基于Apelin信号通路的GsMTx4负载GelMA水凝胶通过调控Piezo1促进肌腱再生并抑制异位骨化

针对肌腱损伤后愈合不良和异位骨化（HO）的临床难题，香港中文大学团队通过GsMTx4负载的GelMA水凝胶靶向抑制机械敏感离子通道Piezo1，发现其通过下调Apelin信号通路促进肌腱再生并减少HO形成。该研究为肌腱修复提供了新型治疗策略，发表于《Biomaterials》。

　　

肌腱损伤是运动医学领域的常见难题，不仅导致功能丧失，还常伴随异位骨化（Heterotopic Ossification, HO）等并发症。传统治疗方法效果有限，而肌腱作为机械敏感组织，其修复过程与力学微环境密切相关。近年来，机械敏感离子通道Piezo1在组织修复中的作用备受关注，但其在肌腱再生中的机制尚未阐明。香港中文大学的研究团队在《Biomaterials》发表重要成果，揭示了GsMTx4负载的GelMA水凝胶通过调控Piezo1/Apelin轴促进肌腱再生并抑制HO的分子机制。

研究团队采用大鼠跟腱缺损（ATD）模型，结合RNA测序、免疫组化、生物力学测试等技术，系统评估了GsMTx4的治疗效果。关键实验方法包括：1）构建ATD模型并分组干预（GsMTx4/GelMA复合物局部注射）；2）分离培养肌腱源性干细胞（TDSCs）进行体外分化实验；3）通过μCT、组织学染色和免疫荧光分析HO形成；4）RNA测序筛选下游信号通路；5）Catwalk步态分析评估功能恢复。

3.1 大鼠ATD模型的病理特征
通过H&E染色和μCT证实，ATD模型在12周内经历炎症浸润、软骨样细胞出现和成熟HO形成的典型病理过程。免疫组化显示，干细胞标志物Nestin⁺和CD90⁺细胞在损伤早期显著增加，提示TDSCs参与修复。

3.2 Piezo1在ATD中的表达上调
RNA测序发现Piezo1是损伤后表达最高的钙离子通道，其蛋白水平在损伤后2周达峰值，并与TDSCs共定位，暗示其可能调控干细胞命运。

3.3 Yoda1调控TDSCs分化
体外实验表明，Piezo1激动剂Yoda1抑制TDSCs的成骨分化（ALP和Alizarin Red染色减少），但促进软骨分化（SOFG染色和Sox9表达增加），揭示了Piezo1激活可能导致错误的软骨化途径。

3.5 GsMTx4促进肌腱愈合
负载GsMTx4的GelMA水凝胶可持续释放药物7天。组织学显示，100 μg GsMTx4组胶原排列更有序（SEM/TEM证实），且HO体积减少60%（μCT定量）。值得注意的是，肌腱标志物Tnmd⁺细胞在HO区域富集，与Sox9共表达，提示其可能参与软骨样转分化。

3.6 功能恢复与机制探索
生物力学测试表明GsMTx4组极限载荷提高2倍，步态分析显示患肢负重改善。RNA测序发现Apelin通路关键基因（如Prkaa2、Adcy7）被GsMTx4下调，而Apelin抑制剂ML221同样减少HO，证实该通路的下游作用。

3.8 短期固定通过Piezo1调控HO
immobilization实验表明，7天制动可通过抑制Piezo1减少HO，而Yoda1处理逆转此效应，证实力学刺激通过Piezo1影响干细胞分化。

该研究首次阐明Piezo1/Apelin轴在肌腱修复中的双重作用：一方面，GsMTx4抑制Piezo1可阻断TDSCs的异常软骨分化；另一方面，短期制动通过力学卸载调控该通路。这些发现不仅为临床HO防治提供新靶点（如Apelin抑制剂ML221），还创新性地将GelMA水凝胶作为力学调节因子的递送载体。未来研究需进一步明确Piezo1在不同细胞亚群中的特异性作用，并优化力学康复方案以实现临床转化。