Gsmtx4 Alleviated Osteoarthritis through Piezo1/Calcineurin/NFAT1 Signaling Axis under Excessive Mechanical Strain

压电1 机械敏感通道 软骨细胞 细胞生物学 机械转化 软骨 化学 细胞凋亡 信号转导 骨关节炎 离子通道 生物 解剖 生物化学 医学 病理 受体 替代医学
作者
Xunshan Ren,Huangming Zhuang,Bin Li,Fuze Jiang,Yuelong Zhang,Panghu Zhou
出处
期刊:International Journal of Molecular Sciences [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:24 (4): 4022-4022 被引量:53
标识
DOI:10.3390/ijms24044022
摘要

Excessive mechanical strain is the prominent risk factor for osteoarthritis (OA), causing cartilage destruction and degeneration. However, the underlying molecular mechanism contributing to mechanical signaling transduction remains unclear in OA. Piezo type mechanosensitive ion channel component 1 (Piezo1) is a calcium-permeable mechanosensitive ion channel and provides mechanosensitivity to cells, but its role in OA development has not been determined. Herein, we found up-regulated expression of Piezo1 in OA cartilage, and that its activation contributes to chondrocyte apoptosis. The knockdown of Piezo1 could protect chondrocytes from apoptosis and maintain the catabolic and anabolic balance under mechanical strain. In vivo, Gsmtx4, a Piezo1 inhibitor, markedly ameliorated the progression of OA, inhibited the chondrocyte apoptosis, and accelerated the production of the cartilage matrix. Mechanistically, we observed the elevated activity of calcineurin (CaN) and the nuclear transfection of nuclear factor of activated T cells 1 (NFAT1) under mechanical strain in chondrocytes. Inhibitors of CaN or NFAT1 rescued the pathologic changes induced by mechanical strain in chondrocytes. Overall, our findings revealed that Piezo1 was the essential molecule response to mechanical signals and regulated apoptosis and cartilage matrix metabolism via the CaN/NFAT1 signaling axis in chondrocytes, and that Gsmtx4 could be an attractive therapeutic drug for OA treatment.
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