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。

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。

北京软土地层中反拉式机械法联络通道施工关键技术

机械法施工联络通道包含顶管法和盾构法,是一种新的技术手段,已广泛在我国进行推广,相较于矿山法具有工期短、对周围环境影响小等特点。依托北京地铁17号线某区间,首次成功运用反拉式顶管机施工联络通道,简要总结了反拉式顶管机施工联络通道技术原理、技术要点、技术参数控制状况、工期及质量情况,证明了工艺的优越性。

超大直径盾构隧道机械法施工联络通道可行性分析

目前联络通道的施工通常采用矿山法(超前预支护法暗挖作业),通过对软土进行注浆、对砂土进行冷冻等方法对周边土体进行加固。然而面对城市密集建筑群,地面空间受限,注浆加固无法进行,超深覆土条件下冷冻法加固则严重影响工期。依托广州海珠湾隧道工程盾构段,从施工工况、设备选型、施工工艺、施工重难点及安全质量控制等方面对超大直径盾构隧道机械法施工联络通道的可行性展开分析,得出了科学合理的机械法联络通道实施方案。

机械法联络通道施工关键技术与数值模拟

机械法联络通道施工技术具有施工质量好,对环境扰动小,后期沉降小,不对结构产生破坏等特点,因此逐渐被应用到公路、轨道交通等交通施工领域。目前,国内外对机械法、盾构法联络通道施工技术在城市轨道交通建设中的应用研究不多。文章对城市轨道交通建设项目中机械法联络通道施工技术关键工序进行分析,以苏州6号线工程为例,利用有限元软件对地表沉降、深层土体沉降、深层土体水平位移、隧道位移进行模拟分析,并提出几项机械法联络通道施工建议。模拟结果表明:1)机械法联络通道开挖对隧道周边环境影响范围为0~20 m,其地表沉降影响值约为18 mm;2)联络通道顶面出现较大的沉降,底面出现较大的隆起现象,主隧道开口处也呈现出上部洞口沉降、下部洞口隆起的现象。本文成果可为城市轨道交通联络通道施工方法提供一点参考。

机械法联络通道风险识别及应对措施

为保证机械法联络通道施工的安全,依托郑州市轨道交通8号线丰庆路~白庙站盾构区间,通过对联络通道的特殊衬砌环设计、主线隧道拼装、始发接收微加固、始发接收掘进、二次结构施工等环节进行分析,提出机械法联络通道施工中主线特殊衬砌管片拼装误差、洞门渗漏水、结构损伤等工程风险,并提出拼装动态监控、洞门加固、支撑加强、变形监测等应对措施,提出的应对措施可以为机械法联络通道的施工风险控制提供借鉴。

动脉粥样硬化兔主动脉血管壁机械敏感性离子通道蛋白Piezo1表达与血管内膜厚度相关性分析

目的通过建立兔动脉粥样硬化模型,分析其主动脉血管壁机械敏感性离子通道蛋白Piezo1表达水平与血管内膜厚度的相关性。方法将32只健康新西兰大白兔按随机分组法分为对照组8只、AS模型组24只,对照组给予普通饲料喂饲,AS模型组给予高脂饲料喂饲,共12周。于造模前、造模后4、8、12周每组各处死2只实验兔,取主动脉弓处血管壁组织,采用HE染色进行组织形态学观察,OLYSIA软件测定血管内膜厚度,ELISA法检测机械敏感性离子通道蛋白Piezo1的表达。结果对照组主动脉分层清楚,内膜无增厚;AS模型组随着建模时间延长,主动脉管壁内点状突起增多,内膜增厚,含许多泡沫细胞及脂质沉积。与对照组同时点比较,AS模型组造模后各时点血管内膜厚度、Piezo1表达水平均增加;与造模前比较,AS模型组造模后各时点血管内膜厚度、Piezo1表达水平均增加(P均<0.05)。Pearson相关分析显示,造模4、8、12周血管内膜厚度与Piezo1表达均呈正相关(r=0.53,P=0.043;r=0.65,P=0.038;r=0.78,P=0.025)。结论在AS的发生发展中,兔主动脉血管壁机械敏感性离子通道蛋白Piezo1表达水平与血管内膜厚度呈正相关,通道蛋白Piezo1可能通过影响血管内皮细胞形态引起血管重构,从而参与AS的发生发展。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

TRP通道在生物体对机械性刺激响应中的功能及作用机制

TRP超家族离子通道在多种感觉传导,特别是听觉、触觉、机械性痛等机械性感觉过程中起着重要的作用。一些主要的离子通道性疾病,如失聪、慢性痛、ADPKD和心室肥大等的病因与TRP通道功能异常相关[1,2]。TRP通道是机械敏感通道的热门候选者,有些TRP通道,如C.elegans中TRPN亚型通道TRP-4,能够作用受体直接被机械力激活;而有些TRP通道则可能起着信号调节器的作用,间接地接收和放大信号[3]。文中介绍了TRP通道在机械性感觉传导中的功能,并讨论了其潜在的分子机制。

心肌机械门控离子通道的药理学研究进展

心脏机械电反馈是引发心律失常的一种重要机制 ,目前已受到专家学者的广泛关注。大量实验证明它与心肌细胞机械门控通道的开放有密切关系。积极寻找机械门控通道的特异性工具药 ,不但对该类通道的鉴定和深入研究非常必要 ,而且将为开发一类新的抗心律失常药物奠定基础。

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。

机械激活性离子通道压电蛋白Piezo1通过Notch信号通路介导牙周膜干细胞成骨分化作用机制研究

目的探究机械激活性离子通道压电蛋白Piezo1通过Notch信号通路介导人牙周膜干细胞(h PDLSC)成骨分化作用机制。方法选取自2016年1月1日—2018年1月1日就诊于北京儿童医院正畸科的8~14岁儿童因阻生而拔出的年轻恒牙的牙周膜组织为细胞来源,采用酶消化法对hPDLSC进行提取。采用免疫组织化学染色法检测角蛋白、波形蛋白的表达和流式细胞术对hPDLSC的标志物CD146和STRO-1进行鉴定。构建和筛选siRNA-Piezo1基因干扰载体和Piezo1基因过表达质粒。应用Flexcell 4000T机械牵张应力仪器构建体外牵张力学hPDLSC细胞模型。实验分成5组:siRNA干扰组、过表达组、空白对照组、牵张应力组和阴性对照组。荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)检测Piezo1、Notch1和成骨基因碱性磷酸酶(ALP)、Runt相关基因2(Runx2)、骨钙素(OCN)和骨涎蛋白(BSP)的表达。Western blot检测成骨标志蛋白ALP和Runx2的表达。Fluo-3 AM探针检测细胞内钙离子含量。结果 h PDLSC波形蛋白染色阳性,角蛋白染色阴性。流式细胞仪检测hPDLSC标志物STRO-1表达阳性,CD146表达阳性。空病毒载体、si RNA-Piezo1干扰序列和Piezo1过表达载体序列均可以通过慢病毒转染h PDLSC,而且转染效率较高,均在90%。逆转录聚合酶链反应结果显示,siRNA干扰组、过表达组、空白对照组、牵张应力组和阴性对照组Piezo1 mRNA的表达水平差异有统计学意义(F=9.573,P<0.05);过表达组Piezo1 mRNA的表达水平明显高于siRNA干扰组,差异有统计学意义(q=3.893,P<0.05);牵张应力组Piezo1 mRNA的表达水平明显高于空白对照组,差异有统计学意义(q=2.006,P<0.05)。Notch1和成骨基因ALP、Runx2、OCN和BSP的mRNA表达具有同样的趋势。Western blot检测结果显示siRNA干扰组、过表达组、空白对照组、牵张应力组和阴性对照组成骨标志蛋白ALP蛋白表达差异有统计学意义(F=11.207,P<0.001);过表达组ALP蛋白的表达水平明显高于siRNA干扰组,差异有统计学意义(q=2.991,P<0.05);牵张应力组ALP蛋白的表达水平明显高于空白对照组,差异有统计学意义(q=3.007,P<0.05)。Runx2蛋白表达具有同样趋势。细胞内钙离子检测结果显示,过表达组和牵张应力组细胞内钙离子荧光强度明显高于si RNA干扰组。结论机械牵张应力可以促进Piezo1蛋白的表达,以Ca^(2+)为第二信使,激活Notch1信号通路,激活ALP、Runx2、OCN和BSP的表达,促进hPDLSC成骨分化。而siRNA-Piezo1干扰质粒可以阻断这一进程,反之,Piezo1的过表达质粒可以促进hPDLSC成骨分化进程。