静水压力通过Piezo1/YAP1/GLS1轴调节谷氨酰胺代谢，从而促进膀胱成纤维细胞的激活

《Journal of Translational Medicine》：Hydrostatic pressure regulates glutamine metabolism to promote bladder fibroblast activation via the Piezo1/YAP1/GLS1 axis

研究揭示膀胱出口梗阻（BOO）中Piezo1/YAP1/GLS1轴介导机械应力致代谢重编程及纤维化的机制，抑制该轴可减轻纤维化并改善膀胱功能。

　　

摘要

背景

膀胱出口梗阻（BOO）由异常的机械应力引起，会导致膀胱纤维化逐渐加重和功能衰退。异常的机械应力在包括纤维化在内的多种疾病发病机制中起着关键作用。然而，BOO 引发的异常机械应力如何驱动膀胱纤维化的具体机制仍不甚明了。近期研究表明，Yes 相关蛋白 1（YAP1）在机械信号与代谢变化的整合过程中起着关键作用。异常机械应力可通过 YAP1 调节谷氨酰胺酶 1（GLS1）等代谢酶，从而促进疾病进展。由异常机械应力引起的细胞行为改变和疾病进展与代谢重编程密切相关。针对这种代谢重编程进行干预可能有效抑制由此产生的细胞变化和疾病进展。

方法

利用大鼠 BOO 模型的 RNA-seq 数据进行了 KEGG 通路富集分析，并检测了人类和大鼠膀胱组织中的 YAP1 表达情况。将成纤维细胞培养在高静水压（HHP）条件下以模拟 BOO 诱导的应力，通过免疫荧光和Western blotting 技术检测 YAP1 的核转位及 GLS1 的表达。通过功能测定和纤维化蛋白表达来评估成纤维细胞的增殖、迁移和活化情况。为明确 Piezo1 和 YAP1 的作用，我们进行了 siRNA 干扰、抑制剂实验及恢复实验，以评估它们对 GLS1、谷氨酰胺代谢和成纤维细胞活化的影晌。在体内实验中，研究了 GLS1 抑制后 BOO 大鼠的膀胱功能和组织学变化。

结果

在患有 BOO 的人类和大鼠膀胱中，YAP1 表达显著升高。高静水压（HHP）增强了 YAP1 的核转位并上调了 GLS1 的表达。HHP 刺激还促进了成纤维细胞的增殖、迁移和活化。在高静水压条件下，Piezo1 作为上游机械转导因子激活了 YAP1，进而诱导了 GLS1 的表达。抑制 Piezo1 或 YAP1 可降低 GLS1 的表达，阻断这一通路可抑制体外成纤维细胞的活化。HHP 诱导的成纤维细胞活化依赖于 GLS1 驱动的谷氨酰胺代谢重编程，而药物抑制 GLS1 能有效减轻纤维化并改善 BOO 大鼠的膀胱功能。

结论

本研究发现了 Piezo1/YAP1/GLS1 通路，该通路将机械应力与 BOO 中的代谢重编程及成纤维细胞活化联系起来，这一通路可能成为预防纤维化和保护膀胱功能的治疗靶点。