機械應力可有效地調節細胞活動，包括增殖、凋亡、分化和自噬。鈣離子（Ca2+）通過機械敏感的Piezo1通道響應機械刺激。Piezo1不僅能夠感知靜壓、剪切應力和膜拉伸，還充當Ca2+介導的髓核細胞（NPCs）中硬化細胞外基質（ECM）的機械轉導介質。
椎間盤（IVD）作為一個生理負壓器官，其髓核（NP）組織的正常生理功能依賴于適當的機械應力，這種應力在微環境中扮演著重要角色。力學性能的變化與IVD的結構和組成異常之間存在正相關。研究發現，Piezo1在退化的NP樣本中上調，機械應力激活的Piezo1通過骨膜素（periostin）和NF-kB參與自我放大循環，加速人類NPCs的衰老和椎間盤退變。
鐵（Fe）是生活中必需的元素，但病理性鐵積累則可能引起氧化性細胞損傷，導致一種名為鐵死亡的細胞死亡模式，該模式以鐵依賴性的脂質過氧化和活性氧積累為特征。盡管鐵死亡需要鐵，而Piezo1作為機械敏感的離子通道，但可用于鐵內流的分子尚不多見。
因此，山東大學齊魯醫院骨科、中南大學湘雅醫學院及天津醫院脊柱外科的聯合研究團隊開展了一項研究，旨在探討Piezo1通道在IVD和NPCs鐵死亡中的作用。結果顯示，Piezo1是鐵代謝的關鍵調節因子，能夠直接促進鐵內流、調節相關生物標志物并影響GPX4的表達，后者是鐵死亡中的重要成分。該研究成果發表在《Bone Research》期刊，題為“Piezo1channelexaggeratesferroptosisofnucleuspulposuscellsbymediatingmechanicalstress-inducedironinflux”。
研究表明，為了探究機械應力誘導的NPCs變化，研究團隊將原代大鼠NPCs分離并在無Ca2+的培養基中施加1MPa的機械壓縮力，結果發現，Piezo1在機械應力下上調。Piezo1的表達與鐵代謝基因（如ACSL4和DMT1）相關聯，而與鐵死亡相關的基因（GPX4和FSP1）呈負相關。這一發現表明，Piezo1在調節鐵死亡相關通路中具有重要作用。
進一步的實驗使用了Piezo1抑制劑GsMTx4和鐵死亡抑制劑（Fer-1），發現GsMTx4能夠減輕機械應力誘導的損傷，通過阻斷Piezo1減少了鐵的積累，表明Piezo1在NPCs的鐵過載中起到了積極作用。此外，1MPa的機械刺激顯著促進了NPCs的細胞死亡，而GsMTx4和Fer-1則減輕了這種影響。通過對NP樣本的分析，研究團隊發現在退行性NP組織中，鐵水平升高。免疫組化結果顯示，在高度退化患者中，Piezo1和鐵死亡相關基因ACSL4上調，GPX4則下調，與機械應力的實驗結果相一致。
綜上所述，該研究揭示了“俄羅斯專享會294”如何在疾病機制中扮演重要角色，通過Piezo1的激活，機械應力誘導的鐵代謝和鐵死亡過程受到明顯影響。研究結果為開發新型治療椎間盤退變的方法提供了潛在的靶點，未來的治療方案可以考慮針對Piezo1通道，以改善鐵代謝障礙引發的相關疾病。
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