感觉神经元中的Piezo2参与炎症诱导的膀胱过度活动症并与电针效应相关

《Frontiers in Neuroscience》：Piezo2 in sensory neurons contributes to inflammation-induced bladder overactivity and is associated with the effects of electroacupuncture

　　

目的：评估不同剂量环磷酰胺（CYP）对大鼠下尿路功能的影响，并进一步研究感觉神经元中Piezo2在CYP诱导的间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征（IC/BPS）模型中的作用及其作为电针（EA）治疗靶点的潜力。方法：研究人员采用膀胱测压、尿道外括约肌肌电图和尿斑实验评估下尿路功能。收集膀胱进行组织学观察。收集L6-S1背根神经节，通过RNAscope、免疫荧光染色和Western blotting检测Piezo2表达。收集L6-S1脊髓进行c-Fos免疫荧光染色，以评估脊髓神经元激活。结果：在完成50、60和75 mg/kg CYP给药后五天，大鼠膀胱功能仍未恢复至基线水平。然而，40 mg/kg剂量仅导致压力迹线曲线下面积减少，表明膀胱收缩性改变。与60 mg/kg CYP相比，75 mg/kg CYP未诱导更严重的膀胱表型。鞘内注射反义寡核苷酸以敲低感觉神经元中Piezo2表达，改善了CYP诱导的IC/BPS大鼠的膀胱过度活动症和尿道反射亢进，并伴有脊髓神经元激活减弱。此外，EA改善了膀胱炎大鼠的下尿路功能，这可能与感觉神经元中Piezo2表达下调及脊髓神经元激活减弱有关。结论：感觉神经元中的Piezo2参与炎症诱导的膀胱过度活动症，并与EA效应相关。总体而言，靶向抑制Piezo2表达和功能可能代表一种有前景的新型策略，用于管理炎症性膀胱功能障碍，这些数据也初步揭示了EA如何在此疾病中发挥治疗作用。此外，研究提供了对CYP诱导的IC/BPS模型特征及大鼠尿斑实验方案建立的新见解。

**论文解读：Piezo2在感觉神经元中参与炎症诱导的膀胱过度活动症并与电针效应相关**

**研究背景与问题**

间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征（IC/BPS）是一种慢性炎症性膀胱疾病，表现为尿频和慢性盆腔疼痛，严重影响患者生活质量并造成巨大经济负担。临床研究表明，IC/BPS患者膀胱感觉神经元敏化，在较低膀胱容量下即产生强烈尿意和疼痛，过度激活排尿反射。然而，感觉神经元检测机械刺激的分子机制及其在IC/BPS病理生理中的作用尚不明确。Piezo通道家族（Piezo1和Piezo2）是直接响应机械刺激的非选择性阳离子通道，其中Piezo2主要表达于初级感觉神经元，参与气道牵张、胃肠蠕动等生理过程的机械转导。已有研究显示，感觉神经元特异性敲除Piezo2可延长小鼠排尿收缩间隔并减弱尿道反射，提示其在膀胱容量感知中起关键作用，但Piezo2在IC/BPS病理机制中的角色仍不清楚。电针（EA）是治疗下尿路疾病的有效干预手段，但其机制尚未完全阐明，尤其是EA是否通过感觉神经元发挥治疗作用以及是否涉及Piezo2分子尚待研究。

**研究目的与意义**

研究人员旨在评估不同剂量环磷酰胺（CYP）对大鼠下尿路功能的影响，并深入探讨感觉神经元中Piezo2在CYP诱导的IC/BPS模型中的功能角色，以及其作为EA治疗靶点的潜力。该研究明确了Piezo2在炎症性膀胱过度活动症中的致病作用，揭示了EA通过下调Piezo2表达改善膀胱功能的机制，为IC/BPS治疗提供了新靶点，并为EA的神经机制提供了初步证据。论文发表在《Frontiers in Neuroscience》。

**主要关键技术方法**

本研究采用Sprague-Dawley雌性大鼠（北京维通利华实验动物技术有限公司提供），通过腹腔注射CYP（60 mg/kg，第1、4、7天）建立IC/BPS模型。主要技术包括：膀胱测压（cystometry）和尿道外括约肌肌电图（EUS EMG）记录膀胱及尿道功能；尿斑实验（void spot assay）评估清醒大鼠排尿模式；RNAscope荧光原位杂交、免疫荧光染色和Western blotting检测L6-S1背根神经节（DRG）中Piezo2表达；c-Fos免疫荧光染色评估脊髓神经元激活；鞘内注射反义寡核苷酸（ASO）敲低感觉神经元中Piezo2表达；EA干预于BL32（第二骶后孔）双侧，参数为1.0 mA、10 Hz、200 μs脉宽、20分钟/天，连续5天。

**研究结果**

**3.1 不同剂量环磷酰胺对大鼠下尿路功能的影响**
通过膀胱测压和尿斑实验发现，50、60和75 mg/kg CYP给药后5天，大鼠膀胱功能仍未恢复，表现为收缩间隔缩短、膀胱收缩性改变、膀胱尿路上皮变薄、固有层水肿及纤维化加重。60和75 mg/kg剂量还导致峰值膀胱压升高、预收缩压升高及膀胱顺应性降低。40 mg/kg仅引起压力迹线曲线下面积减少。75 mg/kg未比60 mg/kg诱导更严重的膀胱表型，但导致体重显著下降（8%），因此后续选用60 mg/kg建立模型。

**3.2 感觉神经元中Piezo2表达在CYP诱导的IC/BPS中功能性上调**
通过Dil逆行标记膀胱感觉神经元，RNAscope和Western blotting显示，CYP处理大鼠中膀胱感觉神经元内Piezo2转录本和蛋白水平显著升高。鞘内注射ASO成功敲低DRG神经元中Piezo2 mRNA和蛋白表达，且敲低后CYP大鼠收缩间隔延长、峰值膀胱压降低、膀胱顺应性升高、膀胱收缩性改善，同时L6-S1脊髓背角c-Fos表达显著减少，表明脊髓神经元激活减弱。提示Piezo2上调增强感觉神经元对膀胱充盈的敏感性，过度激活排尿中枢。

**3.3 感觉神经元中Piezo2表达下调可降低IC/BPS大鼠尿道活动**
EUS EMG记录显示，CYP诱导的IC/BPS大鼠膀胱充盈期强直性EUS活动显著增强，集成肌电图（iEMG）值升高，爆发性活动持续时间缩短，表明尿道松弛减少、排尿效率降低。鞘内注射ASO后，强直性EUS活动减弱、iEMG值降低、爆发性活动持续时间延长，而错配ASO无此效应。说明Piezo2介导的感觉传入过度兴奋导致尿道活动增强，敲低Piezo2可缓解。

**3.4 EA于BL32可改善IC/BPS大鼠下尿路功能**
膀胱测压显示，EA于双侧BL32可延长收缩间隔、降低峰值膀胱压、提高膀胱顺应性、增强膀胱收缩性，并减少清醒大鼠排尿频率。非穴点EA（针刺至骶骨表面但不进入第二骶后孔）无改善作用。EUS EMG表明EA降低强直性EUS活动、iEMG值，延长爆发性活动持续时间，而非穴点EA无效。

**3.5 EA的治疗效果可能与下调膀胱感觉神经元中Piezo2相关**
EA于BL32显著下调IC/BPS大鼠脊髓背角c-Fos表达，同时RNAscope显示膀胱感觉神经元中Piezo2转录本水平降低，免疫荧光和Western blotting证实L6-S1 DRG中Piezo2蛋白表达下调。非穴点EA无此效应。提示EA通过下调感觉神经元Piezo2表达来减弱传入信号激活的脊髓神经元，从而改善膀胱功能。

**总结讨论与研究结论**

讨论部分指出，Piezo2通道在初级感觉神经元中主要表达，在膀胱病理生理中起关键作用。本研究证实CYP诱导的IC/BPS模型中膀胱感觉神经元Piezo2表达功能性上调，敲低Piezo2可缓解膀胱功能障碍和尿道活动增强。EA于BL32的改善作用与Piezo2下调相关。此外，研究比较了不同CYP剂量，推荐60 mg/kg作为建模剂量，并建立了大鼠尿斑实验方案。研究还提及IGF-1/Piezo2轴可能参与CYP诱导的传入超敏，但未进一步探讨。EA可能通过直接刺激第二骶后孔深部组织中的S1骶神经（含膀胱传入和传出纤维）发挥作用，类似于骶神经刺激原理。非穴点对照表明深部组织而非浅层组织介导EA效应。研究局限性在于缺乏Piezo2特异性激动剂以验证其必要性，且联合干预（敲低+EA）未显示优于单药治疗，可能因下游靶点缺失或治疗天花板效应。

**研究结论翻译**：感觉神经元中的Piezo2参与炎症诱导的膀胱过度活动症，并与电针效应相关。总体而言，靶向抑制Piezo2表达和功能可能代表一种有前景的新型策略，用于管理炎症性膀胱功能障碍，这些数据也初步揭示了电针如何在此疾病中发挥治疗作用。此外，本研究提供了对环磷酰胺诱导的间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征模型特征及大鼠尿斑实验方案建立的新见解。