机械敏感离子通道PIEZO1调控间充质干细胞干性维持及白血病细胞化疗保护的机制研究

本研究揭示了机械敏感离子通道PIEZO1通过调控钙离子（Ca2+）内流、Notch信号通路和干细胞标志物（OCT4A/NANOG/SOX2）表达，在间充质干细胞（BM-MSCs）干性维持与白血病微环境交互中发挥双重作用。发现PIEZO1激活剂yoda1可抑制BM-MSCs的增殖、迁移及成骨/成脂分化，但通过上调CD49D（ITGA4）增强白血病细胞对阿糖胞苷（cytarabine）的耐药性，为骨再生医学和白血病靶向治疗提供新策略。

　　

PIEZO1活性调控间充质干细胞干性与白血病保护机制

Abstract
间充质干细胞（MSCs）的多向分化潜能对骨形成、免疫调节和造血维持至关重要。研究发现机械敏感离子通道PIEZO1通过调控钙内流和Notch信号通路，在剪切应力下维持BM-MSCs干性，同时增强其对白血病细胞的化疗保护作用。

Introduction
PIEZO1作为机械传感器，广泛表达于骨组织细胞中。既往研究显示其通过PI3K/Akt/β-catenin通路调控MSCs命运决定，但对其在BM-MSCs微环境交互中的作用知之甚少。本文系统解析了PIEZO1在BM-MSCs分化、迁移及白血病支持中的双重角色。

Optimum PIEZO1 activation is required for the differentiation of BM-MSCs

• 分化抑制：5μM yoda1处理使BM-MSCs成骨标志物RUNX2和ALP表达降低50%，油红O染色显示脂滴形成减少70%（p<0.005）。
• 可逆效应：撤药后细胞恢复分化能力，提示PIEZO1活性需精确调控。
• 基因沉默：shRNA敲低PIEZO1使成骨分化能力下降60%，但部分逆转yoda1的抑制效应。

PIEZO1 activity modulates BM-MSC proliferation

• 细胞周期阻滞：yoda1处理诱导G2/M期细胞比例增加2.3倍（p<0.0005），伴随细胞周期蛋白CCNE1/CCNB1下调。
• 克隆形成抑制：CFU-F实验显示yoda1组集落面积缩小45%（p<0.005）。

PIEZO1 activation abrogates the migration capacity of BM-MSCs

• 迁移抑制：2μM yoda1使伤口愈合速度降低65%，整合素CD29（ITGB1）表达下降40%。
• 细胞骨架重塑：F-actin排列紊乱，磷酸化FAK减少50%。

PIEZO1 activity modulates MAPK and β-catenin signaling

• 信号通路：yoda1瞬时抑制ERK1/2磷酸化（1h内降低60%），但12h后恢复。
• 干性维持：NOTCH1表达上调2.1倍，干细胞标志物OCT4A/SOX2同步升高（p<0.05）。

PIEZO1 activity mediates stroma-leukemia cell interaction and survival

• 化疗保护：共培养体系中，yoda1处理的BM-MSCs使THP1细胞对阿糖胞苷耐药性提高3倍。
• 粘附调控：药物处理下白血病细胞CD49D（ITGA4）表达降低80%，导致与基质的粘附减弱。

Discussion
研究揭示PIEZO1活性"剂量-时间"依赖性：短期激活维持干细胞干性，持续激活则导致分化阻滞。在白血病微环境中，PIEZO1通过调控ITGA4-ITGB1整合素复合物增强基质保护作用，这为靶向骨髓微环境克服化疗耐药提供新思路。

Materials and methods
实验采用原代BM-MSCs（P3-P6代），通过慢病毒shRNA实现PIEZO1敲低（效率60%）。剪切应力模型采用100rpm轨道震荡24h，基因表达通过qPCR（ΔΔCt法）和Western blot（Image Lab定量）分析。统计学处理采用SPSS 27.0，显著性阈值p<0.05。