《Frontiers in Pharmacology》：PDGF-BB inhibits SP1/Angptl7 mediated chondro-endothelial crosstalk via stress-sensitivity Piezo1 regulation in osteoarthritis
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引言：骨关节炎（Osteoarthritis, OA）涉及软骨退变与软骨下骨改变，但软骨-内皮细胞串扰机制尚不清楚。应力敏感性Piezo1与SP1/Angptl7信号可能在此过程中发挥关键作用。本研究旨在探讨血小板衍生生长因子（Platelet-derived
引言：骨关节炎（Osteoarthritis, OA）涉及软骨退变与软骨下骨改变，但软骨-内皮细胞串扰机制尚不清楚。应力敏感性Piezo1与SP1/Angptl7信号可能在此过程中发挥关键作用。本研究旨在探讨血小板衍生生长因子（Platelet-derived growth factor, PDGF）-BB是否通过Piezo1介导的SP1/Angptl7抑制调控软骨-内皮细胞串扰。方法：研究人员利用高通量3D培养构建单组分与多组分细胞类器官（软骨细胞SW1353与内皮细胞HMEC-1）。类器官经单碘乙酸（Monosodium iodoacetate, MIA）处理诱导OA样改变，随后给予PDGF-BB联合或不联合Yoda1（Piezo1激活剂）或Angptl7处理。体内研究中，研究人员通过关节腔内注射MIA诱导大鼠OA模型，并给予PDGF-BB或透明质酸钠（Sodium hyaluronate, SH）-PDGF治疗。采用组织学与免疫荧光评估F-actin形成、Piezo1激活、SP1磷酸化、Angptl7及VEGF/Notch/DLL4表达。结果：PDGF-BB抑制OA软骨细胞中F-actin形成并降低Piezo1激活，抑制SP1磷酸化与Angptl7表达，下调VEGF/Notch/DLL4信号并减少类器官中内皮侵袭。上述效应可被Yoda1部分逆转，被Angptl7完全逆转。体内实验中，PDGF-BB与SH-PDGF减轻软骨退变，降低Piezo1激活、SP1磷酸化及Angptl7表达。讨论：PDGF-BB通过抑制SP1/Angptl7介导的软骨-内皮细胞串扰缓解OA，该过程部分通过细胞骨架重塑经应力敏感性Piezo1调控实现。多组分细胞类器官为研究软骨病理生理学提供了有价值的体外模型。
该研究发表于《Frontiers in Pharmacology》。骨关节炎是一种以软骨退变和软骨下骨改变为特征的退行性疾患，目前尚无治愈性临床手段。既往研究多聚焦于受损软骨修复，对软骨下骨修复及软骨微环境稳定性的关注不足。缺氧对维持软骨稳态至关重要，OA进展中炎症与异常机械应力破坏软骨与软骨下骨间的屏障，导致软骨下骨血管侵入软骨、缺氧微环境崩塌。内皮细胞在此血管侵入过程中发挥关键作用，软骨细胞产生的分泌性细胞因子Angptl7（Angiopoietin-like 7）可通过激活SP1促进VEGF（Vascular endothelial growth factor）/Notch/DLL4介导的软骨-内皮信号，增强血管侵入。虽然抑制VEGF/Notch/DLL4可减少软骨血管侵入，但其深层机制尚需阐明。正常分化软骨细胞中，细胞骨架主要由游离状态的球形G-actin组成；OA进展中炎症激活RhoA/ROCK信号通路，促使G-actin向刚性线状F-actin转化，引起细胞骨架僵硬并产生异常微应力，激活应力敏感性离子通道Piezo1，加速OA进展，且Piezo1特异性激活会增强血管侵入。因此研究人员假设Piezo1是软骨细胞微观结构改变与软骨-内皮串扰间的关键纽带。PDGF-BB是富血小板血浆关键成分，具OA治疗潜力，其虽促进血管再生，但研究人员前期发现PDGF-BB在促进软骨下骨血管生成的同时抑制软骨内血管侵入，初步归因于抑制VEGF/Notch/DLL4介导的串扰，机制未明；且PDGF-BB可通过RhoA/ROCK通路抑制F-actin形成。基于此，研究人员提出PDGF-BB通过抑制F-actin形成、降低软骨细胞异常微应力、抑制Piezo1激活，进而下调Angptl7/SP1介导的VEGF/Notch/DLL4软骨-内皮串扰。鉴于关节腔注射PDGF-BB易被滑膜毛细血管及淋巴管清除，研究人员沿用透明质酸钠（SH）作为递送载体以延长关节腔滞留、减少注射频次并延长疗效。为更好模拟软骨细胞微应力及软骨-内皮串扰，研究人员采用低黏附网格微室高通量3D培养体系构建单细胞组分软骨类器官，并进一步开发含软骨细胞与内皮细胞的多细胞组分类器官以模拟并研究二者相互作用，旨在从体外单细胞类器官、多细胞类器官到体内动物模型层面阐明PDGF-BB通过细胞骨架重塑调控软骨-内皮串扰的作用。
作者为开展研究用到的主要关键技术方法如下：研究人员采用SW1353软骨细胞与HMEC-1内皮细胞，利用低黏附网格微室（CSwell 600）高通量3D培养体系分别构建单细胞组分与多细胞组分软骨-内皮类器官；以单碘乙酸（MIA）诱导类器官OA样改变，设置PDGF-BB、Piezo1激活剂Yoda1及Angptl7干预组；体内实验采用雄性Sprague–Dawley大鼠（160–200 g，来源于华中科技大学同济医学院实验动物中心），经关节腔注射MIA诱导OA模型，给予生理盐水、PDGF-BB或SH-PDGF关节腔注射治疗；通过组织学H&E与甲苯胺蓝染色、免疫荧光检测F-actin、Piezo1、SP1、P-SP1、Angptl7、VEGF、Notch1、DLL4、胶原II、CD31等分子表达与定位，采用ZEN 2009软件定量荧光强度；统计学采用ANOVA及Bonferroni校正事后检验，以p<0.05为差异有统计学意义。
研究结果部分保留原文小标题并依研究内容总结结论如下。
PDGF-BB modifies histological features and inhibits F-Actin formation in single- and multiple-cell-component organoids in vitro：研究人员通过H&E、甲苯胺蓝及CD31/胶原II、F-actin免疫荧光评估类器官组织学特征，发现OA诱导显著增加单核细胞与多细胞类器官中F-actin形成，PDGF-BB可抑制该效应；Yoda1不影响F-actin调控，Angptl7亦不影响F-actin变化。多细胞类器官中OA破坏软骨与内皮区域边界，PDGF-BB部分恢复其结构，Yoda1轻微抵消该效应，Angptl7完全逆转。结果表明PDGF-BB抑制OA中F-actin形成与内皮侵袭，Piezo1与Angptl7参与内皮过程但不调控F-actin。
PDGF-BB Modulates Piezo1 Activation and the SP1/Angptl7 Pathway in Organoids：研究人员通过免疫荧光发现OA诱导促进Piezo1激活、SP1磷酸化及Angptl7表达，PDGF-BB降低上述分子水平；Yoda1部分逆转PDGF-BB对SP1磷酸化的抑制，Angptl7不影响Piezo1激活调控。表明PDGF-BB通过部分经由Piezo1调控抑制SP1/Angptl7通路。
PDGF-BB suppresses VEGF/Notch1/DLL4-mediated chondro-endothelial crosstalk in multiple-cell-component organoids：研究人员在多细胞类器官中发现OA上调VEGF、Notch1、DLL4表达，提示软骨-内皮串扰增强；PDGF-BB降低其表达，Yoda1部分逆转该抑制，Angptl7完全废除抑制并使表达高于OA组。说明PDGF-BB通过抑制Angptl7下调VEGF/Notch1/DLL4信号。
PDGF-BB and SH-PDGF reduce Piezo1 activation and SP1/Angptl7 signaling in vivo：研究人员在体内验证发现OA增加软骨中Piezo1激活与SP1磷酸化及软骨与软骨下骨中Angptl7水平，PDGF-BB与SH-PDGF均减轻上述变化。体内结果证实PDGF-BB通过应力敏感性Piezo1调控抑制SP1/Angptl7介导的软骨-内皮串扰。
讨论部分总结：研究人员指出本研究关键发现为PDGF-BB通过下调SP1/Angptl7信号抑制VEGF/Notch/DLL4介导的软骨-内皮串扰；该效应部分由OA软骨细胞中通过调控F-actin形成抑制应力敏感性Piezo1所介导；低黏附网格微室构建的多细胞类器官有效模拟微应力与软骨-内皮相互作用，为软骨研究提供新体外平台。缺氧对软骨代谢至关重要，炎症激活HIF-1α/VEGF/Notch轴促进血管侵入、破坏缺氧微环境；PDGF-BB在促进软骨下骨血管生成同时抑制软骨内血管侵入，本研究进一步明确其通过SP1/Angptl7通路调控VEGF/Notch/DLL4，强调血管生成与血管侵入非同义，应聚焦软骨-内皮串扰。G-actin向F-actin转化引发微应力激活Piezo1，进而上调SP1/Angptl7增强串扰，形成恶性循环；PDGF-BB抑制F-actin形成与Piezo1激活，部分通过Piezo1抑制SP1/Angptl7，凸显细胞骨架动力学、微应力与串扰作为整合系统在OA病理中的作用。既往软骨类器官多依赖干细胞，培养复杂且分化不可控，难以复现微环境与串扰；研究人员采用肿瘤细胞系构建可模拟微应力、适合高通量应用的类器官并拓展至多细胞组分，具实用性与可扩展性，但仍需优化验证。本研究局限性在于使用SW1353与HMEC-1肿瘤细胞系可能无法完全重现原代细胞体内行为，仅适用于表型模拟；SH作为缓释载体临床适用性需验证；类器官检测重复数尚无统一标准。
结论部分翻译：综上所述，本研究表明PDGF-BB通过抑制SP1/Angptl7介导的VEGF/Notch/DLL4软骨-内皮串扰缓解OA，该效应部分通过调控F-actin形成抑制应力敏感性Piezo1而实现。
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