Mechanosensitive piezo1 calcium channel activates connexin 43 hemichannels through PI3K signaling pathway in bone

机械转化 压电1 机械敏感通道 细胞生物学 骨细胞 PI3K/AKT/mTOR通路 连接蛋白 化学 细胞内 沃特曼宁 蛋白激酶B 信号转导 生物学中的钙 缝隙连接 泛连接蛋白 离子通道 成骨细胞 生物 受体 生物化学 体外
作者
Yan Zeng,Manuel A. Riquelme,Rui Hua,Jingruo Zhang,Francisca M. Acosta,Sumin Gu,Jean X. Jiang
出处
期刊:Cell & Bioscience [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:23
标识
DOI:10.1186/s13578-022-00929-w
摘要

Mechanical loading promotes bone formation and osteocytes are a major mechanosensory cell in the bone. Both Piezo1 channels and connexin 43 hemichannels (Cx43 HCs) in osteocytes are important players in mechanotransduction and anabolic function by mechanical loading. However, the mechanism underlying mechanotransduction involving Piezo1 channels and Cx43 HCs in osteocytes and bone remains unknown.We showed that, like mechanical loading, Piezo1 specific agonist Yoda1 was able to increase intracellular Ca2+ signaling and activate Cx43 HCs, while Yoda1 antagonist Dooku1 inhibited Ca2+ and Cx43 HC activation induced by both mechanical loading and Yoda1. Moreover, the intracellular Ca2+ signal activated by Yoda1 was reduced by the inhibition of Cx43 HCs and pannexin1 (Panx1) channels, as well as ATP-P2X receptor signaling. Piezo1 and Cx43 HCs were co-localized on the osteocyte cell surface, and Yoda1-activated PI3K-Akt signaling regulated the opening of Cx43 HCs. Furthermore, Cx43 HCs opening by mechanical loading on tibias was ablated by inhibition of Piezo1 activation in vivo.We demonstrated that upon mechanical stress, increased intracellular Ca2+ activated by Piezo1 regulates the opening of HCs through PI3K-Akt and opened Cx43 HCs, along with Panx1 channels, and ATP-P2X signaling sustain the intracellular Ca2+ signal, leading to bone anabolic function.
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