机械敏感性离子通道蛋白Piezo1与临床疾病相关性的研究进展

Piezo1蛋白作为一种与机械应力刺激信号密切相关的新型机械敏感性离子通道,在响应机械刺激和运动效应方面作用显著。该蛋白在机体的器官和组织中分布广泛、作用较大,自被发现以来,受到了学界的广泛关注。大量科学研究表明,Piezo1在血管、神经、骨骼、免疫、肿瘤等疾病的治疗方面均具有重要意义。该文对Piezo1生物学特性及其与临床疾病的相关性进行综述,为临床相关疾病的发病机制、诊断、治疗和预后监测研究提供了新的思路和展望。

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。

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。

机械敏感通道Piezo1与肝纤维化的研究进展

肝纤维化是细胞外基质在肝内弥漫性过度沉积与异常分布的过程,其本质属于肝脏对各种慢性损伤做出的病理性修复反应。Piezo1通道是一种新型机械敏感性离子通道,在机械力感受与转导、细胞信号传导与调节等方面发挥重要作用。Piezo1通道在肝星状细胞中高表达,并参与细胞外基质沉积和肝星状细胞活化等关键过程。Piezo1通过调控钙信号和其他信号通路,影响细胞外基质的产生和降解平衡。本文旨在综述Piezo1通道在肝纤维化中的作用及面临挑战,并探讨Piezo1相关研究的临床转化前景。

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。

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。

机械敏感离子通道Piezo1/2蛋白在消化系统疾病中的研究进展

Piezo蛋白包括Piezo1、Piezo2两种亚型,为非选择性机械敏感离子通道,具有相似的生理生物学特性,能将机械信号转变为生物电信号,在包括消化道在内的与机械力作用密切相关的多个脏器生理功能维持和病理生理改变中起重要作用。本文就Piezo1/2蛋白与消化系统疾病的关系作一综述,阐述机械应力刺激下Piezo1/2蛋白通道在消化系统疾病中的作用,从而为研究相关消化道疾病的发病机制和治疗提供新的靶点。

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。

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。

黄芪丹参含药血清调控机械敏感性阳离子通道Piezo1对低流体剪切力诱导血管平滑肌细胞增殖迁移的影响

目的观察黄芪丹参含药血清调控机械敏感性阳离子通道Piezo1对低流体剪切力(FSS)诱导的血管平滑肌细胞(VSMCs)增殖迁移的影响。方法通过流体剪切力加载分析设备加载低FSS建立细胞模型,分组给予Piezo1激动剂Yoda-1和黄芪丹参水煎液含药血清干预,CCK-8法和BrdU法检测VSMCs增殖能力,Transwell法和划痕法评价VSMCs迁移能力。ELISA法检测细胞上清IL-1β和TNF-α水平。RT-PCR和Western blot法分别检测Piezo1和pro-IL-1βmRNA和蛋白表达。结果低FSS可诱导VSMCs增殖和迁移增加,炎症因子IL-1β和TNF-α分泌及pro-IL-1β蛋白表达增加。Piezo1激动剂Yoda-1和芪参血清均可以抑制低FSS诱导的VSMCs增殖和迁移、炎症因子IL-1β和TNF-α的分泌及pro-IL-1β蛋白表达。低FSS可下调VSMCs的Piezo1 mRNA和蛋白表达,芪参血清可上调低FSS诱导下的VSMCs Piezo1 mRNA和蛋白表达。结论低FSS可下调VSMCs的Piezo1而激活IL-1β介导的炎症反应诱导VSMCs的增殖和迁移;黄芪丹参含药血清可通过上调低FSS诱导下的VSMCs的Piezo1表达而发挥抑制VSMCs炎症、增殖和迁移的功效。

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]。

小白菊内酯通过抑制Piezo1表达对机械牵张应力作用下软骨细胞凋亡的影响及其机制

目的:探讨小白菊内酯(PTL)通过调控机械敏感性离子通道蛋白1(Piezo1)表达对机械牵张应力作用下软骨细胞凋亡的影响,并阐明其相关作用机制。方法:按照拉伸性变量将软骨细胞分为0%、5%、10%、15%和20%拉伸组。另取软骨细胞,分为对照组、20%拉伸组、20%拉伸+5μmol·L^(-1)PTL组、20%拉伸+10μmol·L^(-1)PTL组和20%拉伸+20μmol·L^(-1)PTL组。使用Piezo1短发夹RNA(shRNA)干扰慢病毒(sh-Piezo1)或shRNA-NC慢病毒感染软骨细胞,将软骨细胞分为sh-Piezo1组和sh-NC组,另设置空白对照组。另将软骨细胞分为20%拉伸组、20%拉伸+PTL组、20%拉伸+sh-Piezo1组和20%拉伸+sh-Piezo1+PTL组。Hoechst 33258荧光染色观察各组细胞核形态表现,流式细胞术检测各组细胞凋亡率,分光光度法检测各组细胞中含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白酶(Caspase)-3活性,CCK-8法检测各组细胞增殖率,Fluo-4/AM荧光探针法检测各组细胞中钙离子(Ca2+)水平,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测各组细胞中Piezo1 mRNA表达水平,Western blotting法检测各组细胞中Piezo1蛋白表达水平。结果:Hoechst 33258荧光染色观察,随着拉伸量逐渐增加,0%、5%、10%、15%和20%拉伸组软骨细胞细胞核呈碎块状致密浓染的软骨细胞数量逐渐增加。流式细胞术检测,与0%拉伸组比较,5%、10%、15%和20%拉伸组软骨细胞凋亡率均明显升高(P<0.01);与对照组比较,20%拉伸组软骨细胞中细胞凋亡率明显升高(P<0.05);与20%拉伸组比较,20%拉伸+5μmol·L^(-1)PTL组、20%拉伸+10μmol·L^(-1)PTL组和20%拉伸+20μmol·L^(-1)PTL组软骨细胞细胞凋亡率均明显降低(P<0.05);与20%拉伸组比较,20%拉伸+PTL组和20%拉伸+sh-Piezo1组软骨细胞凋亡率均明显降低(P<0.05)。分光光度法检测,与0%拉伸组表示,5%、10%、15%和20%拉伸组软骨细胞中Caspase-3活性均明显升高(P<0.01);与对照组比较,20%拉伸组软骨细胞中Caspase-3活性明显升高(P<0.05);与20%拉伸组比较,20%拉伸+5μmol·L^(-1)PTL组、20%拉伸+10μmol·L^(-1)PTL组和20%拉伸+20μmol·L^(-1)PTL组软骨细胞中Caspase-3活性均明显降低(P<0.05);与20%拉伸组比较,20%拉伸+PTL组和20%拉伸+sh-Piezo1组软骨细胞中Caspase-3活性均明显降低(P<0.05)。CCK-8法检测,与0μmol·L^(-1)PTL组比较,40.00、80.00和160.00μmol·L^(-1)PTL组软骨细胞增殖率均明显降低(P<0.05),提示20.00μmol·L^(-1)PTL为最高无毒性作用浓度。Fluo-4/AM荧光探针法检测,与对照组比较,20%拉伸组软骨细胞中Ca2+水平明显升高(P<0.05);与20%拉伸组比较,20%拉伸+5μmol·L^(-1)PTL组、20%拉伸+10μmol·L^(-1)PTL组和20%拉伸+20μmol·L^(-1)PTL组软骨细胞中Ca2+水平均明显降低(P<0.05);与20%拉伸组比较,20%拉伸+PTL组和20%拉伸+sh-Piezo1组软骨细胞中Ca2+水平均明显降低(P<0.05)。RT-qPCR法检测,与空白对照组和sh-NC组比较,sh-Piezo1组软骨细胞中Piezo1 mRNA表达水平明显降低(P<0.05)。Western blotting法检测,与对照组比较,20%拉伸组软骨细胞中Piezo1蛋白表达水平明显升高(P<0.05);与20%拉伸组比较,20%拉伸+5μmol·L^(-1)PTL组、20%拉伸+10μmol·L^(-1)PTL组和20%拉伸+20μmol·L^(-1)PTL组软骨细胞中Piezo1蛋白表达水平均明显降低(P<0.05);与空白对照组和sh-NC组比较,sh-Piezo1组软骨细胞中Piezo1蛋白表达水平明显降低(P<0.05)。结论:PTL可抑制高强度周期性机械牵张应力诱导的软骨细胞凋亡,其作用机制可能与抑制Piezo1介导Ca2+内流引起的细胞凋亡有关。

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。

机械拉伸对人角膜基质细胞水通道蛋白AQP1表达的影响

通过探讨机械拉伸对人角膜基质细胞中水通道蛋白1(AQP1)及下游信号通路相关基因表达的影响,为揭示圆锥角膜等术后并发症的发生机制提供参考。采用FLEX-4000对人角膜基质细胞进行周期性机械拉伸处理,采用Fluo-3荧光探针检测细胞内Ca^2+的浓度,ELISA法检测拉伸处理后胞内cAMP的含量,Real-time PCR分析拉伸和Ca^2+螯合剂BAPTA处理后AQP1及其下游信号通路相关基因的表达变化。结果发现:机械拉伸可诱导角膜基质细胞中AQP1及其下游FAK、Wnt通路相关基因的表达。机械拉伸处理后胞内Ca^2+、cAMP含量显著上升。BAPTA能够抑制拉伸诱导的AQP1及下游ARHGEF2、Wnt11、MMP2基因的表达。结果提示机械拉伸能够通过调节胞内Ca^2+浓度和cAMP浓度促进AQP1的表达,并进一步通过下游的FAK、Wnt信号通路诱导MMP2的表达,参与角膜细胞外基质代谢的调节。

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。

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。

Piezo1机械敏感性离子通道在心血管系统中的作用

目前心血管系统疾病已成为人类发病率、致残率和病死率最高的疾病之一,严重影响着人们的生活质量。Piezo1是一种机械敏感性阳离子通道,可将机械刺激转化为电化学信号,介导信息的传递。越来越多的证据表明,Piezo1在心血管系统的代谢过程中可发挥广泛的生物学作用。本文对近年来Piezo1参与血流剪切应力感受转导、血管发育、血管紧张度调节的生理机制和在原发性高血压、动脉粥样硬化、心力衰竭、静脉曲张等疾病发生发展中所起到作用的研究进展进行综述,以期为Piezo1相关心血管疾病的治疗提供新的思路。