Cav3.2钙通道和整合素β1在盆底电刺激治疗女性压力性尿失禁中的作用

Female stress urinary incontinence (SUI) affects women's quality of life severely. Pelvic electrical stimulation (PES) has been applied to prevent and improve symptoms of SUI in clinic for decades. However, the mechanism has not been elucidated. Our previous studies have found that extracellular matrix remodeling may be the pathogenesis of SUI. In addition, electrical stimulation (ES) could regulate metabolism and remodeling of extracellular matrix through TGF β1-Smad2/3 signaling pathway. Our project plans to develop a SUI murine model and an ES therapy murine model by using wild-type, Cav 3.2 gene knockout and integrin β1 gene knockout mice, and then evaluate these models. The fibroblasts will be primary cultured from the vaginal anterior tissue of the mice, and an ES cell model will be developed thereof. Molecular biological technology, electro- physiological method, and cell biology techniques, such as confocal scanning laser microscopy and real time scanning technique will be used to explore the function of Ca2+, calpain-talin, integrin β1, and TGF β1-Smad2/3 signaling pathway in the regulatory of extracellular matrix metabolism and remodeling at the integral, tissue and cell level, respectively. Our project will provide knowledge for the mechanism and relevant signaling pathways underlying PES treatment of SUI, and provide further evidence for integrin β1 as a novel therapeutic target for the clinical prevention and treatment of SUI.

女性压力性尿失禁（SUI）严重损害女性生活质量，盆底电刺激（PES）治疗能有效防治 SUI，但机制尚未明确。我们前期研究证实盆底支持结构细胞外基质（ECM）重构是SUI的重要发病机制，电刺激可通过TGFβ1-Smad2/3通路调控ECM的代谢和重构。本项目拟采用野生型小鼠、Cav3.2基因敲除小鼠和整合素β1基因敲除小鼠构建SUI模型和PES小鼠模型并进行评估，将各组小鼠阴道前壁组织进行原代成纤维细胞培养，建立细胞电刺激模型，采用分子生物学技术、电生理学方法，结合激光共聚焦成像、实时扫描技术等细胞生物学方法，旨在整体、组织和细胞水平探讨Ca2+、calpain-talin、整合素β1及TGFβ1-Smad2/3信号通路调控ECM代谢与重构的过程，阐明PES治疗SUI的机制，并探索以整合素β1为靶点的SUI治疗途径，为临床SUI的防治提供依据。

女性压力性尿失禁（SUI）发病率逐年上升，严重影响女性生活质量及身心健康。因此，研究SUI的发病机制及防治措施具有重要的临床价值及社会意义。对于轻中度SUI患者，以盆底电刺激（PES）治疗为主的物理治疗方式具有较好的临床疗效，但机制尚未明确。本项目在前期证实盆底支持结构细胞外基质（ECM）重构是SUI的重要发病机制的基础上，进一步在整体水平、动物水平和细胞水平探讨了Ca2+、calpain-talin、integrinβ1及TGFβ1-Smad2/3信号通路在PES调控ECM代谢与重构过程中的具体联系，阐明了PES治疗SUI的机制。在本研究中，我们首先构建了小鼠阴道电刺激模型及细胞电刺激模型，并验证了该模型的稳定性。在动物层面，我们首先证实了PES可以通过诱导SUI模型小鼠阴道前壁细胞合成胶原蛋白，从而提高SUI模型小鼠的控尿能力。随后，我们构建了cav3.2基因敲除的C57BL/6小鼠，发现了PES治疗Cav 3.2基因敲除型SUI模型小鼠效果较差，这说明cav3.2在电刺激治疗SUI小鼠中的重要作用。在细胞水平上，我们证实了电刺激对人原代成纤维细胞及小鼠成纤维细胞系L929具有保护作用，为了进一步探究PES对细胞的保护是否与钙通道有关，我们通过钙离子通道抑制剂、证实了PES可以通过钙离子通道提高小鼠成纤维细胞内钙离子浓度，并激活细胞内Ca2+依赖性蛋白calpain2，calpain2随后切割完整的talin1蛋白的头端，进而激活integrinβ1。随后我们构建了integrinβ沉默及过表达体系，结果显示：integrinβ1基因沉默后抑制了电刺激激活TGF-β1，同时对Collagen І和CollagenⅢ生成造成了明显抑制，而integrinβ1的过表达则加强了电刺激激活TGF-β1的作用及胶原的生成。因此，我们得出结论：盆底电刺激（PES）可以通过激活盆底成纤维细胞膜上T 型钙通道引起Ca2+内流激活calpain 2，其蛋白水解切割作用进一步激talin蛋白，引起integrinβ1外域构象变化，继而通过TGFβ1-Smad2/3 信号通路调控盆底组织ECM 的代谢与重构，达到治疗SUI 的目的。这一发现阐明了PES治疗SUI的机制，为临床SUI的防治提供了一定依据。