探讨骨关节炎患者软骨细胞中机械敏感性离子通道Piezo1蛋白经MAPK/ERK5信号通路介导软骨细胞凋亡的机制。
方法体外培养骨关节炎患者软骨细胞，应用细胞牵张应力加载系统对软骨细胞分别加载0 h、2 h、12 h、 24 h和48 h的周期性牵张应力，在各加力组加入Piezo1的特异性拮抗剂GsMTx4和ERK5的特异性抑制剂BIX02188作为抑制剂组。用免疫荧光激光共聚焦显微镜观察定位Piezo1蛋白在软骨细胞中的表达位置；用RT-PCR检测细胞Piezo1、ERK5、凋亡相关基因Bcl-2、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-associated X protein, Bax)及Bcl-2相关促凋亡蛋白(Bcl-associated death promoter，BAD)的mRNA相对表达量；用AV-PI凋亡试剂盒检测细胞凋亡情况。
结果激光共聚焦显微镜观察Piezo1蛋白可以在细胞核和细胞质表达。RT-PCR检测Pizeo1 mRNA在骨关节炎退变软骨中有少量表达，12 h加力组Pizeo1、ERK5、BAD和Bax mRNA的相对表达量增加，24 h达到峰值，48 h表达量下降。而Bcl-2 mRNA的相对表达量自2 h开始下降，12 h降到最低值，24 h开始升高。Piezo1蛋白特异性抑制剂GsMTx4组Pizeo1、ERK5、BAD、Bax mRNA的相对表达量均下降, Bcl-2表达量升高。ERK5特异性抑制剂BIX02188组ERK5、BAD、Bax mRNA的相对表达量均下降，Bcl-2表达量升高， Piezo1表达量不变。2 h加力组细胞凋亡率于早期开始增加，晚期凋亡率无明显增加；12 h加力组调亡率于晚期开始增加； 24 h加力组晚期细胞凋亡率最高；48 h加力组晚期凋亡率较24 h加力组降低。RT-PCR检测结果显示Piezo1、ERK5、Bcl-2、 BAD和Bax mRNA的表达量与晚期凋亡具有相似的表达趋势。
结论Piezo1参与骨关节炎的软骨细胞晚期凋亡过程，且通过MAPK/ERK5信号通路启动细胞凋亡。