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      細胞如何保護自己免受機械壓力
      
			
      
				2019-04-25 10:48:24
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      已知Piezo1和Piezo2離子通道可以打開對最輕微機械刺激的響應。MDC研究人員現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通道對膜電壓的變化也很敏感。電壓靈敏度似乎是這些通道的古老特性，可保護細胞免受機械應力。
      

      細胞如何保護自己免受機械壓力
      

      輕微的微風，輕柔的中風 - 人體皮膚可以感受到輕微的觸感。在這個過程中的關鍵參與者是皮膚內部細胞膜中的離子通道，這種離子通道僅在七年前被發(fā)現(xiàn)：Piezo2通過在其周圍的細胞膜擴張時打開來響應機械刺激。打開通道激發(fā)感覺細胞向大腦發(fā)送信號。
      

      Piezo1以同樣的方式作為的Piezo2打開，但被參與組建的血液的血管，而不是觸摸的感覺。新血管僅在血流記錄在體內時才會產生，Piezo1是記錄血流的傳感器。因此，這個通道對人類和其他哺乳動物至關重要。在基因缺失后丟失Piezo1的小鼠在出生前或出生后不久死亡。
      

      大多數(shù)Piezo頻道都關閉了
      

      到目前為止，假設Piezo1和Piezo2僅對機械刺激作出反應 - 可能是因為兩個離子通道的獨特結構，這與經典電壓門控通道的結構根本不同。然而，柏林亥姆霍茲聯(lián)合會(MDC)MaxDelbrück分子醫(yī)學中心的Gary Lewin領導的一個研究小組現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，Piezo通道實際上對膜電壓的變化非常敏感。
      

      細胞可能利用這種能力來保護自己免受機械過度刺激，正如自然通訊雜志發(fā)表的一篇文章所報道的那樣，該文章由主要作者Mirko Moroni博士和Lewin研究小組的其他成員發(fā)起和實施。該研究由Alexander von Humboldt基金會和德國研究基金會(DFG)資助。
      

      甚至蒼蠅和魚也有保護機制
      

      “當膜電壓正常時，大多數(shù)細胞中的膜電壓為~60 mV，所有壓電通道中約有95%被關閉，即使暴露在機械刺激下也會保持關閉狀態(tài)，”Lewin解釋道。“只有當電壓變化并且膜變得去極化時，才會激活更多通道。”研究人員解釋說，這似乎是一個非常古老的進化屬性，并且起著非常重要的作用。
      

      鑒于在果蠅和斑馬魚中也發(fā)現(xiàn)了電壓依賴的壓電通道，科學家們得出結論，這種新發(fā)現(xiàn)的保護機制可能存在了數(shù)百萬年。事實上，這些機制在這兩個物種中比在小鼠和人類等進化上更年輕的物種中更為明顯。
      

      Piezo1中的突變會損害紅細胞
      

      這種電壓調節(jié)的重要性不僅體現(xiàn)在它已經存在超過1億年的事實中，而且Moroni還發(fā)現(xiàn)人體血細胞的Piezo1通道中的突變改變了這些離子通道的電壓依賴性，使它們成為可能。對膜電位的變化更敏感，因此對機械刺激更敏感。
      

      “患有這種基因突變的人患有一種叫做遺傳性黃細胞增多癥的疾病，”Lewin說。這是先天性紅細胞異常，導致患者貧血。德國速度滑冰運動員Claudia Pechstein實際上患有這種疾病的輕微形式，這就是為什么她在2014年被發(fā)現(xiàn)體內有太多未成熟的紅細胞，并被懷疑服用興奮劑。
      

      該機制實際上是偶然發(fā)現(xiàn)的
      

      “由于Piezo通道的電壓依賴性變化導致人們生病的事實證明了這種機制的重要性 - 這種機制長期以來一直未被注意到，而Mirko Moroni博士幾乎偶然發(fā)現(xiàn)了這種機制，”Lewin說。該機制似乎可以保護血細胞免受機械應力的影響，否則它們會在穿過狹窄的血管時永久暴露。作為下一步，Lewin及其同事希望了解改變Piezo2的電壓依賴性是否會對皮膚的觸感產生任何影響。
      
			

			
        
      
			
      
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