Piezo1介导的巨噬细胞M1极化在骨感染中调控骨再生的机制研究及治疗新策略

本研究揭示了骨感染微环境中机械敏感离子通道Piezo1通过促进巨噬细胞M1极化（PANoptosis）和促炎因子分泌，进而损害骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化的新机制。作者通过体内外实验（RNA-seq/scRNA-seq）证实抑制Piezo1可改善骨再生障碍，为骨感染治疗提供了靶向巨噬细胞-BMSCs串扰（crosstalk）的创新治疗策略。

　　

Highlight

骨感染通过Piezo1-M1巨噬细胞-PANoptosis轴破坏骨再生的分子机制

Background

骨感染通过血行播散、创伤/手术植入或邻近感染灶扩散三种途径发生，其中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是最常见病原体。慢性感染常表现为多微生物群落，全球年发病率达2-13例/10万人。糖尿病患者、免疫功能低下者和骨科植入物患者感染风险显著升高。持续的过度炎症反应和骨基质降解导致骨再生障碍，而巨噬细胞通过机械敏感通道Piezo1感知炎症微环境信号的调控机制尚未阐明。

Methods

研究团队建立了大鼠感染性骨缺损模型进行批量RNA测序(bulk RNA-seq)和单细胞RNA测序(scRNA-seq)，收集临床感染骨标本和大鼠骨髓腔感染组织进行体内验证，并采用小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)与骨髓间充质干细胞(BMSCs)间接共培养体系进行体外实验。

Results

研究发现感染期间骨髓巨噬细胞中Piezo1表达上调，驱动M1极化并分泌促炎因子，进而触发PANoptosis（同时激活细胞焦亡pyroptosis、凋亡apoptosis和坏死性凋亡necroptosis）并损害BMSCs成骨分化。通过基因敲除和药物抑制证实，阻断Piezo1可显著改善这些病理过程。

Conclusion

本研究首次揭示：在骨感染炎症微环境中，巨噬细胞通过上调Piezo1通道促进M1极化，分泌的促炎因子通过诱导PANoptosis破坏BMSCs成骨分化能力。靶向调控Piezo1介导的巨噬细胞-BMSCs"对话"机制，为临床骨感染再生修复提供了新型治疗策略。