Piezo敲低减少肠嗜铬细胞释放5-羟色胺并加剧功能性便秘小鼠的肠道运动障碍

Piezo knockdown reduces 5‑hydroxytryptamine release from enterochromaffin cells and exacerbates intestinal dyskinesia in mice with functional constipation.

作者信息Xiangyun Yan, Peitao Ma, Wen Wang, Weijian Zeng, Yanqiu Li, Yujun Hou, Jiangnan Ye, Qianhua Zheng, Wei Zhang, Junpeng Yao, Ying Li
PMID40910218
发布时间2025-12
DOI10.3892/ijmm.2025.5619

实验完整度

高

包含体内小鼠模型(AAV敲低、胃肠动力检测、免疫荧光、Western blot、ELISA等)和体外细胞模型(慢病毒敲低、钙成像)两个独立证据层级,并有功能验证和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠(洛哌丁胺诱导的功能性便秘模型) QGP-1细胞系(EC样细胞)

重点核对

AAV敲低:通过灌肠给予AAV,总剂量5×1010 vg/只,建模前2周转导 洛哌丁胺剂量:10 mg/kg,每日两次,连续14天 慢病毒感染:MOI=10,感染72小时 钙成像:Fluo-4 AM浓度2.5 μmol/l,孵育40分钟 分组:Control、FC、Control AAV、AAV Piezo1-KD、AAV Piezo2-KD、AAV Piezo1/2-KD

摘要

肠嗜铬(EC)细胞功能障碍会减少5-羟色胺(5-HT)的分泌,从而导致功能性便秘(FC)。然而,其潜在机制仍不清楚。Piezo离子通道介导EC细胞释放5-HT。本研究探讨了Piezo1和Piezo2在FC发病机制中的作用和机制,并探讨了可能的相互作用。在洛哌丁胺诱导的FC小鼠模型中,使用腺相关病毒单独或同时敲低Piezo1和Piezo2。在体外,通过慢病毒介导的QGP-1细胞系敲低评估了它们在EC细胞中的功能。在FC小鼠中,Piezo1和Piezo2的表达及其与EC细胞的共定位显著降低。敲低任一通道均损害肠道运动,延长胃肠传输时间,延迟胃排空并降低小肠推进率。相应地,5-HT、5-HT3受体和色氨酸羟化酶-1(TPH-1)水平降低。双重敲低加剧了这些效应,导致结肠结构异常、P物质表达降低和5-羟色胺转运体水平升高。敲低Piezo1或Piezo2可降低结肠组织中ERK和蛋白激酶C(PKC)的磷酸化,联合敲低对PKC磷酸化的抑制更为显著。一致地,与单独敲低相比,EC样细胞中的双重敲低导致细胞内钙、5-HT和TPH-1的降低更为明显。这些发现表明,Piezo1和Piezo2通过共同诱导EC细胞中的钙离子内流,从而协调5-HT信号稳态,在维持FC小鼠的肠道稳态中发挥关键和协同作用。靶向Piezo通道可能为治疗功能性便秘提供新的途径。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Piezo1和Piezo2在功能性便秘(FC)发病机制中的作用及其是否协同调节肠嗜铬细胞(EC)中5-HT的释放。
核心机制
Piezo1和Piezo2在EC细胞中协同介导钙内流,从而维持5-HT信号稳态;敲低二者通过抑制ERK和PKC磷酸化,减少5-HT合成和释放,导致肠道运动障碍。
主要证据
在FC小鼠模型中,AAV介导的Piezo1和Piezo2敲低(单独或联合)加剧了肠道运动障碍、降低5-HT和TPH-1水平,并增加SERT表达;在QGP-1细胞中,慢病毒敲低降低细胞内钙、5-HT和TPH-1水平,且双重敲低效应更明显。
研究意义
靶向Piezo通道可能为功能性便秘提供新的治疗途径。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测FC小鼠中Piezo1和Piezo2的表达及与EC细胞的共定位

验证Piezo1和Piezo2在FC状态下是否下调及其在EC细胞中的定位变化。

对对照组和FC小鼠结肠组织进行免疫荧光染色,检测Piezo1、Piezo2与ChgA共定位,并通过Western blot和RT-qPCR检测表达水平。

2

AAV介导的Piezo1和Piezo2敲低及效果验证

在FC小鼠中特异性敲低Piezo1和/或Piezo2,并验证敲低效率。

通过灌肠给予AAV-shRNA敲低Piezo1和/或Piezo2,2周后通过RT-qPCR和免疫荧光验证敲低效果。

3

评估Piezo敲低对胃肠动力和结肠敏感性的影响

检测Piezo1和Piezo2敲低对FC小鼠肠道运动功能和内脏敏感性的影响。

通过测量粪便排出量、胃肠传输时间、胃排空率、小肠推进率及结直肠扩张(CRD)引起的腹壁撤退反射(AWR)评分,评估胃肠动力和敏感性。

4

检测Piezo敲低对5-HT合成、释放和SERT表达的影响

验证Piezo敲低是否影响5-HT合成和释放相关分子。

通过免疫组化检测5-HT3和SERT表达,ELISA检测血清和结肠5-HT水平,RT-qPCR检测SERT mRNA,并检测结肠TPH-1水平。

5

检测Piezo敲低对结肠钙水平和ERK/PKC通路的影响

探索Piezo敲低影响5-HT合成的下游信号通路。

用比色法检测结肠钙离子浓度,用Western blot检测ERK1/2和PKC的磷酸化水平。

6

体外慢病毒敲低Piezo1和Piezo2对EC样细胞的影响

在细胞水平验证Piezo1和Piezo2对EC细胞5-HT释放和钙内流的作用。

在QGP-1细胞中用慢病毒敲低Piezo1和/或Piezo2,通过Western blot和RT-qPCR验证敲低效率,通过荧光显微镜检测细胞内钙离子浓度,通过ELISA检测5-HT和TPH-1水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
洛哌丁胺----
伊文思蓝溶液Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
OPTI-MEM培养基Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.51985-034
胎牛血清Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.16000-044
青霉素-链霉素Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.P1400-100
QGP-1细胞系Procell Life Science & Technology Co., Ltd.CL-0977
293T细胞Shanghai GeneChem Co., Ltd.--
磷酸盐缓冲液Beijing Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd.ZLI-9062
牛血清白蛋白Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GC305010
抗Piezo1抗体Affinity Biosciences, Ltd.DF12083
抗Piezo2抗体Novus BiologicalsNBP1-78624SS
抗嗜铬粒蛋白A抗体Proteintech Group, Inc.10529-1-AP
抗5-羟色胺抗体ImmunoStar Inc.20080
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔二抗Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GB23303
CY5标记的山羊抗兔二抗Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GB27303
CY3-酪胺信号放大试剂Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G1223
FITC-酪胺信号放大试剂Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G1222
DAPI染色液Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G1012
奥林巴斯VS200数字切片扫描系统Olympus Corporation--
ImageJ软件National Institutes of Healthversion
柠檬酸盐缓冲液Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GA2307051
磷酸盐缓冲液Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G0002-2L
过氧化氢Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G1204
牛血清白蛋白Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GC305010
抗5-HT3抗体Zen Bioscience120185
抗血清素转运体抗体Proteintech Group, Inc.19559-1-AP
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔二抗Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GB23303
DAB显色底物Beijing Zhongshan Golden Bridge Biotechnology Co., Ltd.ZLI-9018
数码三目显微镜成像系统Motic China Group Co., Ltd.BA400Digital
免疫共沉淀裂解液Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G2038
磷酸酶抑制剂混合物Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G2007
BCA蛋白定量试剂盒Biosharp Life SciencesBL521A
蛋白A磁珠MedChemExpressHY-K0203
抗Piezo1抗体Proteintech Group, Inc.15939-1-AP
SDS-PAGE上样缓冲液Biosharp Life SciencesBL502B
PVDF膜MilliporeSigmaIPVH00010
抗Piezo2单克隆抗体HuaAn BiotechnologyHA723342
辣根过氧化物酶标记的抗小鼠二抗Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.GB23301
增强化学发光试剂Biosharp Life SciencesBL520B
ChemiScope 6100系统Clinx--
RIPA裂解液Beyotime Institute of BiotechnologyP0013
抗Piezo1抗体Affinity BiosciencesDF12083
抗Piezo2抗体Novus BiologicalsNBP1-78624
抗β-肌动蛋白抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.AC026
抗GAPDH抗体Abcamab9485
辣根过氧化物酶标记的二抗Affinity BiosciencesS0001
增强化学发光底物Chengdu Zen-Bioscience Co., Ltd.17046
UVP成像系统Ultra-Violet Products Ltd.--
Gel-Pro Analyzer软件Media Cybernetics, Inc.version
RIPA裂解液Beyotime Institute of BiotechnologyP0013
蛋白酶抑制剂混合物Biosharp Life SciencesBL612A
组织研磨器Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.Model
BCA蛋白定量试剂盒Biosharp Life SciencesBL521C
上样缓冲液Biosharp Life SciencesBL502A
PVDF膜MilliporeSigmaImmobilon-PSQ
抗ERK1/2抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.A4782
抗磷酸化ERK1/2抗体Proteintech Group, Inc.28733-1-AP
抗PKC抗体HuaAn BiotechnologyET1608-15
抗磷酸化PKC抗体HuaAn BiotechnologyET1702-17
辣根过氧化物酶标记的二抗ABclonal Biotech Co., Ltd.AS014
增强化学发光底物Biosharp Life SciencesBL520B
Tanon 5200多色化学发光成像系统Tanon Science and Technology Co., Ltd.--
Molpure细胞/组织总RNA提取试剂盒Shanghai Yeasen Biotechnology Co., Ltd.--
gDNA去除试剂盒----
PrimeScript逆转录试剂盒Takara Bio, Inc.--
TB Green Premix Ex Taq II试剂Takara Bio, Inc.--
QuantStudio 3实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific, Inc.--
QuantStudio设计与分析软件Thermo Fisher Scientific, Inc.version
Fluo-4 AM钙离子荧光探针Beyotime Institute of BiotechnologyS1061S
ELISA试剂盒Shanghai Zhuocai Biotechnology Co., Ltd.ZC-37715,
比色法钙测定试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Inc.C004-2-1
TPH-1 ELISA试剂盒Shanghai Zhuocai Biotechnology Co., Ltd.ZC-57264
GraphPad Prism软件Dotmaticsversion

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重、饲养环境、洛哌丁胺剂量、给药方式、频率、持续时间
阅读提示:Materials and methods: Mice, Animal model
AAV敲低
AAV血清型、启动子、shRNA序列、给药途径、剂量、时间间隔
阅读提示:Materials and methods: Adeno-associated virus construction and transduction
细胞培养与慢病毒感染
细胞系来源、培养基成分、感染MOI、感染时间、敲低验证方法
阅读提示:Materials and methods: Cell culture, Lentivirus construction and cell infection
胃肠动力检测
Evans blue浓度、灌胃体积、观察时间点、计算公式
阅读提示:Materials and methods: Assessment of functional GI motility
钙成像
Fluo-4 AM浓度、孵育时间、激发波长
阅读提示:Materials and methods: Calcium ion imaging
Western blot
蛋白提取方法、凝胶浓度、上样量、抗体稀释比、曝光条件
阅读提示:Materials and methods: Western blotting, Detection of ERK and PKC pathway proteins