Science Advance:与促纤维化巨噬细胞的急性接触通过整合素 αvβ3 介导的 Piezo1 参与机械激活成纤维细胞

文摘   2024-10-29 08:00   北京  

介绍:纤维化是一种过度的瘢痕形成,导致全球超过40%的疾病相关死亡。在这一过程中,激活的成纤维细胞通过积累和收缩细胞外基质(ECM)破坏器官结构。瘢痕组织的硬度增强了成纤维细胞的收缩,形成了一个正反馈循环。本研究探讨了与促纤维化巨噬细胞(Mϕ)的直接接触如何触发成纤维细胞的急性收缩,以及这一过程的分子机制。

结果

  1. 与促纤维化 Mϕ 的急性接触可通过 Yes 相关蛋白/转录辅激活因子(具有 PDZ 结合基序,但不通过 Smad 信号传导)激活成纤维细胞

  • 研究发现,与促纤维化 Mϕ(MIL-4/13)的接触,而不是促炎症 Mϕ(MLPS),在软基质上通过 YAP/TAZ 信号传导迅速激活成纤维细胞,而不是通过 Smad2/3 信号传导。


急性 Mϕ 接触在软基质上引起成纤维细胞应力。

急性 Mϕ 接触诱导成纤维细胞核 Smad 在坚硬基质上易位。


  • 与促纤维化 Mϕ 的急性接触会引发成纤维细胞收缩

    • 使用高吞吐量的荧光弹性表面(FLECS)阵列,研究者观察到 MIL-4/13 与成纤维细胞的接触在几分钟内增加了成纤维细胞的收缩幅度和速度。

    • Mφ接触增强成纤维细胞收缩的幅度和速度。


    急性促纤维化 Mϕ 接触诱发局部成纤维细胞收缩。


  • 急性促纤维化 Mϕ 接触诱发局部成纤维细胞膜应力

    • 通过粒子图像测速(PIV)和牵引力显微镜(TFM)技术,研究者发现 MIL-4/13 接触成纤维细胞后,局部区域的成纤维细胞收缩应力显著增加。


      急性促纤维化 Mϕ 接触诱发局部成纤维细胞应力。

  • 急性 M IL-4/13接触诱导成纤维细胞中 Ca 2+内流和 NFAT1 核易位

    • 研究显示,MIL-4/13 接触成纤维细胞后,细胞内钙离子浓度迅速上升,随后 NFAT1 转位至细胞核。


      急性促纤维化Mϕ诱导成纤维细胞钙内流。

  • Piezo1 介导 Mϕ 接触后成纤维细胞中的 Ca 2+内流和 NFAT1 核转位

    • 通过使用 Piezo1 激动剂 Yoda1 和抑制剂 GsMTx4,研究者证实了 Piezo1 通道在 Mϕ 接触诱导的 Ca2+ 内流和 NFAT1 核转位中的关键作用。

    Cx43 不介导成纤维细胞和 M IL-4/13之间的直接通讯。

    Piezo1在与 Mϕ 接触后介导成纤维细胞中细胞浆 Ca 2+升高

  • Mϕ IL-4/13整合素 αvβ3 是引发成纤维细胞中 Ca 2+信号传导和收缩所必需的

    • 研究者发现,MIL-4/13 表面的 αvβ3 整合素是触发成纤维细胞中 Ca2+ 信号传导和收缩所必需的,这通过使用 αvβ3 整合素抑制剂 cyclo(-RGDfK) 和 Axum4 抗体来验证。

    Mϕ整合素αvβ3介导成纤维细胞Ca 2+和收缩反应。


    CD206 和 αvβ3 整合素阳性 Mϕ 表征诱导的小鼠肺纤维化。

    讨论:本研究揭示了促纤维化 Mϕ 通过物理接触和特定的分子机制激活成纤维细胞的过程。这一过程涉及到 αvβ3 整合素和 Piezo1 通道,它们在成纤维细胞的机械转导中发挥关键作用。这些发现为理解纤维化的发展提供了新的视角,并可能为抗纤维化治疗策略提供新的靶点。通过阻断特定的 Mϕ-成纤维细胞接触机制,可能有助于预防组织收缩和肌成纤维细胞的激活,从而对抗纤维化疾病。

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