内皮 Piezo1：肠道缺血再灌注损伤的 “救星”，开启肠损伤治疗新征程

肠道缺血再灌注（I/R）损伤危害大，机制不明。研究人员探究内皮 Piezo1 在此损伤中的作用及机制。结果发现，Piezo1 可促血管生成减轻损伤，或成治疗策略。这为肠 I/R 损伤治疗提供新思路。

　　在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，肠道就像一条忙碌的 “运输通道”，时刻进行着营养物质的吸收和代谢。然而，肠道也会遭遇各种 “危机”，肠道缺血再灌注（I/R）损伤就是其中之一。这种损伤常发生在急性肠道缺血、外科手术或创伤之后，不仅会对肠道组织造成直接损害，还可能引发全身性的炎症反应，严重时甚至会危及生命。尽管它危害巨大，但遗憾的是，其背后精确的致病机制却一直如同被迷雾笼罩，尚未被完全揭开。

为了驱散这层迷雾，探寻肠道 I/R 损伤的奥秘，山东中医药大学创新研究中心的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦在内皮 Piezo1 上，试图弄清楚它在肠道 I/R 损伤中究竟扮演着怎样的角色，以及背后隐藏的作用机制。经过一系列严谨的实验和深入的探究，研究人员得出了令人振奋的结论：Piezo1 在保护肠道免受 I/R 损伤方面发挥着关键作用，它可以通过促进内皮细胞的血管生成来减轻损伤，这一过程可能是通过激活 Ca²⁺/HIF-1^α/VEGF 信号通路实现的。这一发现意义非凡，意味着靶向内皮 Piezo1 通道有望成为治疗回肠 I/R 损伤的新策略，为众多受肠道 I/R 损伤困扰的患者带来了新的希望。该研究成果发表在《Molecular Medicine》杂志上。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们构建了小鼠肠道 I/R 损伤和体外缺氧复氧（H/R）模型，模拟肠道 I/R 损伤的病理过程。通过免疫荧光（IF）和实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）来检测 Piezo1 的表达情况。还进行了体内外的内皮细胞 Piezo1 敲除和激活实验，观察其对血管生成和损伤的影响。此外，通过分离原代小鼠肠道内皮细胞、进行细胞内 Ca²⁺测量、蛋白质免疫印迹（Western blot）等实验，从多个角度深入探究了 Piezo1 在肠道 I/R 损伤中的作用机制。

下面来详细看看具体的研究结果。
Piezo1 在肠 I/R 损伤后回肠内皮中的表达上调：研究人员利用 Piezo1^td/Tdt小鼠观察 Piezo1 通道的表达水平，IF 染色显示 Piezo1 主要在被视为内皮细胞标记的 CD31 阳性细胞中表达。对小鼠进行肠系膜上动脉一级分支结扎手术后，RT-qPCR 和 IF 分析表明，在 I/R 损伤后的 48 小时和 72 小时，回肠组织中 Piezo1 的水平明显上调。在体外，将人脐静脉内皮细胞（HUVECs）置于 H/R 条件下培养，IF 结果也证实，48 小时和 72 小时的 H/R 组中 Piezo1 的表达明显高于对照组。这一系列结果表明，I/R 损伤后回肠中 Piezo1 的表达显著增加，暗示其在肠道 I/R 损伤的病理过程中起着重要的调节作用。
敲除内皮 Piezo1 会加重肠道 I/R 损伤：研究人员使用内皮细胞特异性敲除 Piezo1（Piezo1^ΔEC）的小鼠进行实验。基因分型结果证实了 Piezo1^ΔEC小鼠中 Cre 酶的存在，并且成功敲除了 Piezo1。通过 H&E 染色发现，假手术的 Piezo1^fl/fl小鼠肠道黏膜完好，而 I/R 损伤后的 Piezo1^fl/fl组小鼠绒毛出现断裂，Piezo1^ΔEC小鼠的肠道绒毛损伤则更加严重，绒毛结构大面积缺失，基本结构丧失，炎症细胞浸润增多。Chiu 评分显示，I/R 损伤后的 Piezo1^ΔEC组小鼠回肠切片评分显著高于 Piezo1^fl/fl组。AB-PAS 染色结果也证实，I/R 损伤后的 Piezo1^ΔEC小鼠回肠中黏蛋白含量明显减少。此外，I/R 损伤后的 Piezo1^ΔEC小鼠回肠组织中 TNF-α、IL-6 和 IL-1β 的 mRNA 水平和蛋白水平均显著升高。这些数据表明，敲除内皮 Piezo1 会显著加重 I/R 损伤后的肠道损伤。
敲除内皮 Piezo1 会减弱肠道 I/R 损伤后的血管生成：已有研究表明 Piezo1 在调节血管生成过程中发挥作用，而血管生成对于 I/R 损伤后受影响区域的血流恢复和组织再生至关重要。RT-qPCR 结果显示，与假手术组相比，I/R 损伤后 48 小时和 72 小时的 Piezo1^fl/fl小鼠回肠组织中 Fgf2、Vegfa 和 Icam1 的 mRNA 水平升高，而 Piezo1^ΔEC小鼠回肠组织中这些基因的 mRNA 水平在相应时间点降低。IF 染色表明，I/R 损伤后 48 小时和 72 小时的 Piezo1^fl/fl小鼠回肠组织中 CD31 和 VEGFR2 的表达水平显著升高，而 Piezo1^ΔEC小鼠回肠组织中这些蛋白的表达水平则显著降低。这些结果表明，内皮细胞中 Piezo1 的敲除会导致肠道 I/R 损伤后血管生成显著减少。
抑制 Piezo1 会损害 HUVECs 中 H/R 诱导的血管生成：研究人员在体外控制环境下研究内皮 Piezo1 对血管生成的影响。将 HUVECs 置于 H/R 条件下模拟肠道 I/R 损伤时内皮细胞的病理状态，并用 5 μM Yoda1（Piezo1 激动剂）或 10 μM GsMTx4（Piezo1 抑制剂）预处理 12 小时。RT-qPCR 分析 VEGFA mRNA 和 IF 染色检测 VEGFR2 蛋白结果显示，Yoda1 激活 Piezo1 可增加正常条件下 HUVECs 中这些标记物的表达水平，而 GsMTx4 处理则抑制其表达。在 H/R 条件下，激活 Piezo1 对内皮血管生成的促进作用更加明显，而抑制 Piezo1 则会逆转这种效果。管形成实验和划痕实验也得到了相应的结果，表明内皮 Piezo1 通过调节 I/R 损伤后的血管生成来促进肠道组织修复。从 Piezo1^ΔEC和 Piezo1^fl/fl小鼠中分离原代肠道内皮细胞进行的实验也进一步验证了这一结论。
激活 Piezo1 诱导细胞内钙内流，促进肠 I/R 损伤后 HIF-1^α介导的血管生成：研究人员发现内皮 Piezo1 可通过调节血管生成影响肠道 I/R 损伤，且先前研究表明 HIF-1^α激活是缺氧条件下血管生成的关键步骤，Piezo1 可通过调节 Ca²⁺内流影响细胞功能。IF 分析细胞内 Ca²⁺浓度发现，Yoda1 激活 Piezo1 可使正常条件下 HUVECs 中 Ca²⁺水平升高，GsMTx4 处理则使其降低，H/R 条件下同样如此。RT-qPCR 分析 HIF1A 发现，Yoda1 处理组 HIF1A 表达显著增加，GsMTx4 处理组则受到抑制，H/R 条件下趋势相同。在 I/R 损伤后 48 小时和 72 小时的 Piezo1^fl/fl小鼠回肠组织中，Hif1a 的 mRNA 表达明显高于 Piezo1^ΔEC组。IF 染色和 Western blot 结果也表明，H/R 条件下，Yoda1 可进一步增加 HIF-1^α和 VEGF 的表达，而 GsMTx4 则抑制其表达。这些结果表明，Piezo1 通过诱导 Ca²⁺内流并刺激 HIF-1^α表达，在肠 I/R 损伤后的血管生成中发挥介导作用。
小鼠腹腔注射 Yoda1 促进肠 I/R 损伤后的血管生成：为了更清楚地了解内皮 Piezo1 在肠 I/R 损伤血管生成过程中的功能，研究人员给 C57BL/6 J 小鼠腹腔注射 Yoda1，I/R 损伤 72 小时后收集回肠组织进行实验。H&E 和 AB-PAS 染色显示，Yoda1 处理的 I/R 损伤小鼠肠道绒毛损伤较轻，回肠中黏蛋白浓度较高，Chiu 评分较低。RT-qPCR 分析表明，I/R 损伤 + Yoda1 处理组的 Icam1、Vegfa 和 Fgf2 表达明显增加，而炎症基因表达降低。IF 染色显示，I/R 损伤 + Yoda1 处理组回肠组织中的血管生成程度明显高于 I/R 损伤组。这些数据表明，内皮 Piezo1 参与调节肠 I/R 损伤后的血管生成，Yoda1 激活 Piezo1 可增强 I/R 损伤后回肠的血管生成反应。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：激活 Piezo1 离子通道可引起细胞内 Ca²⁺显著内流，随后通过 HIF-1^α介导刺激血管生成。Ca²⁺内流和 HIF-1^α激活这一关键信号轴，是 Piezo1 发挥促血管生成作用的重要途径。该研究首次评估了 Piezo1 在肠道 I/R 损伤中的保护作用，并通过实验证实了 Piezo1 激活剂的治疗潜力，为开发治疗肠道 I/R 损伤的创新策略奠定了基础，在肠道疾病治疗领域具有重要的理论和实践意义。未来，有望基于这一研究成果，进一步探索 Piezo1 在肠道疾病中的更多奥秘，为改善患者的健康状况提供更有效的方法。