Piezo1介导PKCs/MAPKs通路在OBDs牵张触发结肠平滑肌动力障碍的机械转导机制

Patients with OBDs' and post-operation of intestinal obstruction's, long suffering with gastrointestinal hypomotility, is a problem need to be solved urgently. Excessive stretch of smooth muscle caused by intestinal cavity expansion is the main reason triggering gastrointestinal motility injury, but the mechanism is not clear. Based on the important role of stretch induced COX-2 expression in the occurrence of OBDs, we studied on it's upstream genes in the early work and found that, stretch signal regulated the cascade reaction of COX-2 expression and cell motility dysfunction through PKCs pathway and, the activation of PKCs is related with the stretch acted ion channals. This project focus on the mechanical transduction pathway of stretch signal as the breakthrough point, using the static stretch cell model, incomplete obstruction animal model and muscle strip stretch model as the research platforms, systematic study on the function of Piezo1 channel opening and PKCs activation. To observe the channel activity by the electrophysiological experiments, test the smooth muscle motility function through muscle bath. To elucidate the molecular mechanism that Piezo1 mediated PKCs/MAPKs pathway activated mechanical transduction processes. To screen potential therapeutic target molecule, and establish a rationale that pharmacotherapy for the existent symptom of long-term gastrointestinal motility dysfunction in patients with OBDs' and post-operation of intestinal obstruction's. To provide new thread for building therapeutic strategies for OBDs.

OBDs及肠梗阻术后患者，长期遭受胃肠动力低下困扰，是亟待解决的难题。肠腔扩张造成平滑肌过度牵张是触发胃肠动力损伤的主要原因，但其机制不清。基于牵张诱导COX-2表达在OBDs发生中的重要作用，我们在前期工作对其上游基因进行研究，结果发现：牵张信号可通过PKCs调节COX-2表达和细胞动力功能障碍的级联反应，且PKCs的激活与SACs相关。本项目以牵张信号的机械转导途径为切入点，采用静态牵张细胞模型、不完全梗阻动物模型及肌条牵张的组织模型为研究平台，围绕Piezo1通道开放和PKCs激活进行系统研究。通过电生理实验观察通道活性，Muscle bath实验检测平滑肌动力功能，阐明Piezo1介导PKCs/MAPKs途径启动机械转导进程的分子机制。筛选具有潜在治疗作用的靶向分子，为药物治疗OBDs以及肠梗阻术后患者存在的长期胃肠动力功能障碍奠定理论基础，为创建新的OBDs治疗策略提供战略思路。

梗阻性肠紊乱（OBDs）及肠梗阻术后患者，长期遭受胃肠动力低下的困扰，是亟待解决的难题。肠腔扩张造成平滑肌过度牵张是触发胃肠动力损伤的主要原因，但其机制仍不清楚。. 基于牵张诱导COX-2表达在OBDs发生中的重要作用，及我们前期对上游基因的研究，本项目以牵张信号的机械转导途径为切入点，采用静态牵张细胞模型、不完全梗阻动物模型及平滑肌肌条牵张的组织模型为研究平台，围绕Piezo1通道开放和PKCs激活进行系统研究。. 结果显示，在体内、体外及细胞实验模型中，通过Western blot、实时定量PCR、免疫组织化学实验检测，发现实验组Piezo1和COX-2的蛋白和RNA表达均较对照组明显增加。且在体外及细胞模型中应用Piezo1的抑制剂GsMTx4和si-RNA后，发现这一过程受到抑制。收集肠梗阻及结直肠癌患者的临床样本，分析后同样发现，与未梗阻段肠道组织相比，梗阻段肠道组织Piezo1和COX-2的蛋白和RNA表达均有增加。在上述三种实验模型中，应用电生理技术检测后，发现机械应激激活Piezo1，Piezo1通道开放，COX-2表达量上调，PKCs/MAPKs，PKD分子途径被激活。在分别应用不同类别针对PKCs、MAPKs和PKD的抑制剂后，这一过程被部分抑制。以上的研究结果提示，Piezo1通过PKCs/MAPKs分子途径影响了COX-2的表达。且通过Muscle bath实验结果进一步研究发现，机械应激激活Piezo1后，上述分子途径被激活，结肠平滑肌动力功能降低。分别应用Piezo1、PKCs、PKD和MAPKs的抑制剂后，结果发现可逆转因肠道梗阻导致平滑肌过度牵张引起的动力功能下降。. 我们的研究结果提示，Piezo1是PKC/MAPKs 磷酸化激活以及COX-2 表达的重要上游分子，在牵张信号触发细胞出现动力障碍的机械转导途径中具有重要作用，是具有潜在治疗作用的靶向分子。本项目揭示了肠梗阻及OBDs 触发肠道动力功能障碍的发生机制，为药物治疗OBDs以及肠梗阻术后患者存在的长期胃肠动力功能障碍奠定理论基础，为创建新的OBDs治疗策略提供战略思路。