机械敏感性离子通道Piezo在消化系统疾病中的作用

Piezo蛋白是一种非选择性机械敏感性阳离子通道,能够响应压力、剪切应力等机械刺激,将机械信号转化为胞内的生物电活动,引起特定的生物学效应。在消化系统中,Piezo有助于维持消化吸收、物质代谢和免疫调节等正常生理活动,但Piezo的异常状态能够促进内脏高敏感、肠黏膜屏障功能障碍、免疫炎症等多个病理环节,参与消化系统疾病的发生发展。故本文对Piezo蛋白的结构、生理特性,及其在消化系统肿瘤、炎性疾病、纤维化疾病和功能性疾病中的作用进行综述,以期为消化系统疾病的机制研究和潜在治疗靶点的探索提供新的思路。

机械敏感性通道蛋白对膝骨关节炎滑膜巨噬细胞焦亡的调控效应分析

目的:探讨机械敏感性通道蛋白Piezo1对膝骨关节炎细胞焦亡的调控效应。方法:选取5只SPF级雄性SD大鼠,提取腹腔巨噬细胞,分为空白对照组、应力拉伸组及应力拉伸+Piezo1抑制剂组。使用FX-5000T细胞牵张拉伸应力加载系统以6个循环/min的周期性频率对BioFlex板内巨噬细胞进行表面干预。Western Blot检测Caspase-1,Caspase-1 p10,GSDMD蛋白表达;酶联免疫吸附测定(ELISA)检测细胞上清IL-1β及IL-18含量;Hoechst33342/PI细胞双染免疫荧光检测巨噬细胞膜的完整性;乳酸脱氢酶(LDH)试剂盒检测巨噬细胞培养上清乳酸脱氢酶含量;荧光倒置显微镜观察线粒体活性氧(ROS)荧光强度。结果:应力拉伸组Caspase-1,Caspase-1 p10及GSDMD蛋白表达水平较空白对照组增加(P<0.05),而应力拉伸+Piezo1抑制剂组较应力拉伸组有所降低,差异有统计学意义(P<0.05);此外,应力拉伸组较空白对照组培养上清中IL-1β和IL-18含量显著上升,差异有统计学意义(P<0.05),应力拉伸+Piezo1抑制剂组较应力拉伸组含量显著下降,差异有统计学意义(P<0.05);Ho/PI双染发现应力拉伸组细胞膜遭到破坏,碘化丙啶(PI)染色呈现红色荧光,应力拉伸+Piezo1抑制剂组细胞膜较为完整,PI不能染色或者染色较少;同时,应力拉伸组上清液中LDH含量显著上升,差异有统计学意义(P<0.05);应力拉伸+抑制剂LDH含量较应力拉伸组则显著下降,差异有统计学意义(P<0.05);最后ROS荧光检测发现应力拉伸组产生大量红色荧光,而应力拉伸+抑制剂组荧光强度较低。结论:异常机械应力可通过Piezo1离子通道,加剧滑膜巨噬细胞焦亡及推动膝骨关节炎的进程。

Piezos机械敏感性离子通道在直肠中的表达

目的通过观察机械敏感性离子通道蛋白家族Piezos(Piezo1和Piezo2)在直肠中的表达情况,探讨其在直肠感觉功能中的作用。方法收集因脱垂性痔行经肛吻合器部分直肠切除术治疗的患者标本10例,取直肠全层标本进行免疫组织化学染色,在蛋白水平观察机械敏感性离子通道Piezos在直肠中的表达及定位特点。结果镜下观察Piezo1在直肠黏膜层、黏膜下层以及肌层均未表达;而Piezo2在黏膜层有明显表达,而黏膜下层、肌层亦为阴性;Piezo1与Piezo2在黏膜层表达的平均光密度值为(0.0123±0.0243)、(0.0907±0.0750),差异有统计学意义(P=0.006),而且主要表达在黏膜上皮细胞的胞膜上。结论在直肠组织特别是肠黏膜上皮细胞有丰富的Piezo2表达,提示机械敏感性离子通道蛋白Piezo2可能参与了直肠感觉过程。

基于机械敏感性阳离子通道Piezo1的黄芪丹参药物血清对低流体切应力诱导的人内皮细胞功能紊乱的影响

目的观察黄芪丹参药物血清调控机械敏感性阳离子通道Piezo1对低流体切应力(FSS)诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)功能紊乱的影响,探讨其可能的作用机制。方法将细胞分为空白组、模型组、Piezo1激活剂组和芪参血清组,采用FSS加载分析设备加载低FSS建立细胞损伤模型,Piezo1激活剂组和芪参血清组分别给予Piezo1激活剂Yoda-1和黄芪丹参药物血清干预,空白组和模型组加入空白血清培养。MTT法检测细胞活力,流式细胞仪检测细胞凋亡,硝酸还原酶法检测细胞灌流液一氧化氮(NO)含量,均相竞争法检测内皮素-1(ET-1)含量,ELISA检测白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)含量,RT-PCR检测细胞内Piezo1、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)m RNA表达,Western blot检测细胞内Piezo1、eNOS、pro-IL-1β蛋白表达。结果与空白组比较,模型组细胞活力显著降低(P<0.05),凋亡率显著升高(P<0.01),细胞灌流液NO含量显著减少,ET-1、IL-1β和TNF-α含量显著增加(P<0.01),细胞Piezo1、eNOS mRNA和蛋白表达显著降低(P<0.01),pro-IL-1β蛋白表达显著升高(P<0.01);与模型组比较,芪参血清组细胞活力显著升高(P<0.01),Piezo1激活剂组和芪参血清组细胞凋亡率显著降低(P<0.01),细胞灌流液中NO含量显著增加(P<0.01),ET-1、IL-1β和TNF-α含量显著减少(P<0.01),细胞Piezo1、eNOS mRNA和蛋白表达显著升高(P<0.01),pro-IL-1β蛋白表达显著降低(P<0.05,P<0.01)。结论黄芪丹参药物血清对低FSS诱导的HUVEC炎症和功能紊乱有保护作用,其机制与调控机械敏感性阳离子通道Piezo1有关。

机械敏感性钾通道TREK-1在耳蜗血管纹内皮细胞的表达

目的研究机械敏感性钾通道TREK-1在大鼠耳蜗血管纹血管内皮细胞的表达情况,探讨其在内耳血流局部调节的作用与意义。方法原代培养Wistar大鼠血管纹血管内皮细胞并进行传代纯化,逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)与免疫荧光分别检验TREK-1在此传代细胞mRNA转录及蛋白水平上的表达。结果RT-PCR特异性扩增出TREK-1cDNA片段,细胞免疫荧光呈阳性反应。结论大鼠耳蜗血管纹血管内皮细胞有机械敏感性钾通道TREK-1表达,推断与耳蜗局部血流调节有关。

新生大鼠背根神经节机械敏感性离子通道的电生理研究

目的:探讨新生大鼠背根神经节(DRG)的机械敏感性离子通道(MS通道)电生理特性。方法:将新生大鼠DRG细胞培养2—4d后,应用细胞贴附式和内面向外式膜片钳技术记录细胞膜上的MS通道电流,对通道的电生理性质,如压力-电流关系、通道的影响因素和通道在DRG细胞上的分布进行了分析。采用的机械刺激方式为负压抽吸。结果:在培养的大鼠DRG细胞膜上发现一种对机械刺激敏感的电流,开放压力阈值为-12—-15mmHg,P1/2=-37mmHg。压力恒定时,电流恒定;去除压力,电流回到基线水平。在施加压力的30s内,电流无明显衰减趋势。同一电位下,随压力的增大,通道活性也增大,但电流的幅度不变。钳制膜电位为-60mV,在-50mmHg负压下电流的平均幅度为(-3.40±0.13)pA,平均开放概率为0.448±0.125。该通道对机械刺激的反应可被钆和秋水仙素阻断,河豚毒素可阻断大直径神经元上的外向电流,对小直径细胞无效。阿米洛利对该电流无效。该通道主要存在于中、小直径神经元(≤30!m)上。结论:大鼠DRG细胞膜的MS通道参与机械信号,特别是伤害性刺激信号的转导,对其电生理性质的研究为理解机械信号转导的机制提供了理论依据。

机械敏感性钾通道及其在心肌肥大中的信号转导机制

机械敏感性离子通道是一类感受细胞膜表面应力变化 ,通过将外界机械信号向胞内转导的通道。它具有电压依赖性 ,对 p H、ATP和脂类化合物敏感的生理特性。该通道通过蛋白激酶途径、胞外基质——细胞骨架、自分泌 /旁分泌机制从而介导心肌肥大。本文对其中机械敏感性钾通道的生理特性及其在心肌肥大中的信号转导机制进行综述。

机械敏感离子通道Piezo1在压力侧正畸牙槽骨改建的动物实验研究

目的探讨机械敏感性离子通道Piezo1在大鼠正畸牙移动过程中压力侧牙槽骨中的表达及作用,并探究可能的信号通路。方法建立正畸牙移动模型,对不同时间点压力侧牙周组织中机械敏感离子通道Piezo1、破骨细胞数目、破骨细胞标记物(RANKL、OPG)、成骨标记物(Runx2、Osterix)和Wnt非经典信号通路(Wnt5a、CAMKⅡ)的表达水平进行检测并分析其变化规律。结果在正畸牙移动过程中,压力侧破骨细胞数目增加,RANKL表达增加;Piezo1、OPG、Runx2、Osterix、Wnt5a及CAMKⅡ的表达先增高后下降。结论Piezo1可能参与了正畸牙移动过程中压力侧的牙槽骨改建,并通过Wnt非经典信号通路发挥作用。

机械敏感性离子通道Piezo1在心血管疾病中的研究进展

心血管疾病(cardiovascular diseases,CVD)是世界范围内威胁人类健康的主要疾病,也是21世纪中国所面临的主要公共卫生问题之一。在许多国家和地区,CVD的死亡率高居榜首。截至2018年,中国的CVD患病人数达到2.9亿[1]。机械敏感性离子通道(mechanosensitive ion channels)是一种能够感受细胞膜机械力变化并迅速做出反应的离子通道,广泛分布于各组织器官,参与生物体内的多种生理过程,同时可以将膜感受到的机械信号转化为电信号或化学信号[2]。

机械敏感性离子通道蛋白Piezo1在椎间盘髓核细胞中的表达及意义

目的通过观察机械敏感性离子通道蛋白Piezo1在人椎间盘髓核细胞中的表达情况,初步探讨其在人椎间盘退变中的作用。方法收集2017年1月～2018年1月因腰椎退行性疾病在上海市浦东新区公利医院行手术切除的椎间盘组织标本作为实验对象,共收集26例(男15例,女11例),其中PfirrmannⅡ级3例,PfirrmannⅢ级8例,PfirrmannⅣ级15例,根据退变程度分组,将PfirrmannⅡ级的组织标本作为对照组,PfirrmannⅢ、Ⅳ级作为退变组。通过HE染色观察不同退变程度椎间盘的组织学变化,免疫组化检测不同退变程度组织中机械敏感性离子通道蛋白Piezo1的定位及表达水平。结果 HE染色结果显示,随着椎间盘退变程度增大,髓核细胞外基质含量减少,髓核细胞数量减少,呈不同程度的退变或坏死。免疫组化实验结果显示,Piezo1在对照组和退变组髓核细胞中都有表达,主要在细胞核和细胞质;对照组和退变组的阳性表达率分别为(45.43±13.14)%和(68.75±19.67)%,两组的阳性表达率比较,差异有统计学意义(P <0.05)。结论不同退变程度椎间盘的髓核细胞中有Piezo1表达的现象,且在退变组的Piezo1的表达水平较正常组升高,提示机械敏感性离子通道蛋白Piezo1可能参与了椎间盘中髓核细胞的退变过程。

真核生物神经元机械敏感性离子通道的研究进展

躯体一些基本的生理功能如触觉、听觉、本体感受以及血压感受等是通过不同的机械感受器（机械敏感性神经元）完成的。这些特殊的神经元细胞体及末梢的细胞膜上存在机械敏感性离子通道（M S通道）。机械转导是指机械刺激与生物反应的转换，由位于神经末梢上的MS通道的开放开始，由神经末梢将机械信号迅速转化成生物电信号进而向中枢传递的过程。

稻瘟病菌机械敏感性离子通道的鉴定及功能分析

稻瘟病是水稻上危害最为严重的病害之一,其病原菌为子囊菌门稻瘟病菌。作为模式真菌,研究稻瘟病菌的致病机理不仅能为其病害防治提供理论依据,也给其它病原真菌提供借鉴意义。离子通道是细胞内外物质交换的窗口,具有成为防治靶标的潜力,对病害防控具有重要意义。机械敏感性离子通道是一类通过感受细胞膜张力变化来实现胞内外机械信号转导的离子通道。运用生物信息学鉴定了稻瘟病菌的3条机械敏感性离子通道蛋白Mo Msc1,Mo Mid1和Mo Yvc1,进化分析表明它们在真菌里具有保守性。还对稻瘟病菌的小电导率机械敏感性离子通道蛋白Mo Msc1进行了功能分析,该基因沉默并未影响其生长发育、外界胁迫、细胞壁完整性及致病力。

机械敏感性离子通道蛋白Piezo在机体机械转导中作用的研究进展

Piezo1和Piezo2是近年来新发现的机械敏感性离子通道,对机械门控非选择性阳离子电流的产生至关重要,在机械转导过程中发挥重要作用。本文系统地总结了国内外相关文献,重点论述Piezo通道在组织器官中的分布及表达,阐述其在机械转导途径中的作用,探讨其在不同组织器官中的表达及对机械转导作用的影响,为揭示Piezo基因相关的人类疾病探索新的路径。本文就Piezo家族对生物体生理功能的重要性及其与疾病的相关性进行介绍,主要概述Piezo通道的发现过程,总结Piezo1通道在血管、膀胱和肾脏等组织器官中的机械转导功能及Piezo2通道在触觉、本体感觉和伤害感觉等感觉系统中的机械转导功能,并介绍Piezo1和Piezo2突变体与多种人类疾病的关联,展望其作为重要基因或药物治疗靶点的前景。

耳蜗血管纹内皮细胞的机械敏感性离子通道

机械敏感性离子通道主要由3大膜蛋白家族构成,其中有多种已证实在血管纹有表达,因血管纹解剖结构的特殊性,作者推测机械敏感离子通道对其有重要作用,对2者联系的进一步研究将揭示内耳学迷路屏障的多种生理和病理过程。

基于软骨细胞机械敏感性离子通道力学转导的疼痛机制探讨

关节局部慢性疼痛是骨性关节炎(osteoarthritis,OA)软骨组织缺损后的核心症状,严重影响中老年人的生活质量,但其起源和具体诱发机制尚不清楚。OA软骨组织一方面存在机械载荷损伤诱导的炎症修复过程,另一方面伴随着骨赘、毛细血管和周围神经纤维的新生。因此软骨组织可能是有别于滑膜组织的介导OA慢性疼痛的另一重要源头。但目前国内外均缺乏系统全面的总结和论述,机械敏感性离子通道(mechanically sensitive ion channel,MSC)所诱导的生物力学疼痛机制是其中一个较为关键的因素。研究MSC的生物物理学及神经生物学机制是研发干预OA软骨损伤及慢性疼痛的重要前提。本文将主要介绍其中三种钙离子调控的软骨细胞MSC的机械转导机制及其级联下游细胞通路介导骨性关节炎疼痛发生发展的分子机制。

机械敏感性离子通道Piezo1在循环系统疾病中的研究进展

Piezo1通道是一种非选择性阳离子机械敏感性离子通道,主要表达于非兴奋细胞中,是多种生理过程不可或缺的部分。Piezo1通道结构和功能异常可导致多种疾病病理生理过程,如淋巴水肿、主动脉瓣二叶瓣、胚胎血管重构缺陷等。本文将从心脏、血管、淋巴系统三方面综述Piezo1与循环系统疾病的研究进展。

机械敏感离子通道Piezo2与疼痛相关性研究与应用展望

Piezo2作为Piezo通道家族的一员,是一种表达于背根神经节的感觉神经元亚群的能快速适应、机械激活的阳离子通道,它能够将机械性刺激转化为机械敏感性电流,以控制体表本体觉、触觉和痛觉的产生。如今越来越多的研究表明Piezo2在多种痛觉的产生与传导方面有着重要作用。文章总结整理了机械敏感离子通道Piezo2的结构、功能及其参与疼痛相关性疾病的发生过程,以展望其作为可能的干预靶点在疼痛的治疗思路中的应用。

机械敏感性离子通道Piezo1参与慢性避水应激肠易激综合征大鼠内脏高敏感性和5-羟色胺代谢异常

目的:研究机械敏感性离子通道Piezo1在慢性避水应激(WAS)肠易激综合征大鼠模型结肠组织中的变化及作用。方法:采用成年雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,随机分为实验组与对照组,每组6只。实验组大鼠受到连续10 d、每天1 h的WAS以建立内脏高敏感性模型;记录24 h粪便颗粒数、含水量及胃肠道转运时间来检测大鼠肠道分泌及运动功能的变化;以结直肠扩张所导致的腹壁撤退反射(AWR)来检测内脏敏感性;用旷场实验和强迫游泳实验来观察大鼠焦虑及抑郁样行为;RT-qPCR、免疫组化和Western blot检测结肠黏膜Piezo1的表达变化;ELISA检测结肠和血清5-羟色胺(5-HT)的含量。结果:与对照组相比,WAS组大鼠出现腹泻型肠易激综合征的表现,大鼠胃肠道转运时间显著缩短(P<0.05),在40 mmHg和60 mmHg结直肠压力扩张下的AWR评分显著增加(P<0.05),并出现焦虑抑郁样行为,大鼠结肠组织Piezo1的mRNA及蛋白表达水平显著增加(P<0.05),结肠黏膜5-HT含量显著增加(P<0.05),血清5-HT含量变化不明显。大鼠结肠黏膜Piezo1表达与内脏敏感性显著相关(R2=0.5420,P=0.0373),与结肠组织5-HT含量呈显著正相关(R2=0.8351,P=0.0108)。结论:连续10 d的WAS使大鼠结肠粘膜内机械敏感性离子通道Piezo1表达增加(可能是内脏高敏感性的标志物),并通过促进结肠5-HT的分泌和释放,改变肠道分泌和运动,增加肠道的敏感性,从而导致大鼠肠易激综合征的发生。

机械敏感性离子通道的建模模拟研究

机械敏感性离子通道在多种生理活动中起着极其重要的作用.至今,学者对这类通道的研究分析已经长达20多年.在实验方面,大电导率和小电导率机械敏感性离子通道晶体结构的确定,使人们对机械敏感性离子通道的建模和模拟分析成为可能,并对这类通道的动力学机理的了解大大深入.在对离子通道理论研究的过程中,多种模拟方法和计算手段都展示了各自的优越性和针对性,这为我们提供了从不同方面认识离子通道的可能性,但他们也存在着自身的局限性.特别是,在众多针对离子通道的理论分析技术当中,分子动力学模拟的方法尤为突出.这一技术的出现,为我们提供了对离子通道结构功能关系以及动力学特性更加全面与细节的描述,这些都是其他很多技术方法所不能达到的.另外,分子动力学模拟又包括多种方法,不同方法的使用使得我们能从不同切入点研究离子通道不同的特性.因此在本文中,我们着眼于对机械敏感性离子通道的计算分析,特别是分子动力学模拟的应用.通过对分子动力学模拟的介绍,我们探讨了机械敏感性离子通道在构象、磷脂环境、机械刺激、电压依赖以及门控开放等方面的动力学机制.同时对不同模拟技术优劣性的比较将会为我们日后的探索提供更好的研究方法.最后,我们也概括了国内近年来在离子通道理论研究方面取得的重大突破和突出成果,为我们日后深入研究机械敏感性离子通道提供新的思路与启发.

推拿调控Piezo2机械敏感性离子通道防治糖尿病胃轻瘫的可行性分析

糖尿病胃轻瘫(DGP)是以胃肠运动障碍为特点的临床常见病,已成为重要的社会公共卫生问题。推拿作为防治DGP重要的中医技法,疗效显著。本文从中医理论和西医认识阐述了DGP的发病机制,通过查阅文献并结合前期研究,提出了从Piezo2机械敏感性离子通道这一关键环节探讨推拿防治DGP的方法与思路。