TRPV4和压电通道在软骨细胞拉伸诱发的Ca2+反应中的作用

Annals of the Association of American Geographers. Association of American Geographers Pub Date : 2020-02-01 Epub Date: 2019-12-02 DOI:10.1177/1535370219892601

Genlai Du, Li Li, Xinwang Zhang, Jianbing Liu, Jianqing Hao, Jianjun Zhu, Hao Wu, Weiyi Chen, Quanyou Zhang

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摘要

软骨细胞的机械转导尚不清楚，但最近有人提出，机械激活的离子通道，如瞬时受体电位香兰样蛋白4 (TRPV4)、Piezo1和Piezo2在软骨细胞的机械转导中具有重要的功能。本研究的目的是区分TRPV4、Piezo1和Piezo2在转导软骨细胞中不同强度的重复性机械刺激中的潜在贡献。为了研究这一点，将TRPV4-， Piezo1-或Piezo2特异性sirna转染到培养的原代软骨细胞中，以降低(KD) TRPV4, Piezo1或Piezo2的表达，指定TRPV4-KD, Piezo1-KD或Piezo2-KD细胞。然后，我们使用Flexcell®Tension System对敲除和控制sirna处理的细胞施加3%至18%的循环拉伸应变(CTS)，频率为0.5 Hz，持续8小时。最后，利用Ca2+成像系统，研究了拉伸诱发的软骨细胞内Ca2+ ([Ca2+] i)内流，以研究TRPV4、Piezo1和Piezo2在响应不同强度重复性机械拉伸刺激时Ca2+信号传导中的作用。与未拉伸的细胞相比，拉伸刺激引起的软骨细胞中[Ca2+] i的特征依赖于拉伸强度。此外，与对照sirna处理的细胞相比，拉伸诱发的[Ca2+] i变化在TRPV4-KD、Piezo1-KD或Piezo2-KD细胞中被显著抑制，这表明拉伸刺激在软骨细胞中诱导Ca2+信号传导的任何必要通道。值得注意的是，它们在不同强度拉伸刺激引起的钙振荡中起着不同的作用。更具体地说，trpv4介导的Ca2+信号在软骨细胞对生理水平应变的反应中起核心作用(3%和8%的应变)，而piezo2介导的Ca2+信号在软骨细胞对损伤水平应变的反应中起核心作用(18%的应变)。这些结果为进一步研究软骨中的机械转导提供了基础，并为治疗重复机械力诱导的软骨疾病提供了治疗靶向piezo2介导的机械转导的可能性。软骨中的软骨细胞不断受到负荷诱导的刺激，并调节其代谢活动以维持软骨的内稳态。因此，机械转导在软骨细胞中是重要的，对它们在软骨功能中的作用至关重要。我们的研究结果表明，软骨细胞可能通过不同的机械敏感离子通道感知和区分不同强度的重复性机械刺激。具体来说，TRPV4主要负责感知重复性CTS刺激的生理水平，而Piezo2主要负责感知重复性CTS负荷的软骨细胞有害水平。这些结果为进一步研究软骨的机械转导提供了基础，并提高了治疗靶向piezo2介导的机械转导治疗损伤性和重复性机械刺激诱导的OA的可能性。

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