Piezo1 蛋白：椎间盘退变机制新发现与潜在治疗靶点

为探究 Piezo1 在椎间盘退变（IVDD）中的作用，研究人员经多项实验发现其通过 Ca2+/F-actin/Yap 轴促进退变，为 IVDD 治疗提供新策略。

　　椎间盘退变（Intervertebral disc degeneration，IVDD）是引发下腰痛及其他椎间盘疾病的 “罪魁祸首”。随着年龄增长，IVDD 进程加速，不仅让患者饱受病痛折磨，生活质量大打折扣，还带来了沉重的经济负担。目前，IVDD 的治疗方法虽多，但药物治疗效果有限，急需探寻新的治疗策略。

在此背景下，山东第一医科大学附属山东省立医院的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦于 Piezo1 蛋白，致力于揭示其在 IVDD 发生发展中的作用机制。相关研究成果发表在《Molecular Medicine》杂志上。

为了开展此项研究，研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面，构建了 IVDD 小鼠模型，通过手术切断小鼠特定部位的关节和韧带诱导椎间盘退变。细胞实验中，从多只小鼠中成功分离并培养出软骨细胞用于后续研究。同时，运用了多种检测技术，如 micro-CT 分析、组织学染色、免疫组化、蛋白质免疫印迹（Western blotting）、流式细胞术等，从不同层面检测相关指标变化，以探究 Piezo1 蛋白的作用机制。

研究结果如下：

1. Piezo1 参与 IVDD 进程：研究人员建立小鼠脊柱退变模型后发现，IVDD 组小鼠软骨终板（Cartilage endplate，CEP）层矿化骨组织增多，椎间盘组织学评分显著上升。给 IVDD 小鼠注射 Piezo1 激动剂 Yoda1 后，CEP 钙化、纤维环（Annulus fibrosus，AF）和髓核（Nucleus pulposus，NP）变形加剧；而注射抑制剂 GsMTx4 后，CEP 中胶状 NP 组织增多，骨组织减少，椎间盘组织学评分降低。Micro-CT 检测结果显示，调节 Piezo1 蛋白表达会影响 IVDD 进程和 CEP 变性。这表明，Piezo1 蛋白表达水平的变化与 IVDD 的发展密切相关。
2. Piezo1 促使氧化应激诱导的 CEP 退变：用叔丁基过氧化氢（tert-Butyl hydroperoxide，TBHP）模拟 IVDD 过程，结果显示随着 TBHP 浓度增加，Piezo1 蛋白表达逐渐上升。免疫荧光实验表明，调节 Piezo1 表达能改变软骨细胞的氧化应激水平。Western blotting 分析发现，调节 Piezo1 蛋白表达可影响细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）相关蛋白表达，进而调控 IVDD。免疫组化分析也证实，Piezo1 蛋白表达与 IVDD 严重程度相关。由此可见，Piezo1 蛋白在氧化应激诱导的 CEP 退变中发挥着重要作用。
3. Piezo1 促进 CEP 软骨细胞凋亡和钙化：研究发现，调节 Piezo1 表达可影响 NF-κB 通路的激活，进而影响炎症反应和细胞凋亡。在 TBHP 干预下，Piezo1 蛋白表达增加，促凋亡蛋白增加，抗凋亡蛋白减少，细胞凋亡率上升；抑制 Piezo1 表达则效果相反。此外，Piezo1 还影响软骨细胞的骨化，促进 Piezo1 表达会增加矿化沉积物形成和碱性磷酸酶（Alkaline phosphatase，ALP）活性，抑制其表达则反之。这充分说明，Piezo1 蛋白在 CEP 软骨细胞凋亡和钙化过程中起到了关键作用。
4. Piezo1 激活可通过 Ca²⁺内流和细胞骨架聚合促进 Yap 激活：使用 Ca²⁺通道阻滞剂 BAPTA-AM 和细胞骨架抑制剂 Latrunculin A 处理软骨细胞后发现，降低 Ca²⁺内流可调节细胞骨架形态，抑制 Yap 激活，减少活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）产生，减缓 ECM 降解和椎间盘退变。这表明，Ca²⁺内流和 F-actin 聚合在 Piezo1 介导的信号转导和 CEP 退变中至关重要。
5. Yap 下调可延缓 Piezo1 介导的软骨细胞退变和 ECM 降解：合成并转染 si-Yap 后发现，敲低 Yap 基因可减少 ROS 产生，抑制 ECM 降解，减轻炎症反应，降低软骨细胞退变标志物水平。使用 Yap 抑制剂 Verteporfin 也得到类似结果，表明 Yap/TEAD 是 Piezo1 的下游效应器，在软骨细胞退变和 ECM 降解中起介导作用。

研究结论和讨论部分指出，IVDD 由多种因素引发，当前治疗手段无法阻止其进展。本研究首次证实 Piezo1 参与 IVDD，它通过增加软骨细胞 ROS 生成、提高氧化应激水平、促进 ECM 降解、引发炎症反应和诱导细胞凋亡等方式，推动椎间盘退变。Yap 在 Piezo1 下游发挥作用，介导其信号转导。抑制 Yap 可改善 CEP 退变。这一研究为 IVDD 的发病机制提供了新的见解，也为寻找潜在的治疗靶点指明了方向。不过，研究也存在一定局限性，如使用的抑制剂特异性不足等。后续研究可采用更特异性的抑制剂，进一步探究 Piezo1 在不同应力条件下对软骨细胞的作用，以及其与相关蛋白的关系，为 IVDD 的治疗带来更多突破。