維持機體對於這些譜系細胞的大量需求，造血幹細胞需要維持自我更新與分化的平衡。當機體失血時，造血幹細胞在接收到訊號後會迅速分化出紅細胞以補充血液裡紅細胞；當機體被感染時，造血幹細胞也會分化出白細胞來應對感染。
代謝對於細胞至關重要，造血幹細胞也需要在糖酵解和氧化磷酸化中維持著平衡。在靜息狀態下，造血幹細胞線粒體活性低，需要無氧糖酵解來維持自身對能量的需求。在應激條件下，造血幹細胞線粒體活性增加，需要依賴氧化磷酸化來提供能量。這一能量轉化可以保證造血幹細胞擴增和分化過程中對能量的需求。脂肪也可以作為能量來源，原始造血幹細胞以及多系潛能祖細胞都可以利用脂肪來產生能量，已有研究證明抑制脂肪氧化可以減少這些細胞的乾性和分化潛能。那麼脂肪是否也與機體感染下的造血幹細胞分化有關係呢？
2021年12月8日，英國University of East Anglia的Stuart A. Rushworth和Kristian M. Bowles以及Quadram Institute的Naiara Beraza合作在Nature Communications期刊上發表文章Free fatty-acid transport via CD36 drives β oxidation-mediated hematopoietic stem cell response to infection，向我們揭示了造血幹細胞如何利用脂肪來抵抗感染。
研究人員首先利用沙門氏菌（S. typhimurium）或LPS處理小鼠後發現血清中游離脂肪酸水平升高，造血幹細胞迴圈加速並且攝入遊離脂肪酸增加，同時MPP以及LSK細胞均表現出遊離脂肪酸攝入增加。
接下來研究人員確定了感染後造血幹祖細胞（HSPC）的代謝狀態，發現氧化磷酸化水平升高而糖酵解並沒有發生改變。為了確認脂肪代謝（脂肪β氧化）是否有參與，研究人員使用了β氧化抑制劑（etomoxir，Eto，其作用靶點為CPT1）處理了分離出的LSK細胞，發現其可以抑制感染條件下的LSK細胞的氧消耗率（OCR），敲低CPT1A則會導致在面對LPS感染時HSC擴增受到抑制。這一結果證明了HSC在面對感染時，需要脂肪β氧化來維持自己的擴增。
有多個膜蛋白與細胞攝取脂肪有關，比如CD206，CD36，FABP，FATP等，研究人員進行了篩查，同時結合CD36抑制劑和敲除小鼠模型確定了CD36在造血幹細胞攝入遊離脂肪酸中的關鍵作用。
總之，這一研究揭示造血幹祖細胞在面臨機體受到感染時，會透過CD36攝入遊離脂肪酸，從而將代謝由糖酵解轉變為β氧化，從而擴增和分化產生大量的免疫細胞以抑制感染。
原文連結：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-27460-9.pdf
