综述：脂肪源性干细胞的多组学特征与表观遗传修饰

　　本综述系统阐述了脂肪源性干细胞（ADSCs）的多组学（转录组、蛋白质组、脂质组）特征及其表观遗传调控机制（DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA），揭示了ADSCs分化潜能（成脂/成骨/神经等）的分子基础，为再生医学中细胞命运精准调控提供了前沿视角和潜在靶点。

　　

Omics Characteristics and Epigenetic Modifications of Adipose-Derived Stem Cells

Introduction

脂肪源性干细胞（ADSCs）作为多能干细胞，具有自我更新和分化为多种细胞谱系的能力，包括脂肪细胞、成骨细胞、神经元和平滑肌细胞，在组织再生中展现出巨大潜力。近年来，多组学技术的进步通过转录组、蛋白质组和脂质组分析深化了我们对ADSC分子特征的理解。此外，表观遗传修饰——在不改变DNA序列的情况下介导基因表达的可遗传变化——在ADSC的多系分化过程中扮演关键角色。

Omics-based analyses characterize ADSC features in transcriptome, proteome and lipidome

组学研究从转录组、蛋白质组和脂质组维度全面描绘了ADSC的特征。例如，单细胞RNA测序（scRNA-seq）揭示了ADSC群体的高度异质性，不同亚群具有独特的标记基因表达和分化潜能。比较分析显示，ADSC与骨髓源性干细胞（BMSCs）等其他干细胞共享部分间充质谱系核心签名（如THY1/CD90、NT5E/CD73），但也存在显著差异：ADSC上调基因多与肌生成相关（如FN1、SPP1、VEGFA），而BMSCs则富集于血管生成和骨生成相关通路。

肥胖和性别显著影响ADSC的转录组：肥胖患者皮下ADSC中促 adipogenic 和促炎信号基因上调；雄性小鼠ADSC高表达Hox(abc)1–8并增强RAAS信号，而雌性则高表达Hox(acd)9–13和神经发育相关基因（如ANKK1）。

蛋白质组分析表明，ADSC具有较高的基础代谢活性，富集于生物氧化和核苷碱基合成通路，而BMSCs则突出于细胞外基质（ECM）组织。ADSC来源的外泌体携带免疫调节相关蛋白，反映其源细胞的信号主导途径。缺氧条件下（1% O₂），猪ADSC上调糖酵解蛋白（ALDOC、GAPDH、PGK1等）和机械转导蛋白（MAPK1、ZYX），适应低氧环境。

脂质组研究仍以描述性为主。ADSC具有独特且多样的磷脂谱，如磷脂酰甘油（PG）40:7和磷脂酰乙醇胺（PE）O-36:3为其特有。兔ADSC与肌肉干细胞（MDSC）相比，在未分化状态下富含N-酰基磷脂酰乙醇胺（NAPE）、磷脂酰丝氨酸（PS）和PE特定物种，这些脂质涉及膜完整性、自噬和线粒体生物发生。

Epigenetic regulations in ADSCs

表观遗传机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA（如microRNA），共同调控ADSC的分化。

Epigenetic control of ADSC adipogenesis

DNA甲基化水平与成脂分化能力负相关：天花板培养来源的前脂肪细胞（ccdPAs）具有更低的PPARγ、FABP4和LEP基因启动子CpG甲基化和更高的H3K4me3富集。ZNF521通过抑制EBF1/TET2通路促进DNA甲基化，从而抑制成脂分化。2型糖尿病（T2D）患者的ADSC表现出独特的“代谢记忆”DNA甲基化模式，影响胰岛素抵抗和免疫过程基因。肥胖相关肥厚性脂肪组织显示CpG甲基化增加，涉及胰岛素抵抗和脂解相关基因。

组蛋白修饰如H2B O-GlcNAcylation介导AMPKα1对IDH2表达的正向效应，促进棕色脂肪生成。组蛋白乙酰酶抑制剂C646意外提升H3K9乙酰化和TIP60/PCAF表达，促进成脂。腹部与臀股脂肪库的ADSC显示组蛋白标记（H3K4me3、H3K27me3等）的差异富集，影响库特异性基因（如INHBA、TIMP1）表达。三维染色质构象分析进一步发现增强子-启动子环路（如HOXA、BDNF、IL33）调控库特异性分化。

microRNA中，miR-27b、miR-138通过靶向LPL抑制成脂，miR-27a-3p/b-3p介导维生素D₃的抗成脂效应。miR-138还靶向EID-1核心gulator。反之，miR-30c通过共抑制PAI-1（SERPINE1）和ALK2（ACVR1）促进成脂。

Epigenetic control of ADSC osteogenesis

TET介导的DNA去甲基化（5mC→5hmC）促进成骨：TET1/2上调增强成骨基因表达，TET2缺失小鼠骨密度降低。糖尿病骨质疏松（DOP）环境通过Dnmt3a升高抑制Wnt/β-catenin信号，而Dnmt3a下调可挽救成骨潜能。LncRNA-AK137033通过调节sFrp2启动子甲基化抑制Wnt通路。衰老ADSC的5hmC水平和成骨能力下降，5-氮杂胞苷处理可提升TET2/TET3表达和成骨分化。

组蛋白甲基转移酶EZH2（催化H3K27me3）抑制成骨，而其抑制则激活细胞周期抑制蛋白和ECM生产。组蛋白乙酰化如H3K18ac（由p300催化）促进成骨基因转录，HDAC抑制剂MI192增强RUNX2、COL1、OCN表达和矿化。机械拉伸和基质刚度通过降低DNA甲基化（如GNASXL启动子）和上调组蛋白去甲基酶KDM3B促进成骨。TiO₂纳米管通过激活H3K4甲基化、降低H3K9甲基化和增强乙酰化促进成骨。

非编码RNA中，lncRNA-PAGBC作为miR-133b的海绵解除对Runx2的抑制；miR-375通过靶向DEPTOR和YAP1激活Akt信号；miR-4699抑制DKK1和TNFSF11；miR-26a靶向GSK3β；miR-196a可能通过抑制HOXC8促进成骨。反之，miR-100靶向BMPR2，miR-24-3p靶向TRIB3，miR-137靶向NOTCH1和LGR4并刺激RANKL，均抑制成骨。

MicroRNAs that simultaneously affect ADSC adipogenesis and osteogenesis

部分miRNA双向调控谱系抉择：miR-22抑制成脂但促进成骨；miR-21通过抑制SPRY2增强ERK-MAPK信号，促进 both 分化；miR-17-5p和miR-106a靶向BMP2，抑制成骨（下调TAZ、MSX2、Runx2）但促进成脂（上调C/EBPα、PPARγ）。

Epigenetic modifications on other differentiation pathways and functions of ADSCs

ADSC亦具神经分化潜能：NES增强子去甲基化和组蛋白标记动态变化（H3K4me3、H3K9me3、H3K27me3）调控其表达。HDAC5和H3K9me3在球体形成和神经分化末期起主要作用。Hoxa-5去甲基化及其过表达诱导神经元分化。miR-124靶向RHOA促进神经转分化标记（NSE、Tuj-1、GFAP）表达。GDNF过表达通过上调Mta1和Hes1促进许旺样细胞分化，可能助力神经再生。

平滑肌分化中，TGF-β1和miR-378a-3p模拟物诱导代谢重编程（线粒体电位升高、胆固醇增加）；miR-145通过下调KLF4增强平滑肌基因表达。

肝向分化时，let-7f抑制肝细胞标记（HNFα、ALB、AFP）表达，而其抑制则促进分化。miR-27b增强肝分化并抑制炎症和纤维化。

免疫调节方面，DNA去甲基剂5-氮杂-2′-脱氧胞苷（5-aza-dC）上调HLA-G1/G3表达，可能增强ADSC的免疫抑制能力。

Epigenetic modifications in senescence and apoptosis of ADSCs

体外扩增引发ADSC衰老，伴随重复性DNA甲基化变化和抑制性组蛋白标记（H3K9me3增加、H3K4me3减少）。5-氮杂胞苷处理可逆转衰老表型：降低氧化应激、DNA甲基化和ROS，提升SOD活性和BCL-2/BAX比。缺氧预处理通过降低全局5hmC水平改善动脉狭窄模型猪ADSC的功能。

miR-486-5p通过靶向SIRT1诱导复制性衰老，抑制增殖和分化；抑制miR-34a则通过激活SIRT1减少衰老。miR-301a通过下调ASK1减弱移植后凋亡，提升细胞治疗疗效。

Summary and Discussion

ADSC的可塑性受到表观遗传网络的精密调控，该网络整合内在程序与外部信号（如年龄、代谢状态、物理刺激），决定细胞命运。库特异性、代谢记忆和表观遗传设定点（epigenetic setpoint）概念凸显了个性化治疗的必要性。未来需借助单细胞多组学和AI整合分析破解组合式表观遗传密码，并探索代谢-表观遗传crosstalk（如底物可用性调控修饰酶活）这一新范式。最终，通过表观遗传调控（如去甲基化药物、miRNA靶向）优化ADSC功能将推动再生医学的精准应用。