加利福尼亞大學歐文分校領導的一項新研究揭示了機械力和組織力學如何影響發(fā)育中的大腦形態(tài)，并在神經干細胞中建立了 Piezo1(一種機械激活的離子通道)和神經過程中細胞內膽固醇水平之間的直接聯(lián)系發(fā)展。
這項名為“Piezo1 調節(jié)膽固醇生物合成以影響大腦發(fā)育過程中的神經干細胞命運”的研究今天發(fā)表在《普通生理學雜志》上。研究結果表明 Piezo1 在神經發(fā)育過程中的作用，該過程通過影響細胞膽固醇代謝來調節(jié)細胞的數量、質量和組織。
“我們將 Piezo1 和膽固醇聯(lián)系起來的驚人發(fā)現也激發(fā)了對 Piezo1 在與膽固醇穩(wěn)態(tài)相關的神經退行性疾病中的研究，例如阿爾茨海默病，”UCI 學院生理學與生物物理學系助理教授 Medha Pathak 博士說藥物。“通過治療來控制 Piezo1 的活性，我們或許能夠為其中一些疾病開發(fā)新的治療方法。”
神經發(fā)育是一個多步驟的過程，涉及許多復雜事件的編排以生成大腦和脊髓。隨著大腦的發(fā)育，細胞繁殖并組織成結構并與其他細胞連接。這些過程會產生進一步塑造大腦模式的機械力，但細胞如何檢測這些機械信號尚不完全清楚。
“我們之前發(fā)現，在人類胎兒腦源性神經干/祖細胞中，Piezo1 通道響應外部施加和細胞產生的機械力而被激活，我們現在在我們目前的研究中表明，Piezo1 對于大腦的正常發(fā)育很重要， ”生理學與生物物理學系助理項目科學家、該研究的第一作者 Jamison Nourse 博士說。“通過我們的研究，我們發(fā)現了 Piezo1 和膽固醇生物合成之間的新聯(lián)系，這為機械力如何影響大腦中的脂質代謝開辟了新的研究方向。”
先前的研究已經確定了機械激活離子通道的壓電家族在許多生理系統(tǒng)的機械轉導中所起的作用，包括血管發(fā)育、心血管穩(wěn)態(tài)、淋巴發(fā)育、紅細胞體積調節(jié)、神經元中的壓力感受器反應、軟骨力學、骨形成、巨噬細胞極化反應、傷口愈合中的角質形成細胞遷移和神經干細胞命運。2021 年，圣地亞哥斯克里普斯研究所的 Ardem Patapoutian 博士因壓電通道的開創(chuàng)性發(fā)現而獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
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