Piezo1通过CaMKII/ATF3/SLC7A11通路调控衰老内皮细胞铁死亡延缓老年小鼠伤口愈合的机制研究

本研究针对老年患者伤口愈合延迟的临床难题，揭示了机械敏感离子通道Piezo1通过Ca2+ /CaMKII/ATF3信号轴促进衰老内皮细胞铁死亡（ferroptosis）的新机制。研究人员采用基因敲除和药理学干预手段，证实抑制Piezo1可显著改善衰老HUVECs功能并加速老年小鼠伤口愈合，为老年伤口治疗提供了新型靶点。

　　

随着全球老龄化加剧，老年患者的慢性伤口问题日益严峻。衰老皮肤中累积的衰老细胞会分泌促炎因子形成衰老相关分泌表型（SASP），导致微循环障碍和修复能力下降。尽管已知铁死亡（一种铁依赖性脂质过氧化驱动的程序性细胞死亡）与多种衰老相关疾病有关，但其在老年伤口愈合中的具体机制仍是未解之谜。更引人关注的是，机械敏感离子通道Piezo1在衰老过程中异常激活的现象，是否通过调控铁死亡影响伤口修复，成为亟待回答的科学问题。

来自温州医科大学附属第一医院的研究团队在《Research》发表重要成果，首次揭示Piezo1通过Ca²⁺
/CaMKII/ATF3/SLC7A11信号通路促进衰老内皮细胞铁死亡，进而延缓老年伤口愈合的分子机制。研究通过构建老年小鼠伤口模型和衰老人脐静脉内皮细胞（HUVECs）模型，结合基因编辑和药理学干预，证实靶向Piezo1可显著改善伤口修复。这一发现不仅为理解衰老相关伤口愈合障碍提供了新视角，更为临床转化提供了潜在治疗策略。

研究采用多组学联用技术，包括RNA测序分析年轻与老年小鼠伤口组织的差异表达基因，结合免疫荧光染色、透射电镜观察线粒体形态、钙离子成像（Fluo-4 AM）检测细胞内Ca²⁺
浓度变化等关键技术。通过构建内皮细胞特异性Piezo1敲除小鼠（Cdh5-CreERT2 Piezo1^flox/flox
）和AAV9介导的ATF3-shRNA体内干预，结合双荧光素酶报告基因验证ATF3对SLC7A11启动子的调控作用。

主要研究结果

衰老伤口中铁死亡与Piezo1异常积累
RNA测序显示老年伤口组织中脂质代谢和钙信号通路显著富集。免疫印迹和免疫荧光证实，衰老HUVECs和老年小鼠伤口中Piezo1表达显著升高，同时伴随铁死亡标志物ACSL4上调和GPX4下调。透射电镜观察到典型铁死亡特征：线粒体皱缩、外膜破裂。

抑制铁死亡促进老年伤口愈合
铁死亡抑制剂Fer-1处理显著提高老年小鼠伤口愈合率，缩短伤口长度，增加血管新生标志物VEGF-A表达。该结果首次在体证明铁死亡是延缓老年伤口愈合的关键因素。

Piezo1药理学抑制减轻铁死亡
使用Piezo1特异性抑制剂GsMTx4可逆转erastin和Doxo诱导的HUVECs死亡，恢复GSH/GSSG比值。C11-BODIPY染色显示GsMTx4显著降低脂质过氧化水平，JC-1染色证实其能修复线粒体膜电位（MMP）。

Piezo1基因敲除通过钙依赖机制发挥作用
siRNA沉默Piezo1后，细胞划痕和血管形成实验显示HUVECs迁移和成管能力恢复。钙螯合剂EGTA处理可模拟Piezo1敲除效果，证实Ca²⁺
超载是介导铁死亡的核心环节。

CaMKII/ATF3/SLC7A11信号轴调控机制
分子对接发现CaMKII与ATF3存在两个结合位点（结合能-268.17 kcal/mol）。双荧光素酶报告基因实验证实ATF3通过结合SLC7A11启动子区"CATT...CAGC"序列抑制其转录。2-ME处理可绕过系统Xc^?
（由SLC7A11/SLC3A2组成的胱氨酸/谷氨酸逆向转运体）直接提供半胱氨酸，逆转ATF3过表达导致的铁死亡。

ATF3缺失促进老年伤口血管新生
AAV9-shATF3处理的老年小鼠伤口愈合速度显著加快，激光多普勒显示伤口床血流量增加，IHC检测到α-SMA⁺
新生血管密度提高。这与体外实验中ATF3敲除恢复HUVECs成管能力的结果相互印证。

这项研究创新性地构建了"机械刺激-Piezo1激活-钙信号-转录调控-铁死亡"的完整分子通路，为老年慢性伤口治疗提供了三重靶向策略：针对Piezo1的离子通道抑制、针对CaMKII的激酶活性调控、以及针对ATF3/SLC7A11通路的转录干预。特别值得注意的是，研究发现临床常用化疗药物Doxo可通过该通路加剧内皮细胞铁死亡，这为化疗患者的伤口护理提供了重要警示。

研究的临床转化潜力体现在三方面：其一，GsMTx4作为已进入临床试验的Piezo1抑制剂，具有快速转化的可能性；其二，检测伤口组织Piezo1和ATF3表达水平可作为老年患者伤口愈合能力的预测指标；其三，针对系统Xc^?
的干预策略（如2-ME）为合并代谢异常的老年患者提供了个性化治疗方向。未来研究可进一步探索Piezo1在糖尿病伤口、静脉性溃疡等复杂慢性伤口中的作用，推动机械生物学与衰老研究的交叉融合。