增生性瘢痕 (HS) 形成是一种皮肤纤维增生性疾病，发生在皮肤损伤之后，导致严重的功能和审美障碍。迄今为止，已经建立了许多用于抑制 HS 形成的治疗方法，但其效果不是很令人满意。
尽管许多尝试主要集中在传统的细胞因子介导的 HS 发展机制上，但最近的研究已经证明了生物力学线索在瘢痕形成中发挥了关键作用。皮肤成纤维细胞，HS 形成的末端效应器，已被确定为是皮肤中一些关键的机械敏感细胞。发生在高机械应变部位的皮肤创伤更容易诱发 HS 的形成，这主要是由于拉伸导致成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，其特征是α-SMA的新表达和细胞外基质 (ECM) 的过量产生。然而，对皮肤成纤维细胞机械感觉和机械转导的分子机制的理解仍处于初级阶段。
近年来，研究表明，Piezo1 与细胞外机械微环境发生积极的相互作用，以确定细胞行为或疾病进展。值得注意的是，组织僵硬通过 Piezo1 通道加剧了成人中枢神经系统祖细胞的老化特性。因此，Piezo1 可能是调节力学介导的细胞行为和疾病的关键因素。
同样，瘢痕形成的主要特征是 ECM 的积累，最终导致基质硬度的增加。更硬的瘢痕组织建立了一个“恶性反馈循环”，不断刺激成纤维细胞的过度活化和胶原蛋白的产生，进一步促进 HS 的发展和收缩。然而，尚不清楚瘢痕中异常的机械微环境是否与 Piezo1 的机械感觉功能相互作用，以调节皮肤成纤维细胞的活性，最终导致HS 的形成。
以此为基点， 来自上海交通大学医学院附属第九人民医院、附属新华医院整形外科的专家学者进行了相关研究，在Cell Death & Disease上发表了题为《Mechanical stretch promotes hypertrophic scar formation through mechanically activated cation channel Piezo1》的研究论文。
该实验使用体外牵张应力加载系统将循环机械拉伸应力 (CMS) 应用于人皮肤成纤维细胞（HDFs）。HDFs 在培养板上以 2×105 细胞/ml培养。拉伸组以正弦模式应用 CMS，振幅为10%，频率为 0.5Hz，静态组细胞在同一类型的培养皿中培养，但保持静止，两组在同一培养箱中培养。
实验结果
首先，实验通过免疫组织化学分析证实人HS 组织中 Piezo1 水平升高；通过免疫荧光分析观察到 Piezo1 的表达与 HS 组织中的 α-SMA 水平相关，表明 Piezo1 在人 HS 组织中肌成纤维细胞中高表达。此外研究了牵张力诱导的 HS 大鼠尾模型中 Piezo1 的表达，显示 Piezo1 在整个大鼠真皮 HS 中过表达。总之，这些结果证实Piezo1 可能与 HS 形成有关。
为了研究 HS 组织增加的基质硬度是否影响 Piezo1 的上调，实验建立了一个 CMS 模型来模拟 HS 发展过程中增加的组织硬化。首先检测了在不同强度拉伸下 HDFs 中 Piezo1 的蛋白质水平（图1 A、B）。值得注意的是，发现 Piezo1 的表达因拉伸强度增加而上调。此外，当施加 10% 的拉伸强度时，Piezo1 的表达也会随着时间的推移而增加。这些发现表明 CMS 以时间和强度依赖性方式显著提高了 HDFs 中的 Piezo1 的表达。
此外，由于 Piezo1 是一种跨膜离子通道，在机械拉伸时可以促进钙离子的进入，于是测试了 Piezo1 的活性是否影响 HDFs 中的钙内流。实验使用了两种不同的方法来研究这个问题，一种是使用 Piezo1 拮抗剂 GsMTx430，另一种是 siRNA 介导的 Piezo1 敲除。
结果表明，CMS 促进了负载 Ca2+ 敏感荧光染料 (Fluo-8) 的 HDFs 中细胞内的钙浓度。重要的是，GsMTx4 处理或 Piezo1 敲低抑制了由 CMS 诱导的 HDFs 细胞内钙的积累，表明 Piezo1 介导了暴露于 CMS 的 HDFs 中的钙内流。此外，CMS 没有改变 HDFs 细胞的大小。总之，这些结果表明 CMS 可能促进 Piezo1 的过表达和 Piezo1 介导的 HDF 中的钙内流。
此外，实验通过免疫荧光染色和 Transwell 迁移测定，表明 Piezo1 可能参与机械拉伸诱导的 HDFs 的增殖和运动。
大量的胶原沉积是瘢痕形成的主要特征，是肌成纤维细胞过度产生 ECM 相关蛋白的结果。因此，实验进行了蛋白质印迹以研究 Piezo1 在 HDFs 分泌中的作用。结果表明，CMS作用后胶原蛋白 I、胶原蛋白 III 和纤连蛋白的表达上调。正如预期的那样，Piezo1 的抑制或敲除显著降低了 HDFs 的分泌能力。总之，这些结果表明机械拉伸诱导的 HDFs 分化可能受 Piezo1 活性的调节。
最后，实验检测了在大鼠拉伸诱导的瘢痕形成模型中GsMTx4 处理的效果。结果表明连续的机械拉伸作用于创口部位可以通过Piezo1 引起HS的形成。
该实验假设 Piezo1 通道可能是参与机械信号诱导的 HS 发展的关键介质。在这项研究中，首先证明了 Piezo1 通道在人和大鼠 HS 组织的肌成纤维细胞中过表达。然后，使用体外牵张力系统来探索循环机械拉伸（CMS）作用下人皮肤成纤维细胞（HDFs）中 Piezo1 表达的变化。此外，还研究了 Piezo1 活性对 HDFs 纤维增殖表型的影响。最后，利用 Piezo1 通道抑制剂 GsMTx4 来保护大鼠免受拉伸诱导的 HS 形成。