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。

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。

纤维化疾病中的机械敏感性离子通道Piezo1

Piezo1是哺乳动物中新发现的一种机械敏感(mechanosensitive,MS)离子通道,在不同组织和器官中发挥着重要功能,包括骨骼、泌尿道、眼球和动脉等。然而,异常的Piezo1机械传导会造成多种疾病的发生并促进病程的发展。纤维化疾病几乎可以发生在任何一个组织和器官中,其主要特征是胶原蛋白和其他细胞外基质(extracellular matrix,ECM)成分的过度交联与累积,最终导致组织器官刚度增加,生理功能受到影响。目前,越来越多的研究表明,Piezo1在纤维化疾病的发生和发展中扮演着重要的调控作用,与其基质力学状态变化有着密切联系。本文叙述了Piezo1的结构和激活机理,并且系统地总结了Piezo1在心、肾、胰和肝等多种器官纤维化疾病中的研究进展,以期为纤维化疾病的治疗提供新的视角和策略。

机械敏感通道蛋白Piezo在眼球组织中的表达分布研究

目的探索机械敏感通道蛋白Piezo1和Piezo2在眼球的表达分布。设计实验研究。研究对象12周龄的成年雄性C57BL/6N小鼠9只(9眼),成年雄性Piezo1^(td-Tomato)小鼠3只(3眼),人眼球石蜡切片1张。方法通过RNAscope荧光原位杂交实验检测Piezo1和Piezo2 mRNA在C57BL/6N小鼠眼球视神经冰冻切片上的表达;通过实时荧光聚合酶链反应定量实验(qPCR)检测Piezo1和Piezo2 mRNA在C57BL/6N小鼠眼球中的相对表达量;通过免疫印迹实验检测Piezo1和Piezo2蛋白在C57BL/6N小鼠眼球中的表达;通过免疫荧光染色实验检测Piezo1-tdTomato蛋白在Piezo1^(td-Tomato)小鼠眼球视神经冰冻切片中的表达;通过免疫荧光染色实验检测人眼球石蜡切片中Piezo1蛋白的表达分布。主要指标相对荧光强度,循环阈值(Ct值)。结果RNAscope荧光原位杂交实验显示Piezo1 mRNA在角膜、虹膜、睫状体、晶状体上皮、巩膜、视网膜、视盘胶质筛板区的神经组织中表达,Piezo2 mRNA在角膜、虹膜和巩膜组织表达。眼球组织的qPCR实验显示:在角膜、虹膜、晶状体、视网膜、视盘胶质筛板区的神经组织、巩膜和眼外肌组织中,Piezo1 cDNA的平均Ct值均<30;在晶状体和视网膜组织中,Piezo2 cDNA的平均Ct值>30。眼球组织的免疫印迹实验显示:Piezo1蛋白在角膜、虹膜、晶状体、视网膜、视盘胶质筛板区的神经组织、巩膜和眼外肌中表达;Piezo2蛋白在角膜、虹膜和巩膜中表达。Piezo1^(td-Tomato)小鼠眼球冰冻切片的免疫荧光染色显示,Piezo1-tdTomato蛋白在眼球视盘胶质筛板区的神经组织中表达。人眼球石蜡切片的免疫荧光染色也显示,Piezo1蛋白在视盘筛板区的神经组织中表达。结论机械敏感通道蛋白Piezo1在小鼠眼球组织中广泛表达,包括眼前段、眼后段及视盘胶质筛板区的神经组织。Piezo1蛋白在人眼球的视盘筛板区明确表达,可能是该区域感受并响应眼压、视神经鞘膜间隙脑脊液压力及它们之间压力差变化的重要力学传感器。

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。

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。

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。

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]。

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。

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。

机械门控阳离子通道Piezo1与动脉粥样硬化研究进展

Piezo1蛋白是一种非选择性机械门控阳离子通道,在机械刺激作用下,可以引起钙、钠、钾等阳离子内流,进而将机械信号转化为生物电信号,并将信号整合至细胞内,参与多种生理和病理过程。Piezo1蛋白广泛存在于心血管系统中,在血流剪切应力和血管张力传感、血管发育和新生、血管重塑等许多心血管活动中发挥重要作用。Piezo1可感受血流剪切应力和血管张力的变化,其表达也受到二者的影响,进而影响血管内皮细胞的形态、排列、合成、分泌、炎症和黏附等功能。Piezo1也可调控巨噬细胞的迁移、炎症反应和脂质吞噬等,参与调控动脉粥样硬化的发生发展。血管平滑肌细胞增殖同样受到Piezo1的调控,进而影响血管壁的重构。本文主要综述Piezo1通道的发现、结构和功能,以及在动脉粥样硬化方面的研究进展,以期为动脉粥样硬化的防治提供新的思路。

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。

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。

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。