Fat Graft Survival Requires Metabolic Reprogramming Toward the Glycolytic Pathway

Abstract

Fat grafts are commonly used as natural fillers in reconstructive and cosmetic surgeries. However, the mechanisms underlying fat graft survival are poorly understood. Here, we performed an unbiased transcriptomic analysis in a mouse fat graft model to determine the underlying molecular mechanisms of free fat graft survival.

We conducted an RNA-sequencing analysis in a mouse free subcutaneous fat graft model on days 3 and 7 after grafting (n = 5). High-throughput sequencing was performed on paired-end reads using NovaSeq6000. The transcript per million values was processed for principal component analysis (PCA), unsupervised hierarchically clustered heat map generation, and a gene set enrichment analysis.

The PCA and heat maps identified global differences between the fat graft model and the non-grafted control transcriptomes. Mechanistically, the glycolytic pathway was upregulated in the fat graft model on days 3 (false discovery rate [FDR]: q = 0.012) and 7 (FDR: q = 0.084). In subsequent experiments, pharmacological inhibition of the glycolytic pathway with 2-deoxy-D-glucose (2-DG) in the fat graft model significantly suppressed fat graft retention rates grossly and microscopically (n = 5).

Free adipose tissue grafts undergo metabolic reprogramming toward the glycolytic pathway. Future studies should examine whether targeting this pathway enhances the graft survival rate.

자가 지방 이식은 미용 및 재건 수술에서 결손을 채우기 위한 천연 필러로 많이 사용된다. 하지만, 지방 이식이 어떻게 살아남는지에 대한 메커니즘은 아직 명백히 밝혀진 바가 없다. 우리는 자가 지방 이식 생존의 분자적 메커니즘을 확인하기 위해 마우스 모델에서 비편향적인 전사체 분석을 시행하였다.

마우스의 피하지방층에 자가 지방을 이식하고 3일과 7일 뒤, 이를 채취하여 RNA 시퀀싱을 시행하였다. NovaSeq6000을 이용하여 대용량 시퀀싱을 시행하였고, TPM(transcript per million)으로 정규화 후 주성분 분석, 히트맵, GSEA(gene set enrichment analysis)을 이용하여 데이터를 분석하였다.

주성분분석과 히트맵 결과, 이식측과 비이식측간의 전반적인 차이를 보였다. GSEA에서 이식측에서 비이식측에 비해 해당 과정이 유의미하게 상향 조절 되어있었다. 이어서 시행한 약물실험에서, 2-Deoxy-D-glucose로 해당과정을 억제한 이식 편의 생존이 유의하게 억제된 것으로 나타났다.

따라서, 자가 지방 이식은 이식 후 해당과정으로의 대사적 리프로그래밍을 겪는 다는 사실을 밝혀냈고, 이 과정을 이용하여 지방 이식의 생존율을 높이는 것에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각한다.