Piezo1 作用于 TRPV4 的上游，诱导内皮细胞因剪切应力而发生病理变化

最近有研究表明，机械敏离子通道Piezo1介导压力诱导的肺血管AJs破裂和内皮屏障破裂。Piezo1对于血管系统的成熟很重要，因为 Piezo1 的缺失会损害小鼠的血管发育，并且还会阻碍剪切应力下新生血管的生长。然而，内皮细胞Piezo1 也会介导压力的病理反应，并参与动脉粥样硬化进展和炎症信号传导。

与 Piezo1 一样，transient receptor potential vanilloid subfamily 4 (TRPV4) 通道与多种生理功能有关，包括血流调节、剪切诱导的血管舒张和血管生成，以及涉及内皮功能障碍和肌动蛋白破坏的病理过程 。阻断 TRPV4 通道可防止由高压引起的肺水肿和高渗透性。

先前的研究表明，血流介导的剪切应力激活PLA2，从花生四烯酸生成 5',6'-EET。重要的是，5',6'-EET 具有激活 TRPV4 的能力。然而，剪切应力如何激活内皮细胞中的 PLA2 尚不清楚。

最近，由美国杜克大学医学系的专家团队在Journal of Biologlcal Chemistry上发表了题为《Piezo1 acts upstream of TRPV4 to induce pathological changes in endothelial cells due to shear stress》的研究论文。该实验假设Piezo1 信号耦合TRPV4激活可能也解释了剪切应力对内皮细胞的影响，证明了高剪应力激活Piezo1，并引起[Ca2+]i的初始增加，从而触发人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中TRPV4的激活和HEK293T细胞中Piezo1和TRPV4的同时表达。TRPV4 的激活导致持续的 [Ca 2+ ] i 升高，导致内皮细胞接触丧失、肌动蛋白破坏和内皮细胞单核细胞粘附。

部分实验过程：

流体剪切应力诱导的[Ca2+]i过载与力和时间有关

在内皮细胞中，剪切应力调节细胞内 [Ca 2+ ] i 和下游钙信号的水平。通过在生理水平(≤5 dyne/cm2)和病理水平施加剪应力，实验评估了影响HUVECs中[Ca2+]i的剪应力的大小和持续时间。

结果显示，4 和 12 dyne/cm2 的剪切应力施加 1 分钟后，[Ca 2+ ]i峰值增加。施加12 dyne/cm2 的剪应力1分钟，导致[Ca2+]i持续升高，但同样的力在较短时间(12dyne/cm2，持续5 s)或较低剪应力(4 dyne/cm2，持续1 min)时，只引起短暂的[Ca2+]i上升，而没有产生[Ca2+]i的延长升高。

TRPV4 负责 HUVEC 中 Piezo1 诱导的 [Ca 2+ ] i的持续升高

为了评估 TRPV4 对感知剪切力的贡献，实验测试了 1 μM HC067047 (HC067)，据报道该浓度可完全阻断 TRPV4 通道活动。

结果显示，HC067稍微降低了剪切力在12 dyne/cm2 作用1分钟后产生的[Ca2+]i的初始升高，但完全阻断了钙的持续升高。这一观察结果表明，TRPV4通道的激活是由于剪切力产生的[Ca2+]i次级持续升高的原因。

抑制 Piezo1 通道可防止剪切应力诱导的肌动蛋白解体

使用 F-肌动蛋白图谱分析了 F-肌动蛋白纤维分布，并测量了细胞溶质和外周区域的 F-肌动蛋白方向和强度。

实验观察到，与较低的剪切力（4 dyne/cm2，持续10 min）相比，高剪切应力（25 dyne/cm2，持续10 min）破坏了 HUVEC 中 F-肌动蛋白的取向。高剪切应力触发 F-肌动蛋白束的形成，表明纤维聚合。

F-肌动蛋白强度频率分布预测，高剪切应力导致F-肌动蛋白纤维从细胞核周区域易位到高密度不均匀簇的外围。

通常在低剪切应力条件下观察到的 F-肌动蛋白纤维的均匀厚度丢失，并且在受到高剪切应力的细胞周围出现了粗大的 F-肌动蛋白束的广泛聚合。这些高剪切力的作用在GsMTx4处理的细胞中被阻止，这证实了高剪切应力介导的 F-肌动蛋白定向障碍需要 Piezo1 通道激活。

实验结果：

实验发现表明，流体剪切应力激活 Piezo1 会启动钙信号，导致 TRPV4 开放，进而导致持续的钙升高，从而引发内皮细胞的病理事件。因此，剪切应力的有害影响是由 Piezo1 引发的，但需要 TRPV4。

参考文章：Swain SM, Liddle RA. Piezo1 acts upstream of TRPV4 to induce pathological changes in endothelial cells due to shear stress. J Biol Chem. 2020 Dec 9;296:100171. doi: 10.1074/jbc.RA120.015059. Epub ahead of print. PMID: 33298523; PMCID: PMC7948745.

原文链接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/33298523/

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