Studies on gene expression pattern in subcutaneous and visceral adipose tissue derived stromal cells

Abstract

지방조직은 내장지방과 피하지방, 2가지로 나뉜다. 이 두 지방조직은 서로 다른 특징과 질병 위험도를 가지고 있다. 내장지방 비만은 피하지방 비만보다 대사질환에 더 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 여러 연구는 피하지방과 내장지방으로부터 분리한 지방세포와 지방전구세포의 유전자 발현을 분석하였고 해부학적 위치에 따라 다른 유전자 발현을 보였다. 첫번째로, MACS를 이용하여 지방 유래 기질세포를 분리하였다. 유전자 발현을 분석하기 위해 CD31-/CD45- 세포가 분리되었고 배양되었다. 피하지방과 내장지방으로부터 분리된 기질세포의 유전자 발현 분석은 20,313개의 유전자중의 810개의 유전자가 서로 다르게 발현된다는 것을 보여주었다 (P < 0.01). 유의적으로 발현되는 유전자들은 다양한 유전자 ontology에 관련되어있었다. 다르게 발현되는 유전자 가운데, 에너지 대사에 관련된 다섯 개의 유전자에 집중하였다. V-ADSC에서는 TCF21, TM4SF1 이 과발현 되어있었고, 반면에 MMP3는 S-ADSC에서 높게 발현되어있었다. V-ADSC에서 높게 발현된 TCF21, TM4SF1은 잘못 조절된 지방대사와 관련되어 있었지만 S-ADSC에서 발현된 MMP3는 비만을 방지하는 역할에 관련이 있었다. 그 다음으로, 분리된 세포, CD31-/CD45- (ADSC), 의 characterization 이 수행되었다. CD31, CD45, CD34, CD73, CD90, CD105을 사용해 피하지방과 내장지방으로부터 분리된 ADSC의 특징을 조사하였고 지방세포, 조골세포, 연골세포로 분화하는 성질을 평가하였다. 면역표현형은 ADSC가 중간엽 줄기세포의 일반적인 마커들을 갖는 것을 보여주었다. S-ADSC와 V-ADSC 모두 줄기세포의 성질을 보여주는 지방, 조골, 연골세포로 분화되었다. 하지만 증식능과 지방세포로 분화되는 능력은 S-ADSC가 V-ADSC보다 더 뛰어났다. 이 결과는 S-ADSC와 V-ADSC에서의 다른 유전자 발현 패턴을 보이고 피하지방과 내장지방의 본질적인 차이를 설명할 수 있다는 것을 보여준다. 게다가, 에너지 대사에 관련된 유전자들을 고려해볼 때, 피하지방과 내장지방의 지방세포는 그들의 특성에서 근본적으로 차이가 있을 것이다. 지방유래 기질세포의 차이는 분자적 메커니즘을 이해하는데 도움이 될 것이며 더 나아가 대사질환의 치료적 표적을 제공할 수 있을 것이다.

Adipose tissue is divided into two types such as visceral and subcutaneous adipose tissue. Visceral and subcutaneous adipose tissues have different properties and risk of diseases. Visceral obesity is known to be more closely related to metabolic disorder than peripheral obesity. Several studies were performed to analyze gene expression of mature adipocytes and adipocyte precursors from subcutaneous and visceral fat. First, adipose-derives stromal cells (ADSC) were isolated using MACS separation. CD31-/CD45- cells were selected, plated to investigate gene expression of ADSC at passage 2. Gene expression analysis of ADSC from subcutaneous and visceral depots of human was revealed depot-specific differences in expression of multiple genes in 810 of 20,313 genes (P < 0.05). Significantly expressed genes were involved various different gene ontology. Among differentially expressed genes, we focused on five energy-metabolism related genes of S-ADSC and V-ADSC. In V-ADSCs, TCF21 and TM4SF1 were overexpressed, whereas MMP3 was higher in S-ADSC than in V-ADSC. TCF21 and TM4SF1 that highly expressed in V-ADSC were associated with dysregulated lipid metabolism, however MMP3 that overexpressed in S-ADSC have some relationship with protective effect in obesity. We evaluated the characteristics of ADSC isolated from subcutaneous (S-ADSC) and visceral (V-ADSC) fat depots by FACS using CD31, CD45, CD34, CD73, CD90 and CD105 antibodies, and assessed the differentiating potentials of ADSC into adipocyte, osteocyte and chondrocyte. Immunophenotyping showed that MACS separation and plastic culturing selects homogeneous cell populations of ADSC, sharing typical markers of mesenchymal stem cells. Similar to S-ADSC, V-ADSC differentiated in vitro toward adipogenic, osteogenic and chondrogenic lineages, suggesting partially the multipotency of such stem cells. However, S-ADSC had higher proliferation and differentiation potential into adipocytes than V-ADSC. These results indicate that S-ADSC and V-ADSC show distinct patterns of gene expression and may explain intrinsic differences of subcutaneous and visceral fat. Besides, considering expression of energy-metabolism related genes, adipocytes from subcutaneous and visceral depots could be fundamentally the different in their properties. These differences of adipose-derived stromal cells might be helpful to understand molecular mechanism. Furthermore, it could be present therapeutic targets for metabolic disorders.