目前许多研究认为多潜能干细胞（PSCs）主要通过糖酵解途径维持细胞增殖，乳酸产量高、耗氧量低、产能少，而分化后的细胞主要依赖氧化磷酸化提供能量 (图 1)。研究表明 PSCs 也利用葡萄糖通过磷酸戊糖途径产生代谢产物合成核酸和脂质，而且其分化前调控糖酵解和磷酸戊糖代谢途径的相关基因相对于体细胞表达较高， 进一步说明糖酵解是 PSCs 能量代谢的主要特征。为了阐明 PSCs 依赖糖酵解供能的代谢机制，许多学者对其进行大量的研究。

　　例如，研究发现 PSCs 乳酸脱氢酶、 己糖激酶等调控糖酵解代谢相关的酶表达量较高，且 mTOR 和 PI3K 信号调控了这些酶的表达 。 Zhang 等认为 PSCs 解偶联蛋白表达增加抑制了丙酮酸转运至线粒体的氧化代谢，促进了糖酵解。Prigione 等发现，PSCs 缺氧诱导因子 1α诱导了丙酮酸脱氢酶激酶 1 表达， 抑制了丙酮酸脱氢酶的活性，使丙酮酸氧化为乙酰辅酶A 的量下降，导致三羧酸循环代谢能力下降，乳酸产量增加，同时丙酮酸激酶 2 表达量较高，促进了磷酸烯醇丙酮酸向丙酮酸转化，进一步增强糖酵解的代谢能力。 但目前关于 PSCs 依赖糖酵解代谢的机制尚不十分明确，仍需深入研究。
　　尽管 PSCs 主要利用糖酵解代谢产能， 但其仍保持较低的氧化代谢能力，可以提供一些代谢产物用于生物合成或作为酶的底物和共激活因子调控表观遗传修饰。能量代谢底物在线粒体内代谢产生乙酰辅酶 A 进入三羧酸循环，其中间代谢产物 α 酮戊二酸、柠檬酸等能够合成脂肪酸和氨基酸促进 PSCs增殖；其中 α 酮戊二酸是 Fe2+ 依赖的 Jumonji 类组蛋白去甲基化酶和 TET 蛋白家族 DNA 去甲基化酶的共激活因子，调控了 PSCs 的表观修饰，柠檬酸进入细胞质后在ATP-柠檬酸裂解酶作用下转变成乙酰辅酶 A(细胞质内乙酰辅酶 A 的主要来源)，进入细胞核后能够使组蛋白乙酰化。
　　另外，PSCs线粒体呼吸链复合体装配与体细胞相似，且一直具有代谢功能，但 PSCs 呼吸链复合体偶联作用较差，产生较低水平的活性氧（ROS），这不仅能够抑制干细胞的分化和基因组的破坏， 而且可能有利于维持 PSCs 多能性。Sirtuin 蛋白家族是重要的蛋白去乙酰化酶，对细胞内的氧化还原状态非常敏感，细胞内 NAD+ /NADH 比例增加能够激活 Sirtuin 蛋白。目前研究已证明，线粒体三羧酸循环和氧化磷酸化代谢调节了细胞内 NAD + /NADH 平衡状态，通过影响 Sirtuin 蛋白的活性调控了组蛋白的乙酰化。
　　此外，葡萄糖、脂肪酸及一些氨基酸在线粒体内代谢产生的乙酰辅酶 A 被转运至胞质，进入细胞核后能够增加组蛋白乙酰化。氨基酸在线粒体内代谢后产生的 S-腺苷甲硫氨酸是 DNA 甲基化的供体，在诱导多能性干细胞（iPSCs）内含量较高。综上所述，线粒体相关的代谢产物可能广泛参与了 PSCs 基因组及表观组的调控，影响 PSCs 的基因表达。
　　来源：北京标准物质网