异常应力经Piezo1-YAP通路诱导髁突硬化的机制研究

摘要

目的 探讨压电蛋白1（Piezo1）-Yes相关蛋白（Yes-associated protein, YAP）通路在异常应力诱导髁突软骨下骨硬化中的作用机制。方法 建立单侧前牙反牙合大鼠模型，通过微计算机断层扫描（Micro-computed tomography, Micro-CT）及组织学染色评估髁突软骨下骨微观结构的变化。同时确定流体剪切力（Fluid flow shear stress, FFSS）的干预阈值及Piezo1抑制剂狼蛛毒液多肽4（GsMTx4）、YAP抑制剂维替泊芬（Verteporfin）的安全浓度。随后将MC3T3-E1细胞分为两个研究组：Piezo1相关实验组（Control-Piezo1组、FFSS-Piezo1组、FFSS+GsMTx4组）和YAP相关实验组（Control-YAP组、FFSS-YAP组、FFSS+Verteporfin组）,通过Western blot和免疫荧光检测Piezo1、Runt相关转录因子2（RUNX2）、骨钙素（Osteocalcin）及YAP蛋白的表达与定位，探讨Piezo1/YAP通路在FFSS调控成骨分化中的作用。结果 Micro-CT检查结果显示，相较于Control组，UAC组出现了明显的髁突软骨下骨硬化现象，骨密度（Bone mineral density, BMD）、骨体积分数（Bone volume/Total volume, BV/TV）升高，骨小梁分离度（Trabecular separation, Tb.Sp）下降，差异具有统计学意义（P<0.001）。组织学切片染色显示，相较于Control组，UAC组髁突软骨下骨区域的骨小梁厚度增加，排列更密集，且RUNX2蛋白表达量增加，差异具有统计学意义（P<0.000 1）。细胞实验结果显示：FFSS为6 dyn/cm²时，RUNX2及Osteocalcin相对蛋白表达量最高；0.8μmol/L的GsMTx4、1.0μmol/L的Verteporfin对MC3T3-E1细胞增殖无显著影响。相较于Control-Piezo1组，FFSS-Piezo1组Piezo1、RUNX2、Osteocalcin蛋白及细胞核内YAP蛋白表达增加，免疫荧光显示YAP明显易位至细胞核，差异具有统计学意义（P<0.000 1）;与FFSS-Piezo1组相比，FFSS+GsMTx4组Piezo1、RUNX2、Osteocalcin蛋白及细胞核内YAP蛋白表达减少，YAP核易位程度降低，差异具有统计学意义（P<0.001）;与FFSS-YAP组相比，FFSS+Verteporfin组的Piezo1蛋白表达差异无统计学意义（P>0.05）,RUNX2、Osteocalcin蛋白及细胞核内YAP蛋白表达减少，差异具有统计学意义（P<0.000 1）。结论 异常应力可通过激活Piezo1促进YAP核易位，进而增强成骨前体细胞的成骨分化能力，导致髁突软骨下骨异常硬化。

关键词

异常应力 / Piezo1 / 髁突 / 硬化