2026年6月2日，广州中医药大学附属第一医院李静教授团队在心血管领域顶刊Circulation Research (IF=16.2)上发表了题为“Myeloid Piezo1 drives Cardiac Repair through Orai1–Rac1-Dependent Efferocytosis”的研究论文，首次揭示了Piezo1-Orai1-Rac1通路在心肌梗死后能够调节巨噬细胞胞葬及溶酶体成熟过程，为心肌梗死的治疗策略提供了新方向。欧易生物为本研究提供了单细胞转录组测序服务。

发表期刊：Circulation Research

影响因子：18

涉及的欧易生物服务产品：单细胞转录组测序

研究背景

心肌梗死是全球主要致死、致残疾病，心梗后不良心室重塑严重影响患者远期预后。单核/巨噬细胞介导的炎症反应与胞葬作用，是清除坏死组织、调控心肌修复的核心环节，胞葬异常会引发炎症迁延，加重心肌纤维化与病理重塑。钙信号是调控胞葬的关键，Orai1等钙通道在此过程中发挥重要功能；机械敏感钙离子通道Piezo1广泛表达于心脏巨噬细胞，可调控细胞钙稳态，但髓系Piezo1在心梗后修复中的具体功能、以及它与Orai1等钙通道的协同机制尚不明确。本研究围绕这一问题展开探索，阐明了髓系Piezo1调控巨噬细胞功能与胞葬作用的分子通路，弥补了现有机制短板，也为解析机械信号、钙信号交叉调控心梗免疫修复作用机制提供新理论，同时为心梗后心肌重塑的靶向干预挖掘了潜在靶点。

研究思路

研究结果

作者首先构建Piezo1^∆LysM小鼠模型并验证髓系Piezo1敲除成功，随后对Piezo1^fl/fl和Piezo1^∆LysM小鼠实施左前降支冠状动脉结扎术，以评估髓系Piezo1对心梗后结局的影响，发现与对照组相比，Piezo1敲除小鼠心梗后3、14、28天的心脏中Anp和Bnp mRNA表达显著降低（图1A），28天生存率提高（图1B），心重/体重比降低（图1C）。超声心动图显示Piezo1^ΔLysM小鼠的射血分数和短轴缩短率更高，舒张末期容积、收缩末期容积、左室内径均降低（图1D-E）。组织学染色显示心肌纤维排列更紧密（图1F-G），胶原沉积显著减少（图1H-I），Col1a1和Col3a1 mRNA表达下调（图1J-K），这些结果表明髓系Piezo1缺失能够显著缓解小鼠心梗后的心肌损伤、心肌肥厚与纤维化，有效保护心脏功能。

图1. 髓系特异性敲除Piezo1可减轻心梗后第3、14和28天的心肌损伤并抑制心脏纤维化进展

为明确髓系Piezo1缺失对心肌梗死后早期炎症反应的影响，作者在心梗后第3天对心脏白细胞进行了流式细胞术分析（图2A），结果发现心梗后第3天，Piezo1^ΔLysM小鼠心脏中F4/80⁺巨噬细胞数量增多（图2B-D），免疫荧光实验也得出类似结果（图2E-F）。在验证抗炎激活作用时发现Piezo1敲除小鼠体内的CD163⁺巨噬细胞数量显著增加（图2G-H），以及CD206⁺巨噬细胞的比例和Geo-MFI均显著升高（图2I-K）。qPCR结果显示，Piezo1敲除小鼠心脏组织中抗炎相关基因Il10、Mrc1、Arg1的mRNA表达上调（图2L），在分选的心脏巨噬细胞中也得到一致验证（图2M），这些结果证明髓系特异性Piezo1缺失可重塑巨噬细胞表型，促使心梗后巨噬细胞向抗炎表型极化。

图2. 髓系Piezo1基因缺失在体内和体外均可使巨噬细胞向抗炎表型极化

基于单细胞转录组测序分析继续探究Piezo1如何发挥抗炎作用，取心梗后3天的成年小鼠心脏组织进行scRNA-seq，结果显示Piezo1^ΔLysM小鼠心脏中Trem2⁺脂质相关巨噬细胞亚群显著增多（图3C-E），该亚群主要富集溶酶体和吞噬体相关通路（图3G），并高表达胞葬相关基因如Stab1、C1qa、Trem2和Cd36（图3H）。qPCR验证发现，Piezo1^ΔLysM小鼠心脏组织中Thbs1、Mertk、Axl、Tyro3、Cd36、Stab1、C1qa和Trem2的mRNA水平均上调（图3I）。流式细胞术进一步证实，Piezo1^ΔLysM小鼠心脏中MerTK⁺巨噬细胞的细胞比例显著升高（图3J-K）。这些结果表明髓系Piezo1缺失会上调巨噬细胞中胞葬相关基因表达，扩增具备强吞噬能力的巨噬细胞亚群，这种重编程可能是 Piezo1^ΔLysM小鼠中观察到的炎症消退改善和心肌修复增强的原因。

图3 髓系 Piezo1缺失的巨噬细胞中胞葬相关基因表达显著增强

鉴于介导机械诱导钙内流的Piezo1基因缺失通常会导致钙内流减少，而本次scRNA-seq结果也显示，Piezo1^ΔLysM小鼠中Orai1的表达水平显著高于对照组（图4A），qPCR结果进一步验证了Orai1 mRNA的上调（图4B），表明Orai1可能补偿Piezo1介导的钙内流缺失，并促进 Piezo1^ΔLysM巨噬细胞中SOCE活性的增强。进一步钙信号检测显示，敲除组骨髓来源巨噬细胞的钙内流水平更高，激活Piezo1则会抑制该效应（图4C-F）。在体外胞葬实验中，Piezo1^ΔLysM巨噬细胞对凋亡心肌细胞的吞噬能力增强，而敲低Orai1会逆转该现象，过表达Orai1则可进一步提升胞葬效率（图4G-I），表明Orai1是介导该过程的关键分子。

图4 髓系Piezo1缺失通过上调Orai1介导的钙内流增强巨噬细胞的胞葬作用

通过尾静脉注射Orai1 siRNA或过表达质粒对Piezo1^ΔLysM小鼠进行干预进一步在体内证实Piezo1-Orai1 信号轴是调控心梗急性期胞葬、心功能及纤维化的核心通路（图 5）。结果显示敲低Orai1会恶化心功能、提升心肌纤维化水平，qPCR、Masson染色、炎症因子检测、TUNEL染色等实验也表明敲低Orai1可抑制抗炎基因与胞葬相关基因表达，巨噬细胞清除凋亡细胞的效率下降；过表达Orai1则进一步改善心功能、减少胶原沉积，强化炎症消退与胞葬作用。这些结果证实了Piezo1-Orai1轴是体内巨噬细胞胞葬作用的关键调控因子，并突显其在心梗急性期限制梗死范围扩展及维持心脏功能方面的重要作用。

图5. Orai1介导的钙内流上调及胞葬作用增强

为阐明在髓系Piezo1缺失情况下，Orai1下游是如何驱动细胞骨架重塑从而介导巨噬细胞的胞葬作用，作者进一步重点研究了Rac1（吞噬泡形成的关键介导因子），WB结果显示Piezo1缺失会提升Rac1活性表达水平，且该效应受Orai1正向调控（图6A-C），使用Rac1特异性抑制剂NSC23766处理后，Piezo1^ΔLysM巨噬细胞对凋亡心肌细胞的吞噬能力显著降低（图6D-E）。免疫荧光染色结果显示，Piezo1缺失的巨噬细胞中F-actin应力纤维形成明显增加，而敲低Orai1或抑制Rac1可减弱这一变化（图6F-G）。体外过表达Orai1可增强胞葬能力，该效应同样被NSC23766阻断（图6H-I）；体内实验也印证了Rac1活性受Piezo1-Orai1轴调控，表明Orai1依赖下游Rac1信号介导细胞骨架重塑，是Piezo1缺失促进胞葬的重要机制。

图6 Orai1通过Rac1介导的细胞骨架重塑促进胞葬作用

Result 7 髓系Piezo1缺失经Orai1-Rac1轴增强溶酶体成熟与降解功能

为确定髓系Piezo1缺失是否调控胞葬作用的后期降解阶段，作者随后检测了巨噬细胞中的溶酶体功能，溶酶体染色、溶酶体标志物检测显示，髓系Piezo1缺失巨噬细胞中的溶酶体酸化水平、LAMP1、组织蛋白酶D表达升高，敲低Orai1可逆转该表型，过表达Orai1则效果加剧（图 7A-E）。WB结果显示，Piezo1^ΔLysM巨噬细胞中LC3-II/LC3-I比值升高、P62水平降低，提示自噬增强；Orai1敲低可逆转这些变化，而Orai1过表达则进一步强化（图7F-H），说明髓系Piezo1缺失通过Orai1-Rac1轴增强溶酶体成熟，促进凋亡细胞的降解的全过程。

图7 髓系Piezo1缺失可增强溶酶体酸化与成熟过程，从而促进胞葬作用

研究结论