機械拉伸通過機械激活的陽離子通道 Piezo1 促進增生性瘢痕形成

增生性瘢痕 (HS) 形成是一種皮膚纖維增生性疾病，發(fā)生在皮膚損傷之后，導(dǎo)致嚴(yán)重的功能和審美障礙。迄今為止，已經(jīng)建立了許多用于抑制 HS 形成的治療方法，但其中很少有令人滿意的結(jié)果。

近年來，研究表明，Piezo1 與細(xì)胞外機械微環(huán)境發(fā)生積極的相互作用，以確定細(xì)胞行為或疾病進展。因此，Piezo1 可能是調(diào)節(jié)力學(xué)介導(dǎo)的細(xì)胞行為和疾病的關(guān)鍵因素。

同樣，疤痕形成的主要特征是 ECM 的積累，最終導(dǎo)致基質(zhì)硬度的增加。更硬的疤痕組織建立了一個“惡性反饋循環(huán)”，不斷刺激成纖維細(xì)胞的過度活化和膠原蛋白的產(chǎn)生，進一步促進 HS 的發(fā)展和收縮。然而，尚不清楚瘢痕中異常的機械微環(huán)境是否與 Piezo1 的機械感覺功能相互作用，以調(diào)節(jié)皮膚成纖維細(xì)胞的活性，最終導(dǎo)致HS 的形成。

以此為基點， 來自上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院、附屬新華醫(yī)院整形外科的專家學(xué)者進行了相關(guān)研究，在Cell Death & Disease 上發(fā)表了題為《Mechanical stretch promotes hypertrophic scar formation through mechanically activated cation channel Piezo1》的研究論文。

該實驗使用體外牽張應(yīng)力加載系統(tǒng)將循環(huán)機械拉伸應(yīng)力(CMS)應(yīng)用于HDFs。HDFs在培養(yǎng)板上以2×105細(xì)胞/ml培養(yǎng)。拉伸組以正弦模式應(yīng)用CMS，振幅為10%，頻率為0.5 Hz，靜態(tài)組細(xì)胞在同一類型的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，但保持靜止，兩組在同一培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

首先，實驗通過免疫組織化學(xué)分析證實人HS 組織中 Piezo1 水平升高；通過免疫熒光分析觀察到 Piezo1 的表達(dá)與 HS 組織中的 α-SMA 水平相關(guān)，表明 Piezo1 在人 HS 組織中肌成纖維細(xì)胞中高表達(dá)。此外研究了牽張力誘導(dǎo)的HS 大鼠尾模型中 Piezo1 的表達(dá)，顯示 Piezo1 在整個大鼠 HS 真皮中過表達(dá)。總之，這些結(jié)果證實Piezo1 可能與 HS 形成有關(guān)。

為了研究 HS 組織增加的基質(zhì)硬度是否影響 Piezo1 的上調(diào)，實驗建立了一個 CMS 模型來模擬 HS 發(fā)展過程中增加的組織硬化。首先檢測了在不同強度拉伸下 HDFs 中 Piezo1 的蛋白質(zhì)水平（圖1 A、B）。

值得注意的是，發(fā)現(xiàn) Piezo1 的表達(dá)因拉伸強度增加而上調(diào)。此外，當(dāng)施加 10% 的拉伸強度時，Piezo1 的表達(dá)也會隨著時間的推移而增加。這些發(fā)現(xiàn)表明 CMS 以時間和強度依賴性方式顯著提高了HDFs中的 HDF 中 Piezo1 的表達(dá)。

此外，測試了 Piezo1 的活性是否影響 HDFs 中的鈣內(nèi)流。結(jié)果表明，CMS促進了負(fù)載Ca2+敏感熒光染料 (Fluo-8) 的HDFs中細(xì)胞內(nèi)的鈣濃度。重要的是，GsMTx4 處理或 Piezo1 敲低抑制了由 CMS 誘導(dǎo)的 HDFs 細(xì)胞內(nèi)鈣的積累，表明 Piezo1 介導(dǎo)了暴露于 CMS 的 HDFs 中的鈣內(nèi)流（圖1 E-H）�？傊�，這些結(jié)果表明 CMS 可能促進 Piezo1 的過表達(dá)和 Piezo1 介導(dǎo)的 HDF 中的鈣內(nèi)流。
 

圖1

此外，實驗通過免疫熒光染色和Transwell 遷移測定，表明 Piezo1 可能參與機械拉伸誘導(dǎo)的 HDFs 的增殖和運動。

最后，實驗檢測了在大鼠拉伸誘導(dǎo)的瘢痕形成模型中GsMTx4 處理的效果。結(jié)果表明連續(xù)的機械拉伸作用于創(chuàng)口部位可以通過Piezo1 引起HS的形成。
 

總之，結(jié)果證實 Piezo1 激活可能介導(dǎo) HS 的形成，并且可能成為治療 HS 形成有希望的療法新目標(biāo)。研究結(jié)果還表明，Piezo1 阻斷肽 GsMTx4 的應(yīng)用也可能是一種治療HS的潛在策略。更廣泛地說，研究結(jié)果提出了一種可能性，即 Piezo1 可能是導(dǎo)致疾病的一般因素，而異常的機械力涉及其中。