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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