流体剪切应力激活Piezo1调控髁突软骨细胞内谷氨酸含量及对其胞外基质代谢影响的研究

摘要

目的 探讨流体剪切应力（Fluid flow shear stress, FFSS）通过激活Piezo1离子通道对髁突软骨细胞（Condylar chondrocytes, CCs）内谷氨酸含量及细胞外基质代谢的影响。方法 从SD雄性大鼠髁突软骨组织中分离CCs并使用阿利新蓝染色进行鉴定；对CCs分别施加0、4、8、12 dyn/cm²的FFSS,显微镜下观察细胞形态变化；免疫荧光检测Piezo1表达情况；蛋白印迹（Western blot）法检测Piezo1、Ⅱ型胶原蛋白（Collagen typeⅡ,Col-Ⅱ）、聚集蛋白多糖（Aggrecan）、基质金属蛋白酶13（Matrix metalloproteinase 13,MMP-13）、聚蛋白多糖酶5（A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 5,ADAMTS-5）蛋白的表达水平；ELISA试剂盒检测细胞内谷氨酸含量。使用细胞计数试剂盒（Cell counting kit-8,CCK-8）检测0、0.5、1.0、2.5、5.0、7.5、10.0μmol/L GsMTx4（Piezo1抑制剂）对CCs存活率的影响，确定GsMTx4适宜的干预浓度。将CCs分为三组，分别为Control组（不施加任何干预）、FFSS组（给予12 dyn/cm² FFSS干预1 h）、GsMTx4组（使用5.0μmol/L GsMTx4预处理后，给予12 dyn/cm² FFSS干预1 h）。观察三组CCs的细胞形态、Piezo1、Col-Ⅱ、Aggrecan、MMP-13、ADAMTS-5蛋白的表达水平及谷氨酸含量的变化。结果 原代CCs呈圆形或多边形贴壁生长，7 d左右基本铺满皿底，呈典型“鹅卵石”状，CCs阿利新蓝染色阳性。与0 dyn/cm² FFSS组相比，12 dyn/cm² FFSS组CCs膜完整性受损、甚至出现破裂，Piezo1、MMP-13、ADAMTS-5蛋白的表达水平及谷氨酸的含量增加，Col-Ⅱ、Aggrecan蛋白表达水平下降（P<0.05）。0.5～5.0μmol/L GsMTx4干预CCs 24 h对细胞存活率无明显影响（P>0.05）。与FFSS组相比，GsMTx4组细胞肿胀程度减轻，细胞膜完整性及细胞数量一定程度上得到改善，Piezo1、MMP-13、ADAMTS-5表达水平及谷氨酸含量均降低，Col-Ⅱ、Aggrecan表达水平增加（P<0.05）。结论 FFSS通过激活Piezo1离子通道，增加CCs中MMP-13、ADAMTS-5表达水平及谷氨酸含量、降低Col-Ⅱ、Aggrecan的表达水平，使用GsMTx4一定程度上可逆转该情况。

关键词

颞下颌关节 / 骨关节炎 / Piezo1 / 谷氨酸