大脑发育过程中发现了“Piezo”和“胆固醇”之间的联系

　　加州大学欧文分校的一项新研究揭示了机械力和组织力学如何影响发育中的大脑的形态，并在神经干细胞中建立了Piezo(一种机械激活的离子通道)和神经发育过程中细胞内胆固醇水平之间的直接联系。

　　

   

   

图片:组织学分析显示，与野生型(WT，左)小鼠相比，缺少压电(Piezo1 KO，右)的小鼠大脑出现异常。    

资料来源:UCI医学院

加州大学欧文分校的一项新研究揭示了机械力和组织力学如何影响发育中的大脑的形态，并在神经干细胞中建立了Piezo1(一种机械激活的离子通道)与神经发育过程中细胞内胆固醇水平之间的直接联系。

这项研究结果表明，Piezo1通过影响细胞胆固醇代谢，在神经发育过程中调节细胞的数量、质量和组织。

UCI医学院生理与生物物理系助理教授Medha Pathak博士说:“我们令人惊讶的发现Piezo1与胆固醇之间的联系，也推动了Piezo1在与胆固醇稳态有关的神经退行性疾病中的研究，如阿尔茨海默病。”“通过治疗来控制Piezo1分子的活性，我们可能会开发出治疗这些疾病的新方法。”

神经发育是一个多步骤的过程，涉及许多复杂事件的协调，以产生大脑和脊髓。随着大脑的发育，细胞繁殖、组织成结构，并与其他细胞连接。这些过程产生机械力，进一步塑造大脑模式，但细胞如何检测这些机械信号尚不完全清楚。

“我们之前发现，在人类胎儿脑源性神经干/祖细胞中，Piezo1通道在外部应用和细胞产生的机械力的反应中被激活，现在我们在当前的研究中表明 “Piezo1对大脑的正常发育很重要，”生理学与生物物理系的助理项目科学家、该研究的第一作者贾米森·诺斯博士说。“通过我们的研究，我们发现了Piezo1与胆固醇生物合成之间的一种新的联系，这为机械力如何影响大脑中的脂质代谢开辟了新的研究方向。”

先前的研究已经确定了Piezo1家族机械激活离子通道在许多生理系统的机械转导中发挥的作用，包括血管发育、心血管稳态、淋巴发育、红细胞体积调节、神经元中的压力感受器反应、软骨力学、骨形成、巨噬细胞极化反应、伤口愈合中的角质细胞迁移和神经干细胞命运。2021年，圣地亚哥斯克里普斯研究所的Ardem Patapoutian博士因突破性地发现Piezo1通道而被授予诺贝尔生理学或医学奖。

帕塔克说:“大脑发育不当会导致终身畸形和功能缺陷。”“虽然我们仍然不了解许多大脑发育缺陷背后的原因，但我们的工作为理解大脑缺陷是如何产生的提供了新方法。”

Pathak和她的研究团队正在继续探索Piezo1陶瓷及其在人类早期大脑发育和成人神经退行性疾病中对胆固醇代谢的影响。

这项研究由美国国立卫生研究院资助。

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Piezo1 regulates cholesterol biosynthesis to influence neural stem cell fate during brain development