机械传感器在皮肤伤口愈合中发挥关键作用

加州大学欧文分校 (UCI) 的研究人员发现 PIEZO1 是一种在细胞内发现的离子通道机械传感器，它在调节皮肤伤口愈合速度方面发挥着关键作用。

今天发表在 eLife上的这项研究(“ PIEZO1 定位的时空动力学控制伤口愈合过程中的角质形成细胞迁移”)发现，在角质形成细胞中缺乏离子通道蛋白 PIEZO1 的小鼠中，皮肤伤口的愈合速度比在角质形成细胞中增加 PIEZO1 功能的小鼠要快。

“角质形成细胞是表皮的主要细胞类型，在伤口愈合过程中会迁移以恢复上皮屏障。众所周知，机械信号可以调节角质形成细胞的上皮细胞再生和伤口愈合。然而，潜在的分子传感器和生物物理机制仍然难以捉摸。在这里，我们通过分子、细胞和有机体研究表明，机械激活的离子通道 PIEZO1 调节角质形成细胞迁移和伤口愈合，”研究人员写道。

“与同窝对照相比，表皮特异性 Piezo1 敲除小鼠表现出更快的伤口闭合，而功能获得小鼠表现出更慢的伤口闭合。通过对内源性 PIEZO1 通道的时空定位动态进行成像，我们发现伤口边缘某些区域的通道富集会诱导局部细胞回缩，从而减缓角质形成细胞的集体迁移。在迁移的单个角质形成细胞中，PIEZO1 在细胞后部富集，此处发生最大回缩，我们发现 PIEZO1 的化学激活可增强单个和集体迁移期间的回缩。

“我们的研究结果揭示了单个和集体角质形成细胞迁移的新分子机制，这可能为伤口治疗提供潜在的药理学靶点。更广泛地说，我们表明 Piezo1 通道的纳米级时空动力学可以控制组织尺度的事件，这一发现的意义不仅限于伤口愈合，还包括发育、稳态、疾病和修复等多种过程。”

“我们来自斯克里普斯研究所 Ardem Patapoutian 实验室的合作者观察到，在 PIEZO1 减少的小鼠中，伤口愈合得更快。我们想要确定 PIEZO1 参与的‘方式’、‘时间’和‘地点’，以便找到可能加速愈合的潜在治疗方法。”UCI 医学院生理学系助理教授 Medha Pathak 博士说。生物物理学。“为此，我的实验室开发了在体外伤口愈合时可视化 PIEZO1 的新方法。”

PIEZO1 是许多其他能够感知机械信号并提供细胞应采取行动的指令的蛋白质之一。先前的研究表明机械传感器有助于伤口闭合，但所涉及的具体机械传感器尚不清楚。这是第一项研究 PIEZO1 在伤口愈合中的作用。

皮肤是身体最大的器官，可以防止外部伤害，同时还可以产生触觉。皮肤受伤会干扰这些功能，并使身体面临更高的感染、疾病和疤痕形成的风险。

在伤口愈合过程中，角质形成细胞(皮肤最上层最丰富的细胞类型)从伤口边缘向内移动以闭合伤口间隙。这有助于恢复皮肤屏障，重建皮肤的保护功能。

“该领域的早期研究表明，机械信号在伤口愈合过程中调节角质形成细胞的迁移。在这里，我们表明，在角质形成细胞中，PIEZO1 实际上充当机械传感器，处理此类线索以调节伤口愈合的速度。令我们惊讶的是，我们发现 PIEZO1 在伤口边缘积聚并抑制愈合，”第一作者、Pathak 实验室的研究生 Jesse Holt 说。

这项研究的结果让人们了解皮肤伤口愈合是如何发生的，并有可能指导新的伤口愈合治疗方法的研究。然而，需要进行更多的研究来确认降低 PIEZO1 的活性不会造成不良影响，例如触觉减弱，并且需要进行人体测试。