细胞外基质刚度调控压电型机械敏感离子通道组件1对神经干细胞分化的影响

目的 本研究旨在探讨细胞外基质刚度变化对神经干细胞(neural stem cells,NSCs)分化的影响及其作用机制。方法 本研究基于成功构建脊髓损伤大鼠模型,并制备不同刚度(0.7 k Pa、40 k Pa)的聚丙烯酰胺凝胶基底,将大鼠原代NSCs于不同刚度基底上培养。压电型机械敏感离子通道组件1 (piezo type mechanosensitive ion channel component 1,Piezo1) sh RNA质粒转染NSCs细胞。免疫荧光染色检测神经元标志物双皮质醇(doublecortion,DCX)和星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)阳性细胞百分比。免疫组织化学及蛋白质免疫印迹(Western blot)法检测损伤组织及NSCs细胞中Piezo1蛋白的表达水平。结果 与0.7 k Pa基质刚度组相比,40 k Pa基质刚度组中DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少,Piezo1蛋白表达量上升。脊髓损伤大鼠损伤组织Piezo1蛋白表达显著高于空白对照(sham)组。40 k Pa基质刚度条件下沉默Piezo1后,DCX阳性细胞数减少,而GFAP阳性细胞数增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。机制研究发现,沉默Piezo1导致IV型胶原及纤连蛋白表达下降。重组纤连蛋白逆转了Piezo1 sh RNA对NSCs分化的影响,即DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少。结论 综上可见,硬基底刚度通过促进Piezo1蛋白表达,上调IV型胶原及纤连蛋白表达,从而调控NSCs细胞分化。本研究为基于生物材料治疗脊髓损伤提供了新的视角。

压电型机械门控离子通道组件1在大鼠压力性损伤中的作用机制

背景:压力性损伤的发生机制复杂,哪些因素在其发生中起到核心作用,这些因素具体又是如何发生的尚不完全清楚。目的:探讨压电型机械门控离子通道组件1(piezo-type mechanosensitive ion channel component 1,PIEZO1)与压力性损伤发生的关系。方法:①细胞实验:采用不同浓度的PIEZO1激动剂Yoda1干预人永生化角质形成细胞(HaCaT),检测细胞活性、钙离子内流及PIEZO1、凋亡相关蛋白的表达。②动物实验:采用随机数字表法将12只SD大鼠随机分为4组,每组3只:对照组大鼠不进行任何处理,1,2,3 mm组分别采用厚度1,2,3 mm的磁铁在大鼠背部两侧压迫1 h,建立压力性损伤模型,造模后切除全部创面组织,分别进行苏木精-伊红、Masson、免疫荧光染色及Western blot检测。结果与结论:①细胞实验:活/死细胞染色结果显示,随着Yoda1浓度(0,2.5,5,10μmol/L)的升高,HaCaT细胞凋亡增加;随着Yoda1浓度(0,5,10μmol/L)的升高,HaCaT细胞钙离子内流增加,并且随着处理时间的延长,钙离子内流增多;Western blot检测结果显示,与对照组(0μmol/L Yoda1干预)比较,5,10μmol/L Yoda1干预可提升HaCaT细胞中BAX、TG2、PIEZO1蛋白的表达,降低Bcl-2蛋白的表达;②动物实验:苏木精-伊红与Masson染色结果显示,3个实验组压迫部位皮肤结构被破坏,皮下脂肪液化坏死,胶原蛋白稀疏且排列紊乱,并且随着磁铁厚度(压力)的增加,压迫部位皮肤组织结构破坏程度加重;免疫荧光染色与Western blot检测结果显示,与对照组比较,3个实验组大鼠BAX、TG2、Yap1与PIEZO1蛋白表达升高,Bcl-2蛋白表达降低,并且随着磁铁厚度(压力)的增加,相关蛋白表达值改变更加明显;③结果表明:皮肤受压会激活PIEZO1使钙离子大量内流,随着所受压力的不断增加,最终导致钙超载后的细胞凋亡。

成骨分化促进小鼠胚胎成骨前体细胞中压电型机械敏感离子通道组件1的表达

目的研究小鼠胚胎成骨前体细胞MC3T3-E1经成骨诱导后压电型机械敏感离子通道组件1(PIEZO1)的表达变化及意义。方法成骨诱导MC3T3-E1细胞后,于第0、14、21天分别进行茜素红染色观察钙结节和细胞形态,利用蛋白质印迹法(Western blot)、实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)分别检测成骨诱导对各时间点PIEZO1蛋白和PIEZO1 mRNA表达的影响,组间比较采用One-way ANOVA检验。结果MCET3-E1成骨诱导0 d时基本未见红色钙化结节,细胞呈梭形;诱导14 d时出现钙化结节,细胞呈聚集样和层叠样生长,且随着诱导时间延长钙化结节数量增多,形状逐渐增大,细胞层叠样生长加重;同时MC3T3-E1中PIEZO1蛋白及mRNA的表达量随着成骨诱导时间的延长而逐渐增高(PIEZO1蛋白0 d组0.26±0.04、14 d组0.42±0.16、21 d组0.81±0.04,F=24.05,P<0.001;PIEZO1 mRNA 0 d组1.00±0.03、14 d组1.45±0.11、21 d组4.51±0.44,F=161.90,P<0.001),差异有统计学意义。结论成骨分化可促进MC3T3-E1在矿化结节形成期PIEZO1蛋白的表达。

宫颈癌组织中机械敏感离子通道蛋白1表达变化及M1/M2型巨噬细胞浸润情况观察分析

目的观察宫颈癌组织中机械敏感离子通道蛋白1(Piezo-type mechanosensitive ion channel component 1,Piezo1)的表达变化及M1/M2型巨噬细胞浸润情况,探讨其可能作用机制。方法选择病理明确诊断为宫颈癌患者的宫颈癌组织35例份、子宫肌瘤或子宫腺肌瘤行子宫全切患者正常宫颈组织30例份,分别采用免疫组织化学染色法及Western Blotting法检测Piezo1。从TCGA宫颈癌RNA-seq数据库中,使用R软件通过CIBERSORT法分析不同Piezo1表达的宫颈癌组织22种免疫细胞浸润情况,利用GSEA 4.2.3软件筛选1NES1>1、P<0.05、FDR<0.25的Piezo1巨噬细胞相关信号通路。采用免疫组织化学染色法和Pearson相关性分析法分析Piezo1表达与宫颈癌组织M1/M2巨噬细胞浸润的相关性。结果与正常宫颈组织相比,宫颈癌组织Piezo1相对表达量高(P<0.05)。宫颈癌组织和正常宫颈组织中M1巨噬细胞浸润强度为7.70±1.31、7.17±2.05(P>0.05),M2巨噬细胞浸润强度分别为16.21±6.36、3.89±1.56(P<0.05)。Piezo1表达与宫颈癌组织M2型巨噬细胞浸润水平成正相关(r=0.8617,P<0.001)。与Piezo1低表达者相比,Piezo1高表达的宫颈癌组织M2型巨噬细胞比例高(P<0.01)。Piezo1与M2型巨噬细胞极化细胞相关信号通路主要有IL6/JAK/STAT3信号通路、TGF-β信号通路及TNF-α/NF-κB信号通路。结论Piezo1在宫颈癌组织中高表达、M2巨噬细胞浸润多。Piezo1可能通过激活宫颈癌组织IL6/JAK/STAT3信号通路、TGF-β信号通路和TNF-α/NF-κB信号通路,促进M2型巨噬细胞极化,参与宫颈癌的发生发展。

拟南芥机械力敏感型离子通道AtMSL10的结构研究

机械力敏感型离子通道是一类能够感知和响应机械力刺激的膜蛋白,其广泛存在于各种生物体中,包括细菌、植物和动物等。为了更好地了解植物机械力敏感型离子通道,本研究通过体外表达纯化以及去垢剂筛选等手段,获得了性质较好的拟南芥(Arabidopsis thaliana,At)机械力敏感型离子通道AtMSL10的蛋白样品,并利用冷冻电镜单颗粒重构技术解析了其高分辨率三维结构,整体分辨率为0.27 nm。结构显示AtMSL10蛋白以同源七聚体的形式存在,并处于开放状态的构象。AtMSL10蛋白结构的解析为后续对于植物机械力传导机制的探索提供了结构基础。

机械敏感性离子通道TMEM63A在髓鞘形成障碍相关疾病中的作用

跨膜蛋白63A(transmembrane protein 63,TMEM63A)是一种机械敏感性离子通道(mechanosensitive ion channel,MSC),在髓鞘形成过程中发挥重要作用。TMEM63A于2019年与髓鞘形成低下性脑白质营养不良19型(hypomyelinating leukodystrophy 19,HLD19)相关联,确定为HLD19的致病基因。髓鞘是神经系统中由少突胶质细胞形成的兼具营养轴突和加速动作电位传导的结构,髓鞘形成障碍可表现为髓鞘形成低下、髓鞘囊性化和髓鞘变性。髓鞘中脂质含量丰富,不同脂质参与髓鞘形成、修复和胶质细胞与轴突识别等重要过程。TMEM63A变异导致的HLD19为髓鞘形成低下性疾病。TMEM63A变异可引起渗透压改变,细胞上TMEM63A跨膜蛋白受机械刺激产生电流,从而影响少突胶质细胞分化、成熟,导致髓鞘形成异常;同时,TMEM63A变异也可引起细胞膜脂质的分布异常,影响脂质正常功能,异常的脂质通过参与不同的髓鞘形成环节最终导致了髓鞘形成障碍。

不同加载时间流体剪切力对成骨细胞中piezo1机械敏感型蛋白表达的影响

目的:研究加载不同时间流体剪切力(FSS)对MC3T3-E1成骨细胞piezo1机械敏感型离子蛋白表达的影响。方法:利用自行设计的平行平板FSS加载装置,对MC3T3-E1成骨细胞施加12 dyn/cm^2FSS 0、15、30、45、60、90 min,采用免疫荧光染色实验检测piezo1机械敏感型离子蛋白的表达水平。结果:piezo1明显表达于成骨细胞细胞质及细胞核,细胞质尤为明显。对体外培养的MC3T3-E1细胞加载12 dyn/cm^2FSS,随着加载时间的延长,piezo1蛋白表达上调,在45 min左右达到高峰。结论:加载不同时间的12 dyn/cm^2FSS能够上调MC3T3-E1成骨细胞piezo1机械敏感型离子蛋白,加载45 min最合适。

机械敏感离子通道在牙源性细胞中作用的研究进展

机械敏感离子通道(MS离子通道)是一类能感知机械应力的重要蛋白,将细胞外机械刺激信号转化为电化学信号,导致离子跨膜流通,继而传递至胞内调控下游靶基因。牙源性细胞胞膜表面有多种MS离子通道表达,但其如何调控细胞功能和具体机制仍不明确。本文就MS离子通道的分类及其在牙源性细胞的表达和功能作一综述。

型机械敏感性离子通道在软骨细胞凋亡中的作用机制

目的观察新型机械敏感性离子通道压电蛋白1（Piezo1）在骨性关节炎患者软骨细胞中的表达并探讨其在软骨细胞凋亡中的作用机制。方法体外培养骨性关节炎患者退变软骨细胞，利用细胞体外加力实验系统（FX-5000 Tension System）处理细胞，根据预实验结果分成0 h加力组（空白组）、2 h加力组、12 h加力组、24 h加力组、48 h加力组和相应的抑制剂红玫瑰毛蜘蛛来源刮刀样机械敏感毒剂4型（GsMTx4）组、抑制剂氟甲基酮（Z-ATAD-FMK）组。利用反转录-聚合酶链反应（RT-PCR）检测不同力学条件刺激下各组细胞的Piezo1、半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白酶-12（Caspase-12）、蛋白激酶R样内质网激酶（PERK）、葡萄糖调节蛋白78（GRP78）、激活因子4（ATF4）和C/EBP环磷酸腺苷反应元件结合转录因子同源蛋白（CHOP）的表达量。钙离子荧光探针（Fluo3-AM）试剂盒检测空白组，加力组和抑制剂组细胞胞质内的钙离子含量。膜联蛋白V-碘化丙锭（Annexin V-PI）凋亡试剂盒检测各分组的凋亡。结果（1）Pizeo1 mRNA在骨性关节炎退变软骨中有少量表达，且12 h加力组表达量增加，为51.21±7.42（采用2－ΔΔCt的方法无计量单位），24 h加力组达到高峰，为153.98±10.34，48 h加力组为73.98±14.01，与24 h加力组比较，Piezo1 mRNA的表达出现下降（P＝0.013）。内质网应激信号分子Caspase-12、PERK、GRP78、ATF4和CHOP的mRNA的表达也出现相同趋势。（2）2 h加力组软骨细胞胞质中的钙离子较空白组有所增加，钙离子荧光强度由（226±25） nm增加到（481±19） nm，P＝0.032，12 h加力组钙离子浓度升高，荧光强度为（612±21） nm，24 h加力组钙离子浓度达峰值，荧光强度为（1 009±29） nm，48 h加力组钙离子荧光强度为[（609±91） nm]，48 h加力组钙离子浓度较24 h加力组有所降低（P＝0.017）。（3）在牵张应力作用下，2 h加力组早期细胞凋亡率为（0.214±0.091）%，较空白组开始增加（P＝0.044），12 h加力组晚期凋亡率为（0.258±0.115）%，较空白组开始增加（P＝0.028），24 h加力组的晚期细胞凋亡率达峰值，为（0.587±0.214）%，但48 h加力组凋亡率为（0.231±0.218）%，较24 h加力组有所降低（P＝0.033）。结论机械敏感性离子通道Piezo1参与骨性关节炎的软骨细胞晚期凋亡过程，并且是以钙离子为第二信使，通过内质网应激通路启动细胞的凋亡过程。

LSD1和PIEZO1在口腔癌中的表达及其与预后转归关系研究

目的分析赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)和压电型机械敏感离子通道组件1(PIEZO1)在口腔癌中表达及与预后转归的关系。方法选取2013年1月—2018年3月联勤保障部队第九二〇医院口腔外科收治的口腔癌患者113例,采用免疫组织化学法检测术中留取口腔癌组织和癌旁组织中LSD1、PIEZO1表达;分析口腔癌组织LSD1、PIEZO1表达与临床病理特征的关系;根据口腔癌组织LSD1、PIEZO1表达情况分为LSD1阳性表达组、PIEZO1阳性表达组、LSD1阴性表达组、PIEZO1阴性表达组;采用Kaplan-Meier法绘制LSD1、PIEZO1阳性/阴性表达口腔癌患者生存曲线,Cox回归分析影响口腔癌患者预后转归的因素。结果与癌旁组织比较,口腔癌组织中LSD1、PIEZO1阳性表达率升高(χ^(2)/P=47.684/<0.001、43.929/<0.001)。LSD1、PIEZO1在分化程度低、浸润深度>5 mm、TNM分期Ⅲ期、有淋巴结转移患者中阳性表达率升高(LSD1:χ^(2)/P=5.815/0.016、6.669/0.010、8.145/0.004、10.879/0.001,PIEZO1:χ^(2)/P=6.136/0.013、5.796/0.016、6.771/0.009、8.116/0.004)。113例口腔癌患者5年总生存率为56.64%(64/113)。Kaplan-Meier生存曲线分析显示,LSD1阳性表达组、PIEZO1阳性表达组5年总生存率分别低于LSD1阴性表达组、PIEZO1阴性表达组(χ^(2)/P=12.097/0.001、9.795/0.002)。低分化、浸润深度>5 mm、TNM分期Ⅲ期、有淋巴结转移和LSD1、PIEZO1阳性表达为影响口腔癌患者预后转归的独立危险因素[OR(95%CI)=3.131(1.129~8.679)、4.011(1.426~11.283)、5.100(1.274~20.417)、8.357(1.800~38.795)、3.623(1.059~12.395)、3.454(1.191~10.019)]。结论口腔癌组织LSD1、PIEZO1高表达,与分化程度、浸润深度、TNM分期、淋巴结转移和预后转归有关,可能成为口腔癌患者预后转归评估的生物标志物。

内皮系统基因及多态性与高血压的相关性研究进展

高血压是常见的慢性病,是以动脉血压持续升高为特征的心血管综合征,是我国心脑血管病死亡的重要原因。目前高血压已成为一个严峻的公共卫生问题。高血压发病机制复杂多样,随着对发病机制的不断探索,发现遗传因素在高血压的发生发展中起着重要作用。其中内皮系统基因及其动态性在高血压中发挥的作用已逐渐成为研究热点。现就几个内皮系统基因及其多态性与高血压的关系展开论述,以期为临床高血压的诊断和治疗提供新的思路。

Piezo1、VEGF在上皮性卵巢癌组织中的表达及与病理相关性的研究

目的:探讨压电式机械敏感离子通道组件1(Piezo1)、血管内皮生长因子(VEGF)在上皮性卵巢癌组织中的表达及与病理的相关性。方法:对2022年1月至12月住院治疗的100例上皮性卵巢癌患者的临床资料进行回顾性分析。所有患者均通过手术切除肿瘤及周边组织,并采集标本检测Piezo1与VEGF的表达水平,观察Piezo1与VEGF的阳性表达情况及与病理特征之间的相关性。结果:肿瘤组织中Piezo1、VEGF的阳性表达率均高于肿瘤周边组织(P<0.05)。与Piezo1阴性表达患者相比,Piezo1阳性表达患者Figo肿瘤分期Ⅲ~Ⅳ期、分化程度为低度分化、发生淋巴结转移及浸润的比例均更高(P<0.05)。与VEGF阴性表达患者相比,VEGF阳性表达患者Figo肿瘤分期Ⅲ~Ⅳ期、分化程度为低度分化、发生淋巴结转移及浸润的比例均更高(P<0.05)。结论:上皮性卵巢癌组织中Piezo1、VEGF多呈阳性表达,且与肿瘤分期、分化程度,淋巴结转移及浸润有关。

Piezo1在运动调节免疫中的作用及分子机制研究进展

科学运动有益于身体健康。然而,在运动过程中,机体感受运动刺激的响应靶点和具体分子机制尚未完全阐明。运动传感器Piezo被证实能够响应多种机械力刺激,如触觉、痛觉、听觉,并在身体生理或病理调控中发挥关键作用。Piezo1通道在响应运动产生的机械刺激时被激活,其主要通过Ca^(2+)调节下游信号通路。总结Piezo1通道与运动调节免疫的相关研究发现,在运动促进肌肉骨骼免疫、增强机体抵抗力和调节慢性心血管疾病及其炎症免疫过程中均存在Piezo1的调控作用。重点归纳并评述了Piezo1在运动调控肌骨和慢性心血管疾病免疫反应过程中的调控机制,旨在为临床预防和治疗肌骨和心血管相关慢性疾病提供新的思路。

小分子激动剂Yoda1对小鼠胚胎成骨前体细胞转录组表达的影响

目的:探讨小分子激动剂Yoda1对小鼠胚胎成骨前体细胞(MC3T3-E1)转录组基因表达的影响,分析可能的功能和通路。方法:实验分为未经处理的对照组和Yoda1干预的Yoda1组,Yoda1处理MC3T3-E1细胞24 h后,进行转录组测序,筛选差异表达基因进行基因本体论(GO)富集分析、京都基因与基因组数据(KEGG)富集分析,并使用基因集富集分析(GSEA),明确差异基因主要富集的功能和通路等,使用R软件进行生物信息学分析。结果:经筛选,共有936个差异表达基因,其中568个下调,368个上调。GO分析显示,DEGs在BP中主要涉及细胞过程(708个)、生物调控(581个)、生物过程调控(574个)、代谢过程(450个)、对刺激的响应(421个)等,DEGs在CC中主要涉及蛋白质复合体(294个),DEGs在MF中主要涉及结合(610个)、催化活性(273个)等。DEGs主要和细胞器分裂(11.52%,93/807)、核分裂(11.15%,90/807)、染色体分离(10.16%,82/807)和核染色体分裂(8.43%,68/807)等有关( P<0.05)。KEGG分析显示细胞周期(8.06%,29/360)、DNA复制(5.28%,19/360)、范可尼贫血通路(3.89%,14/360)、同源重组(3.61%,13/360)和错配修复(1.94%,7/360)等是Yoda1影响MC3T3-E1细胞的主要通路( P<0.05)。GSEA分析显示Yoda1组E-BOX结合显著上调( P<0.05,FDR q-val<25%,NES=-1.923)。 结论:Yoda1与MC3T3-E1细胞生长有关,且上调E盒结合。

抗阻运动激活Piezo1/AMPK/PGC-1α缓解小鼠废用性骨骼肌萎缩

本研究旨在探究抗阻运动能否通过激活骨骼肌Piezo1/AMPK/PGC-1α信号通路,改善线粒体功能和促进肌生成,从而有效缓解废用性骨骼肌萎缩。采用8周龄雄性C57BL/6J小鼠,通过后肢石膏固定模拟废用性肌肉萎缩,并分为对照组、废用性肌萎缩组、废用性肌萎缩+抗阻运动组和废用性肌萎缩+抗阻运动+Piezo1抑制剂组。抗阻运动组进行为期8周的抗阻训练。通过Western印迹、免疫荧光染色、线粒体质量和功能检测等方法,评估骨骼肌质量、功能、线粒体状态和肌生成情况。抗阻运动使废用性肌萎缩小鼠的骨骼肌横截面积增加23%(P<0.01),骨骼肌相对质量增加11%(P<0.01)。抗阻运动使小鼠最长跑步距离平均增加206 m(P<0.01),最大承载力平均增加36.7g(P<0.01),平衡木爬行时间平均缩短1.5 s(P<0.01),同时上调了Piezo1、AMPK、PGC-1α的蛋白质表达水平(P<0.01)。此外,抗阻运动还增加了小鼠骨骼肌中MMP、TFAM、COXⅠ、CS、ATPB、ATPase、ATP、p-mTOR/mTOR、p-P70S6K/P70S6K、Pax7和MyoD的活性或蛋白质表达的水平(P<0.05,P<0.01)。而抑制Piezo1则降低了上述酶活性和蛋白质的表达水平(P<0.05,P<0.01)。抗阻运动通过激活Piezo1/AMPK/PGC-1α通路,提高了骨骼肌线粒体质量和功能,促进了蛋白质合成和肌生成,有效缓解了废用性骨骼肌萎缩。