Piezo1—— 坏死性小肠结肠炎治疗的新希望？

为探究 Piezo1 在坏死性小肠结肠炎（NEC）中的作用，研究人员经实验发现其通过 Ca2+/CaMKII 通路促进 NEC 进展，或为治疗带来新方向。

　　# Piezo1 在坏死性小肠结肠炎研究中的重大发现：开启治疗新方向
在新生儿的世界里，有一种疾病如隐藏的 “杀手”，严重威胁着早产儿的生命健康，它就是坏死性小肠结肠炎（NEC）。NEC 是一种极为凶险的肠道疾病，主要发生在早产儿身上，会引发肠道的急性炎症和坏死。目前针对 NEC 的治疗手段非常有限，这让无数家庭陷入困境。由于早产儿的肠道发育尚未成熟，在面对配方奶喂养和肠道细菌定植时，肠道上皮细胞（IECs）的完整性和功能极易遭到破坏，导致肠道通透性增加，炎症反应加剧，而这一系列反应背后的具体机制却如同迷雾，让医学界难以找到有效的应对之策。

在这样的背景下，吉林大学第一医院儿童医学中心的研究人员挺身而出，致力于探索 NEC 发病机制背后的关键因素，试图为这场与死神的较量找到新的突破口。他们将目光聚焦在了 Piezo1 这个广泛分布于肠道上皮细胞的机械传感器上。此前研究虽发现 Piezo1 与肠道炎症有关，但它在 NEC 发展过程中的具体作用却一直未被揭示。此次研究成果发表在《Communications Biology》杂志上，为 NEC 的研究和治疗带来了新的曙光。

研究人员开展了一系列严谨且全面的实验。在实验过程中，运用了动物实验、细胞实验、RNA 测序、免疫印迹等关键技术。动物实验选用了 C57BL/6J 小鼠，构建了肠道上皮细胞中 Piezo1 基因敲除的小鼠模型（villin-specific Piezo1 knockout mice；Piezo1^foxifionVillinCre⁺） ；细胞实验则选用了 Caco-2 细胞和原代肠道类器官（enteroids）进行研究；RNA 测序用于分析基因表达变化；免疫印迹则用于检测蛋白表达和磷酸化水平。

研究结果

1. Piezo1 表达与 NEC 的关联：研究人员首先对人类早产儿和新生小鼠进行研究，发现 Piezo1 在肠道上皮细胞膜上广泛表达。进一步研究表明，胎龄（GA）＜34 周的早产儿，其 Piezo1 表达水平高于 GA≥34 周的早产儿。而且，无论是人类还是小鼠，患有 NEC 的个体，其肠道上皮细胞中 Piezo1 的表达都显著增加。在新生小鼠中，Piezo1 的表达在出生后第 7 天（P7）达到峰值，这与基于脂多糖（LPS）受体 TLR4 的 NEC 发病统一模型的起始时间相吻合，提示 Piezo1 表达与 NEC 的发生密切相关。
2. Piezo1 缺失对小鼠 NEC 严重程度的影响：为了探究 Piezo1 在 NEC 发展中的作用，研究人员构建了小鼠 NEC 模型。结果发现，Piezo1 基因敲除的小鼠在 NEC 模型中，存活率显著提高，NEC 严重程度评分明显降低。同时，肠道屏障功能受损程度减轻，血清中口服荧光素异硫氰酸酯标记的葡聚糖（FITC - dextran）水平降低，促炎细胞因子如肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）和白细胞介素 - 6（IL-6）的水平也显著下降，这表明 Piezo1 缺失能够减轻 NEC 诱导的肠道损伤。
3. Piezo1 激活对 Caco-2 细胞炎症反应的影响：在 Caco-2 细胞实验中，研究人员使用 Yoda1 激活 Piezo1。结果显示，Yoda1 可增加 LPS 诱导的 Caco-2 细胞中 IL-6 的产生，且与巨噬细胞共培养时，能显著增加 TNF-α 的分泌。进一步研究发现，Yoda1 激活 Piezo1 可促进 LPS 诱导的 NF-κB 激活，增加 p65 的磷酸化水平。通过 RNA 干扰技术敲低 Piezo1 表达后，Yoda1 对 LPS 诱导的炎症反应和 NF-κB 激活的促进作用明显减弱，这表明 Piezo1 通道激活会加剧 LPS 诱导的肠道上皮细胞 NF-κB 激活和炎症反应。
4. Piezo1 在原代肠道类器官中的作用：原代肠道类器官实验进一步验证了 Piezo1 的作用。Yoda1 处理可显著增加 LPS 诱导的 Piezo1^fl/fl小鼠肠道类器官中 Tnf-α 和 IL-6 的表达，但对 Piezo1 缺失的肠道类器官无此作用。同时，Yoda1 可促进 Piezo1^fl/fl肠道类器官中 NF-κB 的核转位，而在 Piezo1 缺失的肠道类器官中，这种促进作用明显减弱。此外，LPS 刺激后，Piezo1^fl/fl肠道类器官中 IEC 凋亡增加，Yoda1 刺激后肠道损伤程度加剧，而 Piezo1 缺失则可减轻这种损伤，表明 Piezo1 在原代肠道类器官的炎症反应中起重要作用。
5. Piezo1 通过 Ca²⁺/CaMKII 通路影响 NEC 发展：研究发现，Piezo1 激活会导致细胞内 Ca²⁺浓度升高。RNA 测序结果显示，Piezo1 缺失会使与 Ca²⁺介导的信号通路和炎症反应相关的基因大多下调。进一步研究发现，Piezo1 缺失不仅会导致 CaMK2a、CaMK2g、CaMK2d 和 CaMK4 的 mRNA 水平显著降低，还会使 CaMK2n1 的 mRNA 水平显著升高。使用 CaMKII 抑制剂 KN-93 处理后，可抑制 LPS 和 Yoda1 诱导的肠道上皮炎症，降低 CaMKII 和 NF-κB 的激活水平。在体内实验中，KN-93 也能减轻 NEC 的严重程度，这表明 Piezo1 通过激活 Ca²⁺/CaMKII 依赖的信号通路促进 NEC 的发展。

研究结论与意义

综合上述研究结果，肠道上皮细胞中的 Piezo1 在 NEC 的发展中起着关键作用。它通过 Ca²⁺/CaMKII/NF-κB 信号通路，促进炎症反应，加重肠道损伤。这一发现不仅补充了 NEC 发病机制中模式识别受体（PRRs）作为核心环节的独特性，还拓宽了人们对机械传感器 Piezo1 在 NEC 发展中相对作用的理解。更为重要的是，该研究为 NEC 的治疗提供了新的潜在靶点 —— 抑制 Piezo1，有望为这种严重威胁早产儿生命健康的疾病带来新的治疗策略。然而，研究也存在一些局限性，如未检测肠道类器官内的细胞内钙水平，未深入研究巨噬细胞在 NEC 发病机制中的作用，以及缺乏模拟体内真实机械微环境变化的直接证据等。未来的研究可针对这些方向展开，进一步完善对 NEC 发病机制的认识，推动 NEC 治疗方法的发展。