加利福尼亞大學(xué)歐文分校領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究揭示了機械力和組織力學(xué)如何影響發(fā)育中的大腦形態(tài)，并在神經(jīng)干細(xì)胞中建立了 Piezo1(一種機械激活的離子通道)和神經(jīng)過程中細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平之間的直接聯(lián)系發(fā)展。
這項名為“Piezo1 調(diào)節(jié)膽固醇生物合成以影響大腦發(fā)育過程中的神經(jīng)干細(xì)胞命運”的研究今天發(fā)表在《普通生理學(xué)雜志》上。研究結(jié)果表明 Piezo1 在神經(jīng)發(fā)育過程中的作用，該過程通過影響細(xì)胞膽固醇代謝來調(diào)節(jié)細(xì)胞的數(shù)量、質(zhì)量和組織。
“我們將 Piezo1 和膽固醇聯(lián)系起來的驚人發(fā)現(xiàn)也激發(fā)了對 Piezo1 在與膽固醇穩(wěn)態(tài)相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病中的研究，例如阿爾茨海默病，”UCI 學(xué)院生理學(xué)與生物物理學(xué)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(jīng)發(fā)育是一個多步驟的過程，涉及許多復(fù)雜事件的編排以生成大腦和脊髓。隨著大腦的發(fā)育，細(xì)胞繁殖并組織成結(jié)構(gòu)并與其他細(xì)胞連接。這些過程會產(chǎn)生進(jìn)一步塑造大腦模式的機械力，但細(xì)胞如何檢測這些機械信號尚不完全清楚。
“我們之前發(fā)現(xiàn)，在人類胎兒腦源性神經(jīng)干/祖細(xì)胞中，Piezo1 通道響應(yīng)外部施加和細(xì)胞產(chǎn)生的機械力而被激活，我們現(xiàn)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(xué)與生物物理學(xué)系助理項目科學(xué)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(xiàn)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(zhì)代謝開辟了新的研究方向。”
先前的研究已經(jīng)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(zhuǎn)導(dǎo)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(xì)胞體積調(diào)節(jié)、神經(jīng)元中的壓力感受器反應(yīng)、軟骨力學(xué)、骨形成、巨噬細(xì)胞極化反應(yīng)、傷口愈合中的角質(zhì)形成細(xì)胞遷移和神經(jīng)干細(xì)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(xiàn)而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
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