ABSTRACT

High viability and further adipogenic differentiation of adipose-derived stem cells (ADSCs) are fundamental for engraftment and growth of the transplanted adipose tissue. It has been demonstrated that extracellular matrix (ECM) regulates cell proliferation and differentiation by interacting with ERK1/2 signalling pathway. In this study, we prepared autologous decellularized extracellular matrix (d-ECM) and explored its effect on the proliferation and adipogenic ability of ADSCs in low serum culture. We found that 2% foetal bovine serum (FBS) in growth medium inhibited cell viability and DNA replication, and decreased mRNA and protein levels of PPARγ and C/EPBα compared with 10% FBS. Correspondingly, after 14-days adipogenic induction, cells cultured in 2% FBS possessed lower efficiency of adipogenesis and expressed less adipocyte differentiation markers ADIPOQ and aP2. On the contrary, the d-ECM-coated substrate continuously promoted the expression of PPARγ, and regulated the phosphorylation of ERK1/2 in different manners during differentiation. Pretreatment with ERK1/2 inhibitor PD98059 neutralized the effects of d-ECM, which suggested d-ECM might regulate the adipogenesis of ADSCs through ERK1/2-PPARγ pathway. In addition, d-ECM was revealed to regulate the transcription and expression of stemness-associated genes, such as OCT4, NANOG and SOX2, in the undifferentiated ADSCs, which might be related to the initiation of differentiation.

摘要

脂肪干细胞 (ADSCs) 的高活力和进一步成脂分化是移植脂肪组织植入和生长的基础。已经证明细胞外基质 (ECM) 通过与 ERK1/2 信号通路相互作用来调节细胞增殖和分化。在本研究中，我们制备了自体脱细胞细胞外基质 (d-ECM)，并探讨了其对低血清培养中 ADSCs 增殖和成脂能力的影响。我们发现，与 10% FBS 相比，生长培养基中 2% 胎牛血清 (FBS) 抑制细胞活力和 DNA 复制，并降低 PPARγ 和 C/EPBα 的 mRNA 和蛋白质水平。相应地，经过 14 天的成脂诱导，在 2% FBS 中培养的细胞具有较低的脂肪生成效率并且表达较少的脂肪细胞分化标志物 ADIPOQ 和 aP2。相反，d-ECM包被的底物持续促进PPARγ的表达，并在分化过程中以不同方式调节ERK1/2的磷酸化。用 ERK1/2 抑制剂 PD98059 预处理中和了 d-ECM 的作用，这表明 d-ECM 可能通过 ERK1/2-PPARγ 途径调节 ADSCs 的脂肪生成。此外，d-ECM 被揭示在未分化的 ADSC 中调节干细胞相关基因的转录和表达，如 OCT4、NANOG 和 SOX2，这可能与分化的起始有关。并在分化过程中以不同方式调节 ERK1/2 的磷酸化。用 ERK1/2 抑制剂 PD98059 预处理中和了 d-ECM 的作用，这表明 d-ECM 可能通过 ERK1/2-PPARγ 途径调节 ADSCs 的脂肪生成。此外，d-ECM 被揭示在未分化的 ADSC 中调节干细胞相关基因（如 OCT4、NANOG 和 SOX2）的转录和表达，这可能与分化的起始有关。并在分化过程中以不同方式调节 ERK1/2 的磷酸化。用 ERK1/2 抑制剂 PD98059 预处理中和了 d-ECM 的作用，这表明 d-ECM 可能通过 ERK1/2-PPARγ 途径调节 ADSCs 的脂肪生成。此外，d-ECM 被揭示在未分化的 ADSC 中调节干细胞相关基因（如 OCT4、NANOG 和 SOX2）的转录和表达，这可能与分化的起始有关。