能量代谢是维持细胞生命活动的基础，而线粒体则是细胞能量代谢的中心。细胞可以通过糖酵解将葡萄糖转化为丙酮酸，并释放少量能量，在此之后，丙酮酸可以进入线粒体，通过氧化磷酸化产生大量能量，而在一些细胞中，丙酮酸不会进入线粒体，而是被转化为乳酸，其中最广为人知的就是肿瘤细胞，肿瘤细胞更倾向于通过糖酵解代谢途径将葡萄糖转化为乳酸，这个现象被称为温伯格效应(Warburg effect)。

成人的造血干细胞（HSC）通常驻留在骨髓中的缺氧微环境中，骨髓中的绝大多数HSC都处于静息休眠状态，这种静止状态对于防止HSC过早耗竭至关重要。只有少部分细胞会在应激条件下被激活，进行自我更新或分化产生成熟血细胞，从而维持造血系统的稳态。通过高通量单细胞代谢组学技术，研究人员发现，静息的HSC主要通过糖酵解提供能量，而在被激活之后，HSC则更多地通过氧化磷酸化来满足增殖所需的能量。

在HSC衰老的过程中，细胞的线粒体功能和细胞的能量代谢模式都会发生变化，在衰老的HSC中，线粒体的质量会显著增加，线粒体中氧化磷酸化的活性也会增加，细胞从依赖糖酵解供能转向依赖氧化磷酸化供能。年轻的HSC对糖酵解的抑制更加敏感，而在老年的HSC中，即使糖酵解被抑制，细胞也可以通过线粒体增强ATP的产出。氧化磷酸化在提供能量的同时，也会产生大量的ROS，这是一种对细胞有害的物质，细胞中的ROS约有90%正是由线粒体产生的。通过同位素对葡萄糖进行标记，研究人员发现，老年的HSC中的磷酸戊糖代谢途径也会被激活，通过这种方法，细胞可以利用葡萄糖产生更多的NADPH，它在细胞抗氧化系统中起着关键作用，虽然老年的HSC通过这种方法增强了对氧化压力的耐受，但是细胞仍然不可避免的受到ROS的影响，过多的ROS是诱导HSC衰老的重要因素。

尿石素A （Urolithin A，UA） 是富含鞣花单宁（如石榴、树莓等）的食物在肠道菌群中代谢产生的化合物。之前的研究发现，尿石素A可以刺激线粒体自噬，清除受损或功能低下的线粒体，并且将秀丽隐杆线虫的寿命延长45%。研究人员用UA在体外对老年的HSC进行短暂处理，即可在一定程度上改善HSC 的衰老表型，而用富含尿石素A的饮食喂养老年小鼠，不仅使老年HSC的血液重建能力得到恢复，还改善了老年小鼠的免疫功能。另一种可以调控线粒体的物质是烟酰胺核糖（Nicotinamide riboside，NR），它是一种被认为具有抗衰老潜力的NAD补充剂。研究表明，NR可以增加线粒体的清除，降低HSC的整体代谢活性，喂食NR显著改善了老年小鼠骨髓细胞组成，并在转录层面使HSC年轻化，NR的效果依赖于持续给药，因为在停止给药之后，细胞又会恢复衰老状态。

毫无疑问，造血干细胞的衰老和线粒体的异常密切相关，增强的线粒体供能一方面赋予了老年HSC更强的代谢适应性，另一方面也增加了细胞的氧化压力，通过调控线粒体的功能，使衰老的HSC恢复到年轻的代谢模式，可能是逆转造血干细胞衰老的一种潜在途径。

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