Microenvironmental factors such as oxygen concentration mediate key effects on the biology of mesenchymal stromal cells (MSCs). Herein, we performed an in-depth characterization of the metabolic behavior of MSCs derived from the placenta, umbilical cord, and adipose tissue (termed hPMSCs, UC-MSCs, and AD-MSCs, respectively) at physiological (hypoxic; 5% oxygen [O 2 ]) and standardized (normoxic; 21% O 2 ) O 2 concentrations using chemical isotope labeling liquid chromatography-mass spectrometry. 12 C- and 13 C-isotope dansylation (Dns) labeling was used to analyze the amine/phenol submetabolome, and 2574 peak pairs or metabolites were detected and quantified, from which 52 metabolites were positively identified using a library of 275 Dns-metabolite standards; 2189 metabolites were putatively identified. Next, we identified six metabolites using the Dns library, as well as 14 hypoxic biomarkers from the human metabolome database out of 96 altered metabolites. Ultimately, metabolic pathway analyses were performed to evaluate the associated pathways. Based on pathways identified using the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, we identified significant changes in the metabolic profiles of MSCs in response to different O 2 concentrations. These results collectively suggest that O 2 concentration has the strongest influence on hPMSCs metabolic characteristics, and that 5% O 2 promotes arginine and proline metabolism in hPMSCs and UC-MSCs but decreases gluconeogenesis (alanine-glucose) rates in hPMSCs and AD-MSCs. These changes indicate that MSCs derived from different sources exhibit distinct metabolic profiles.

中文翻译：

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使用化学同位素标记液相色谱-质谱法表征缺氧对来自三种组织来源的间充质基质细胞代谢谱的影响

氧浓度等微环境因素对间充质基质细胞 (MSC) 的生物学有关键影响。在此，我们对源自胎盘、脐带和脂肪组织的 MSC（分别称为 hPMSC、UC-MSC 和 AD-MSC）在生理条件下（缺氧；5% 氧气）的代谢行为进行了深入表征。 O 2 ]) 和标准化（常氧；21% O 2 ）O 2 浓度，使用化学同位素标记液相色谱-质谱法。使用 12 C 和 13 C 同位素丹磺酰化 (Dns) 标记分析胺/苯酚亚代谢组，检测并定量了 2574 个峰对或代谢物，使用 275 个 Dns 代谢物标准库从中鉴定了 52 种代谢物; 推定鉴定了 2189 种代谢物。下一个，我们使用 Dns 文库鉴定了 6 种代谢物，以及来自人类代谢组数据库的 96 种改变的代谢物中的 14 种缺氧生物标志物。最后，进行代谢途径分析以评估相关途径。基于使用京都基因和基因组百科全书确定的途径，我们确定了响应不同 O 2 浓度的 MSCs 代谢谱的显着变化。这些结果共同表明 O 2 浓度对 hPMSCs 代谢特征的影响最强，5% O 2 促进 hPMSCs 和 UC-MSCs 中的精氨酸和脯氨酸代谢，但降低 hPMSCs 和 AD-MSCs 中的糖异生（丙氨酸-葡萄糖）率。这些变化表明来自不同来源的 MSCs 表现出不同的代谢特征。以及来自人类代谢组数据库的 96 种改变的代谢物中的 14 种缺氧生物标志物。最后，进行代谢途径分析以评估相关途径。基于使用京都基因和基因组百科全书确定的途径，我们确定了响应不同 O 2 浓度的 MSCs 代谢谱的显着变化。这些结果共同表明 O 2 浓度对 hPMSCs 代谢特征的影响最强，5% O 2 促进 hPMSCs 和 UC-MSCs 中的精氨酸和脯氨酸代谢，但降低 hPMSCs 和 AD-MSCs 中的糖异生（丙氨酸-葡萄糖）率。这些变化表明来自不同来源的 MSCs 表现出不同的代谢特征。以及来自人类代谢组数据库的 96 种改变的代谢物中的 14 种缺氧生物标志物。最后，进行代谢途径分析以评估相关途径。基于使用京都基因和基因组百科全书确定的途径，我们确定了响应不同 O 2 浓度的 MSCs 代谢谱的显着变化。这些结果共同表明 O 2 浓度对 hPMSCs 代谢特征的影响最强，5% O 2 促进 hPMSCs 和 UC-MSCs 中的精氨酸和脯氨酸代谢，但降低 hPMSCs 和 AD-MSCs 中的糖异生（丙氨酸-葡萄糖）率。这些变化表明来自不同来源的 MSCs 表现出不同的代谢特征。进行代谢途径分析以评估相关途径。基于使用京都基因和基因组百科全书确定的途径，我们确定了响应不同 O 2 浓度的 MSCs 代谢谱的显着变化。这些结果共同表明，O 2 浓度对 hPMSCs 代谢特征的影响最强，5% O 2 促进 hPMSCs 和 UC-MSCs 中的精氨酸和脯氨酸代谢，但降低 hPMSCs 和 AD-MSCs 中的糖异生（丙氨酸-葡萄糖）率。这些变化表明来自不同来源的 MSCs 表现出不同的代谢特征。进行代谢途径分析以评估相关途径。基于使用京都基因和基因组百科全书确定的途径，我们确定了响应不同 O 2 浓度的 MSCs 代谢谱的显着变化。这些结果共同表明 O 2 浓度对 hPMSCs 代谢特征的影响最强，5% O 2 促进 hPMSCs 和 UC-MSCs 中的精氨酸和脯氨酸代谢，但降低 hPMSCs 和 AD-MSCs 中的糖异生（丙氨酸-葡萄糖）率。这些变化表明来自不同来源的 MSCs 表现出不同的代谢特征。我们发现 MSCs 的代谢谱在响应不同的 O 2 浓度时发生了显着变化。这些结果共同表明 O 2 浓度对 hPMSCs 代谢特征的影响最强，5% O 2 促进 hPMSCs 和 UC-MSCs 中的精氨酸和脯氨酸代谢，但降低 hPMSCs 和 AD-MSCs 中的糖异生（丙氨酸-葡萄糖）率。这些变化表明来自不同来源的 MSCs 表现出不同的代谢特征。我们发现 MSCs 的代谢谱在响应不同的 O 2 浓度时发生了显着变化。这些结果共同表明 O 2 浓度对 hPMSCs 代谢特征的影响最强，5% O 2 促进 hPMSCs 和 UC-MSCs 中的精氨酸和脯氨酸代谢，但降低 hPMSCs 和 AD-MSCs 中的糖异生（丙氨酸-葡萄糖）率。这些变化表明来自不同来源的 MSCs 表现出不同的代谢特征。