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解开百年之谜!清华团队揭示机械门控离子通道Piezo1在心脏机械传导中扮演关键角色

olivia chan

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心脏跳动过程中经历着剧烈的机械力变化,并可以进行自我调节改变心输出量以适应心脏周期中的血液动力学变化。这种心脏适应前、后负荷使心输出量增加的机制被分别命名为Frank-Starling规律和Anrep效应。然而直至规律发现后100多年的今天,科学界尚未确定这种潜在的机械传导通道以及其在正常和患病心脏中的作用。

日前,来自清华药学院的肖百龙课题组为这个延续上百年的谜题提供了一个解释,使用小鼠遗传学和药理学来证明Piezo1在正常和患病心脏的心脏机械化学转导中的关键作用。

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(Fig.1 机械门控Piezo1通道介导心肌细胞机械-化学信号转导、维持心脏功能稳态并参与心脏疾病发生/图片摘自论文)

实验显示,机械激活的Piezo1通道将心肌细胞的机械拉伸转换为Ca2+和活性氧物种(ROS)信号,从而决定了心脏的机械活动。小鼠的心脏特异性敲除或过度表达Piezo1都会导致Ca2+缺陷和ROS信号传导以及心肌病的发展,证明了Piezo1具有稳态作用。通过心肌细胞的自主反应,在小鼠和人类患病心脏中显示,Piezo1在病理上均上调。

研究证实了Piezo1是启动机械化学转导并因此维持正常心脏功能的关键心脏机械转导子,为一百多年前所发现的著名Frank-Starling规律和Anrep效应提供了分子机制方面的解释,也指示Piezo1有可能成为治疗人类心脏病的新型药物靶点 。

该研究成果以论文方式在线发布于Nature Communications,题为The mechanosensitive Piezo1 channel mediates heart mechano-chemo transduction.

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-021-21178-4


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