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Piezo机械敏感性离子通道研究进展
机械传导是将机械刺激转换成生物电信号.机械敏感性离子通道在机械传导中发挥着重要的作用.机械敏感性离子通道在细胞感受外界压力变化、组织器官的生长发育、细胞内环境平衡中发挥着重要作用.机械敏感性离子通道参与细胞各种功能的调节,比如:细胞迁移、增殖、分化以及凋亡,还有对外界环境刺激的感受,包括空气的震动和机械的接触.以往人们对机械敏感性离子通道知之甚少,随着Piezo离子通道的发现,人们开始对该通道产生浓厚的研究兴趣,并取得了一定的研究成果,使我们对该通道的结构和功能有了一定的了解.本文将近对该通道的研究进展做一总结介绍.
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心肌细胞的机械感受机制
心肌细胞的机械感受机制是心肌生物力学研究的重要内容之一.新近研究表明,其机制主要包括四个方面:(1)细胞膜直接感受;(2)细胞间质-细胞骨架拉动传递;(3)自分泌与旁分泌生长因子与前列腺素等;(4)氧自由基介导.
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神经节内板状末梢是豚鼠食道迷走传入神经末梢的机械敏感性受体
电生理学研究发现迷走传入神经在胃肠道的特有结构--神经节内板状末梢(intraganglioniclaminar endings,IGLEs)具有感受机械刺激的功能,推断其为迷走神经机械敏感性受体.但是电生理学方法不能将IGLEs的特异结构与其感受机械刺激的功能同时显示出来,而且IGLEs作为机械敏感性受体,其传导机械刺激的机制尚不清楚.本研究应用活性依赖性荧光染料FM1-43结合牵拉刺激豚鼠食道显示激活的IGLEs结构,以期观察IGLEs是否对机械刺激敏感.同时用多种药物阻断或促进豚鼠食道IGLEs的激活以探讨IGLEs传导机械刺激的机制.应用神经顺行标记技术以验证FM1-43显示的特异结构是否为IGLEs.结果表明,牵拉刺激结合FM1-43染色显示的结构与神经顺行标记法一致,牵拉刺激组激活的IGLEs数目明显多于未牵拉组[(90.4±9.5)%vs(10.7±2.1)%,P＜0.05].IGLEs对牵拉刺激的敏感性,表明IGLEs是迷走传入神经在胃肠道内感受机械刺激的受体.TTX,阿托品和钙离子对牵拉刺激激活IGLEs无明显影响,表明IGLEs对机械刺激的传导不需要神经递质以及动作电位的传导,而是直接通过机械门控离子通道实现的.多种TRP通道阻断剂包括SKF,gadolinium对IGLEs的激活无影响,而上皮钠离子通道阻断剂benzamil可以明显阻断IGLEs的激活,因此推断,IGLEs结构中传导机械刺激的离子通道可能属于上皮钠离子通道家族而非电压门控钠离子通道或TRP通道.
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Otoferlin蛋白与听毛细胞突触传导
在哺乳动物中,耳蜗基底膜突触囊泡是听觉感知的重要部分,它通过纤毛细胞机械传导,调节Ca2+通道的Ca2+内流从而刺激递质释放传入感觉中枢.为了维持适当的Ca2+浓度,体内系统会产生多种多样的功能蛋白:比如感觉神经系统中的Ca2+"传感器"-海马钙蛋白(hippocalcin)、视锥蛋白(visinin)和恢复蛋白(recoverin).近年来,在耳蜗听毛细胞中,发现了一种新的蛋白质-Otoferlin,其分子量约230 kDa,可能在听毛细胞中充当着Ca2+"传感器"的角色,并且对维持正常听力起重要作用.本文就Otoferlin蛋白在耳蜗听毛细胞突触囊泡中的功能进行综述.
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心肌细胞的机械感受与传导
机械感受及传导是广泛存在的,是细胞为适应外界环境变化而逐渐进化演变而成,也是细胞难以理解的一个生理特性.从植物细胞到动物细胞,几乎已知的所有细胞类型都存在某种机械感受传导能力.机械刺激,既有外部的,也有内部的.外界刺激可以是静态的、逐渐变大变小的、也可以是周期性的.外界机械刺激一般包括静水压、剪切力、扭转力、压力、牵张力、以及高频振动.内部主要由细胞骨架通过推拉胞膜和细胞内细胞器而产生.机械刺激作用于细胞后,细胞膜或胞浆中的特定结构能够感受机械刺激并将刺激传入胞内,引起细胞增生、分化、凋亡、迁移等多种生理功能的变化.心脏作为心血管系统的核心,处于不断地舒缩过程中,并时刻受到血流的冲击,其机械感受及传导功能在心脏生理和病理过程中的作用理所当然的受到关注.
