原代人类成纤维细胞中肾上腺素能信号传导的能量代价|||北京沫之东生物技术有限公司

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应激涉及细胞、生理和情绪过程的激活，而这些过程都需要消耗能量——在生物学中，没有任何东西是“免费的”。在哺乳动物中，应激反应涉及多种激素的释放，包括去甲肾上腺素（NE），其会增加能量消耗。为了在一个简单的细胞系统中量化NE信号传导的能量代价，我们研究了肾上腺素能信号在原代人类成纤维细胞中的剂量（0–10 M NE）和时间依赖性（最长10小时）效应。采用细胞外通量分析连续测定氧耗率（OCR，反映线粒体产生的ATP）和细胞外酸化率（ECAR，反映糖酵解产生的ATP），从而估算ATP周转率，进而评估细胞能量消耗。在最初18分钟内（早期阶段），糖酵解最高增加47%，而呼吸下降2–5%。在低浓度NE条件下，这两个参数在1–2小时内恢复正常。随后出现氧化磷酸化（OxPhos）增强，在2–6小时达到峰值，增幅约为9–12%（中期或晚期阶段）。这些分钟至小时尺度的数据揭示了NE如何在时间动态上增加成纤维细胞的能量消耗。使用寡霉素或piericidin A阻断OxPhos后，NE加入后的OxPhos变化被完全消除，而糖酵解反应得以保留。从培养基中去除葡萄糖显著减弱了NE诱导的ECAR绝对升高，转而增强了OxPhos，揭示了成纤维细胞中的代谢灵活性。最后，在线粒体氧化磷酸化受遗传缺陷损害的细胞中，NE驱动的代谢反应减弱了50%，这与线粒体疾病中存在能量约束的观点一致。总之，我们解析了原代人类成纤维细胞中NE驱动的高代谢状态相关的动态过程及其灵活的生物能量学重新校准。描绘这些重新校准在人类体内的性质和幅度，将有助于推进我们对慢性应激损害健康背后潜在能量驱动力的理解。

martin.picard{at}columbia.edu

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应激涉及细胞、机体生理和情绪过程的激活，而这些过程都需要能量代价——在生物学中没有任何事情是“免费的”。在哺乳动物中，应激反应涉及激素释放，包括去甲肾上腺素（NE），其会增加能量消耗。为了在一个简单的细胞系统中定量分析 NE 信号传导的能量代价，我们研究了原代人类成纤维细胞中肾上腺素能信号传导的剂量（0–10 μM NE）和时间依赖性（最长 10 小时）效应。我们利用细胞外通量分析连续测量氧耗率（OCR，反映线粒体产生的 ATP）和细胞外酸化率（ECAR，反映糖酵解产生的 ATP），从而估算 ATP 周转率，进而评估细胞能量消耗。在最初的 18 分钟内（早期阶段），糖酵解增加最高达 47%，而呼吸下降 2–5%。对于低浓度 NE，这两个参数在 1–2 小时内恢复正常。随后出现氧化磷酸化（OxPhos）升高，在 2–6 小时达到约 9–12% 的峰值（中期或晚期阶段）。这些以分钟到小时为尺度的数据揭示了 NE 如何通过时间动态变化增加成纤维细胞能量消耗。使用寡霉素或 piericidin A 阻断 OxPhos 后，NE 添加后的 OxPhos 变化被完全消除，而糖酵解反应得以保留。从培养基中去除葡萄糖显著减弱了 NE 诱导的 ECAR 绝对升高，转而增加了 OxPhos，揭示了成纤维细胞中的代谢灵活性。最后，存在线粒体 OxPhos 受损遗传缺陷的细胞表现出约 50% 的 NE 驱动代谢反应减弱，这与线粒体疾病中存在能量约束的观点一致。总之，我们解析了原代人类成纤维细胞中与 NE 驱动高代谢相关的动态过程及灵活的生物能量学再校准。在人体中描绘这些再校准的性质和幅度，将有助于推进我们对应激慢性化损害健康背后潜在能量驱动力的理解。

利益冲突声明

脚注

https://columbia-picard.shinyapps.io/shinyapp-Lifespan_Study/

已声明的资助信息

NIH Common Fund， https://ror.org/001d55x84 ，R35GM119793 ，R01AG066828 ，R01AG086764

Wharton Fund

Baszucki Group

版权

持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。

本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议公开提供。

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发布于 2026 年 7 月 10 日。

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