《Frontiers in Cell and Developmental Biology》:Adiponectin receptor T-cadherin emerges as a novel regulator of adipose stem cell quiescence and adipogenesis
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本研究系统揭示了T-钙黏蛋白(T-cadherin)作为脂肪间充质干细胞(MSCs)中DPP4+祖细胞亚群的关键调控因子,通过单细胞转录组测序(scRNA-seq)、谱系追踪及基因过表达实验,证实T-钙黏蛋白通过上调DPP4表达抑制细胞增殖与成脂分化,维持干细胞静息状态,为肥胖及相关代谢疾病的细胞靶向治疗提供新视角。
脂肪组织中T-钙黏蛋白表达细胞的发现与空间分布
通过人皮下脂肪组织切片免疫荧光染色,发现T-钙黏蛋白广泛表达于血管周围及大脂滴周围间质区域,且与DPP4+细胞存在共定位。定量分析显示,DPP4+/T-钙黏蛋白+双阳性细胞仅占组织总细胞约1%,其分布在不同供体间存在差异,但均集中于网状间质和脂滴相邻区域。
体外培养MSCs中T-钙黏蛋白与DPP4的共表达特征
早期传代(P2–P4)的人脂肪来源MSCs中,T-钙黏蛋白表达呈镶嵌模式,流式细胞术检测显示15%–38%的细胞为T-钙黏蛋白阳性,其中约10%–15%同时表达DPP4。免疫荧光双染进一步验证了T-钙黏蛋白与DPP4在部分MSCs中的共表达,提示其在体外仍保留体内祖细胞标记特征。
成脂诱导下T-钙黏蛋白表达动态变化
scRNA-seq分析显示,在未分化对照组MSCs中,59%的细胞表达T-钙黏蛋白(CDH13基因),而经过4天成脂诱导后,该比例降至34%。RT-qPCR结果同步证实,成脂诱导第4天时T-钙黏蛋白mRNA水平下降约5倍,并于第10天维持低表达。这表明成脂分化进程中T-钙黏蛋白表达整体下调,但仍存在少量持续表达该蛋白的细胞亚群。
高表达T-钙黏蛋白的MSCs亚群具干细胞特性
整合scRNA-seq数据聚类分析发现,高表达CDH13与DPP4的细胞主要富集于Cluster 3,该集群同时高表达Notch1/3、Wnt通路基因、CD90、PDGFR等干细胞相关标记。热图分析进一步揭示,高CDH13表达细胞中多能性基因(如NANOG、SOX2)表达水平显著高于低表达组,且该特征在成脂诱导后仍得以维持。
T-钙黏蛋白过表达对DPP4及细胞增殖的调控
通过慢病毒载体过表达T-钙黏蛋白后,Western blot与RT-qPCR检测到DPP4蛋白及mRNA水平显著升高。细胞增殖实验显示,过表达T-cadherin的MSCs增殖活性显著低于对照组,大部分细胞停滞于G1期,提示其进入静息状态。
T-钙黏蛋白抑制成脂分化的功能验证
长期活细胞成像追踪显示,在成脂诱导培养基中培养10天后,T-钙黏蛋白过表达细胞(mKate标记)几乎不积累尼罗红染色的脂滴,而相邻未转染细胞分化明显。AI图像分析统计证实,过表达组分化细胞比例仅为1.76%,显著低于对照组(4.23%–12.75%)。Western blot检测早期成脂标记CEBP Beta在过表达组中表达亦显著降低。
伪时序轨迹揭示T-钙黏蛋白+细胞不参与成脂分化路径
Slingshot伪时序分析构建了从Cluster 0(纤维细胞/细胞周期相关)向Cluster 1(前脂肪细胞)的分化路径。Cluster 3(高表达CDH13/DPP4)位于独立分支,与成脂主流路径分离,提示该亚群倾向于维持干细胞特性而非参与脂肪生成。
讨论:T-钙黏蛋白-DPP4轴调控脂肪祖细胞命运
本研究提出T-钙黏蛋白作为DPP4+祖细胞的上游调控因子,通过维持细胞静息状态和抑制成脂分化,参与脂肪组织干细胞巢的稳态维持。其与HMW脂联素(adiponectin)的受体功能可能形成反馈调节环路,在代谢疾病中具有潜在靶向价值。