医学论文哪里有?本研究通过体外构建流体剪切应力的细胞模型,进一步证明了异常 FFSS 通过上调Piezo1/Ca2+信号轴诱导软骨细胞F-actin松散。压力和拉应力在关节软骨细胞中的作用,还需要在随后的研究过程中进一步讨论。
研究内容与方法
1.3 统计学方法
统计学处理时,先统计关节滑液中炎性因子MMP1,MMP13浓度,再统计数据录入,统计结果以均数±标准差表示。在数据同时满足正态性与方差齐性条件时,本文对两独立样本做t检验。当P<0.05时,我们相信这些差异在统计学角度是有价值的。但若不符合上述条件,则采用2个独立样本进行Mann-Whitney检验;所得P<0.05,则认为上述差异具有统计学意义。
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2.4 结果
2.4.1 UAC 干预后大鼠颞下颌关节Piezo1和合成代谢因子的表达结果
关于Piezo1、代谢指标MMP13、Col-x以及合成指标Sox9、Col-2、Aggrecan的免疫组织化学染色,具体结果如下所示。在对照组中,Piezo1阳性细胞几乎没有表达,但随着UAC刺激时间的延长,Piezo1的表达水平显著提高,其阳性表达主要集中在软骨和滑膜层的胞质中,特别是在UAC-12W组中,表达尤为突出;在分解代谢指标MMP13和Col-x蛋白的表达情况时,假手术组的表现并没有明显的差异,但UAC组的表达水平随时间逐渐上升。与同期假手术组相比,UAC组每组的MMP13和Col-x蛋白表达都有显著的增加,这些差异在统计学上都是有意义的。在合成指标Sox9、Col-2、Aggrecan的对照组中,可以观察到阳性细胞的表达,但随着UAC时间的延长,这些阳性细胞的表达逐渐减少(见图2);
讨论
1. 异常力促进TMJOA的发展
颞下颌关节与咬合状态间存在着密切的生物力学联系。为了模拟异常的生物力学刺激,我们进行了相关研究,在不同的FFSS环境中对软骨细胞进行了刺激,从而构建了OA细胞的模型。综上所述,我们的研究结果证明了从膜到细胞核的信号传导机制,从流体剪切力(FFSS),然后通过Piezo1/Ca2+信号轴传导,将Piezo1调节Ca2+导致F-actin松散结合在一起(图7)。这种信号级联导致关节软骨细胞中Piezo1的过度表达,以响应FFSS。
TMJOA是颞下颌关节中经常出现的一种慢性退化性疾病。其核心的病理特征涵盖了软骨细胞的死亡、细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)的降解以及软骨下骨的重塑过程[1]。颞下颌关节是连接下颌骨和颅骨并连接下颌运动的关节,由下颌骨髁突、关节盘、关节结节和关节窝组成。下颌骨髁状突上的软骨层从表层向下由:纤维软骨细胞层、增生软骨细胞层、肥大软骨细胞层和钙化软骨细胞层组成[35]。目前,大量的临床研究已经证明咬合因素、咬合干扰对TMD发生,发展有重要影响,异常咬合产生超生理范围的生物力作用在TMJ髁突,诱发关节出现结构异常或者退行性变而最终导致TMD的发生[36]。特征性非生理运动除造成咀嚼肌损伤,还会给颞下颌关节造成不正常机械应力(如扭力、剪切力等),造成髁突软骨基质内稳态破坏,造成髁突退行性变化[37],髁突软骨与其他软骨不同的生物学方面在于它对髁突软骨重新定位、关节功能和机械负荷变化的重塑能力,软骨细胞死亡加速了软骨的损伤,而其降解代谢与合成代谢之间不平衡导致软骨组织进行性破坏, 致使软骨对机械刺激适应能力下降,进一步出现软骨下骨异常骨重塑等病理表现。疾病后期严重影响生命质量,探索髁突软骨损伤破坏机制至关重要。
2. Piezo1是一种机械敏感性Ca2+通道在软骨细胞表达
2010年,Patapoutian实验室发现一类新的机械门控离子通道,Piezo1主要表达于非兴奋性细胞类型中,并在质膜上发挥着关键作用,负责传递来自外部和内部的机械力刺激。Piezo2的表达主要集中在感觉神经元上,涵盖了体感神经节、外毛细胞、肠道中的肠嗜铬细胞以及默克尔细胞,但体细胞并不在其中[55],Piezo1被发现在多种细胞组织中作为机械力分子受体参与调控血管及淋巴管发育、血压稳态维持、骨的生成与重塑等诸多功能。Piezo1是一种剪切应力传感器,可以通过 Piezo1依赖性剪切应力诱发的离子电流和钙流入来调节内皮细胞以确定血管结构和功能[22],Patapoutian[56]团队研究显示GOF Piezo1等位基因 在小鼠中的结构性表达或巨噬细胞表达破坏铁调节剂-铁调素的水平,并导致超负荷。进一步研究表明,Pizeo1是巨噬细胞吞噬活性和随后的红细胞更新的关键调节器。令人惊讶的是,该研究发现E756del是存在于非洲人后裔三分之一中的 轻度GOF pizeo1等位基因,与血浆铁含量增加密切相关。该研究将巨噬细胞机械转导与铁代谢联系起来,并确定了非洲裔美国人铁水平升高的遗传危险因素。证明机械敏感的离子通道Piezo1蛋白具有调控铁代谢的重要功能。异常应力和 Piezo1机械传感器本身之间是否存在正反馈回路的具体机制尚未完全阐明。
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结论
综上所述,对软骨细胞进行负载流体剪切力的相关实验均表明:与 0 和 4 dyn/cm2 组相比,随负载力的逐渐增大(8、12 dyn/cm2 组),Piezo1通路、代谢相关指标(Adamts-5,MMP13,Col-x)的表达水平逐渐升高。使用抑制剂GsM Tx4时,软骨细胞的 Piezo1/Ca2+相关通路受到抑制,减缓甚至降低了细胞代谢的发生和F-actin的细胞骨架松散。我们的研究结果显示了Piezo1在UAC模型的表达,并揭示了Piezo1在TMJOA发生和发展中的机制研究。FFSS通过Piezo1/Ca2+信号通路促进机械应力诱导的软骨降解和F-actin的细胞骨架松散。我们的研究结果表明,Piezo1抑制剂GsM Tx4在开发针对TMJOA的靶向治疗方面具有潜在的治疗应用。
参考文献(略)