Piezo1通过依赖线粒体DNA（mtDNA）的cGAS-STING通路介导缺氧诱导的内膜异位症纤维化过程

《Journal of Translational Medicine》：Piezo1 mediates hypoxia-induced endometriosis fibrosis via the mtDNA -dependent cGAS-STING pathway

　　

摘要

背景

子宫内膜异位症（EMs）是一种常见的妇科疾病，其特征是功能性子宫内膜组织的异位生长，其纤维化病理是导致患者慢性疼痛和不孕的主要原因。缺氧是子宫内膜异位症微环境的典型特征，已被证实是纤维化发生的驱动因素。然而，将缺氧信号转化为促纤维化反应的精确分子机制仍不清楚。机械敏感离子通道Piezo1被认为在多种疾病中与纤维化有关；但其在子宫内膜异位症中的具体作用尚不明确。我们发现，在子宫内膜异位症患者的病变组织中，缺氧诱导因子1-α（HIF-1α）和Piezo1与纤维化同时上调。从功能上看，缺氧和Piezo1的激活都会促进人胚胎干细胞（HESCs）的纤维化。从机制上讲，缺氧通过Piezo1诱导钙离子（Ca2?）依赖性的线粒体损伤和线粒体DNA（mtDNA）泄漏，进而激活环状GMP-AMP合成酶（cGAS）-干扰素基因（STING）信号通路，最终促进纤维化。因此，我们将这一通路确定为未来干预的有希望的治疗靶点。

方法

本研究结合了临床组织分析和体外细胞实验。收集了正常子宫内膜组织以及子宫内膜异位症患者的子宫内膜样本（包括原位和异位组织）。使用免疫组化（IHC）、免疫荧光（IF）、Western blotting和定量逆转录PCR（qRT-PCR）来分析HIF-1α、Piezo1、cGAS、STING以及纤维化标志物α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和I型胶原（Collagen I）的表达水平。在体外实验中，我们利用HESCs建立了缺氧培养模型，并通过IF、Western blotting和qRT-PCR来评估不同实验条件下HIF-1α、Piezo1和纤维化相关标志物的表达情况。结合流式细胞术分析和EdU检测，确定24小时为后续实验的最佳干预时间。为了阐明Piezo1的作用，我们通过慢病毒敲低或激动剂（Yoda1）激活来调节其活性。使用荧光探针追踪细胞质和线粒体中的Ca2?流动；通过免疫荧光和JC-1染色评估线粒体的形态和功能；通过免疫荧光和qRT-PCR量化细胞质中的mtDNA泄漏。

结果

我们发现，在异位子宫内膜病变中，Piezo1和HIF-1α同时上调，这与纤维化的严重程度相关。缺氧在HESCs中诱导HIF-1α和Piezo1的表达具有时间依赖性。通过机制研究，我们发现缺氧诱导的Piezo1上调会引发线粒体损伤和mtDNA释放到细胞质中，从而激活cGAS-STING通路，最终上调纤维化标志物α-SMA和胶原I。因此，通过基因或药物抑制Piezo1，或使用RU.521阻断cGAS，或使用C-176阻断STING，可以有效抑制cGAS-STING通路的激活，并减轻HESCs中的纤维化。

结论

Piezo1在缺氧驱动的子宫内膜异位症纤维化过程中起着关键的调节作用。本研究揭示了缺氧/Piezo1/mtDNA/cGAS-STING信号通路在子宫内膜异位症纤维化中的核心作用，并提供了一种针对这一通路的新治疗策略，以延缓疾病进展。

图形摘要

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