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循环牵张力通过 ERK 和 p38 通路促进脂肪干细胞的成骨分化

循环牵张力通过 ERK 和 p38 通路促进脂肪干细胞的成骨分化


实验摘要:

本研究旨在阐明细胞外信号调节激酶1/2 (ERK1/2) 和p38 丝裂原活化蛋白激酶通路是否参与将施加在脂肪干细胞 (ASC) 上的机械拉伸转导为细胞内成骨信号,以及所以这两种途径是否都具有时间依赖性特征。


部分实验内容:

大鼠ASCs在成骨培养基中培养72小时,分为三组,即ERK1/2抑制剂处理组、p38抑制剂处理组和对照组。抑制剂处理后,所有细胞在四点弯曲机械加载装置上进行循环拉伸(2000 με,1 Hz)。在六个时间点采集蛋白质和 mRNA 样品:0、15 分钟、30 分钟、1 小时、2 小时和 6 小时。

结果显示,机械拉伸以时间依赖的方式促进 ERK 活性。ERK 活性在 ASC 机械加载 2 小时后达到峰值,磷酸化 ERK 与未磷酸化 ERK (p-ERK/ERK)的比率达到对照组的近 6 倍。所有拉伸处理组中ERK1/2的磷酸化水平显着高于对照组。在拉伸应用前两小时用 10μM U0126处理细胞 完全阻断拉伸诱导的 ERK1/2 的激活,而SB203580不影响 ERK1/2 的磷酸化。

此外,P38的磷酸化以不同的方式受到影响。2 小时和 6 小时的机械加载不会激活 p38 通路,而短时间(15 分钟、30 分钟和 1 小时)的机械加载会显着增加 p38 (p-p38) 的磷酸化水平。p38 活性在 30 分钟时达到峰值。在拉伸应用前两小时用 20uM SB203580 处理细胞,抑制了拉伸诱导的p38的活性 ,而 U0126 不影响 p38 的磷酸化。


部分实验结果:

机械刺激会促进 ERK1/2 和 p38 磷酸化



实验结论:

本研究发现循环牵张力加载促进了 ERK1/2 和 p38 的磷酸化,并且应用 ERK1/2 或 p38 抑制剂有效地阻止了机械拉伸对 ASC 成骨基因的上调。ERK1/2 在牵张力诱导的 BMP-2 和 Runx2 上调的早期和晚期都起作用,而 p38 仅在早期起作用,暗示 ERK1/2 和 p38 通路可能在牵张力诱导的成骨分化中发挥不同的作用,尽管他们都是该过程的积极监管者。


参考文章:Zhang L, Wang Y, Zhou N, Feng Y, Yang X. Cyclic tensile stress promotes osteogenic differentiation of adipose stem cells via ERK and p38 pathways. Stem Cell Res. 2019 May;37:101433. doi: 10.1016/j.scr.2019.101433. Epub 2019 Apr 8. PMID: 31005788.


原文链接:https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/31005788/


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