Dev Cell | 沈康团队揭示机械敏感性离子通道介导神经元树突分叉发育的机制

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关键词：揭示

资讯来源：BioArt

发布时间： 2022-06-16

责编 | 兮

机械敏感性离子通道是一类可以将机械力学刺激转化为细胞内电信号或化学信号的离子通道，主要包括DEG / ENaC，TRP，TMC，Piezo离子通道家族蛋白。机械敏感性离子通道对于介导触觉，听觉等感觉传导发挥着重要作用。与其他感觉神经元中的受体不同，机械敏感性离子通道不仅在感觉神经系统中表达，也广泛表达于其他组织中，并发挥着至关重要的作用。例如，Piezo1 机械敏感性离子通道对于小鼠的血管生成非常重要 【1】 。神经元细胞是极其分化的细胞，包括树突和轴突。神经元树突的形态对于神经细胞是否能正确接受刺激信号非常重要。树突发育的缺陷会导致很多精神系统疾病，包括智力障碍，癫痫，自闭症等 【2】 。目前已知很多分子对于树突发育有调控作用，包括：细胞黏附分子，转录因子，细胞骨架蛋白等 【3】 。然而，对于机械机感性离子通道是否参与神经细胞形态发育并不知道。

2022年6月15日，来自美国斯坦福大学霍华德休斯医学研究院的沈康团队在Developmental Cell杂志发表了题为 Dendrites use mechanosensitive channels to proofread ligand-mediated neurite extension during morphogenesis 的文章，此工作以秀丽线虫的PVD神经元为对象，通过活体成像，钙成像技术，在体内观察神经细胞树突结构发育的动态过程，首次揭示了DEG/ENaC家族机械敏感性离子通道在神经树突发育中发挥重要作用。

在这项研究中，作者发现神经细胞树突在发育过程中，生长的树突分叉可以通过其表面受体是否和环境中的配体结合，产生足够的机械力激活DEG/ENaC机械敏感性离子通道来指导神经树突的生长。如果受体和配体结合，机械力增大，DEG/ENaC机械敏感离子通道打开，从而介导L型电压门控钙通道打开，产生局部钙离子升高（局部钙瞬变频率变高），促进树突生长。反之，在配体缺失的环境下（配体基因敲除的突变体），生长的树突表面的受体不能和配体结合，机械力变小，DEG/ENaC机械敏感离子通道无法被激活，L型电压门控钙通道关闭，局部钙瞬变频率降低，神经树突正在生长的分叉收缩，无法继续的生长。这是第一次通过体内实验证明DEG/ENaC机械敏感离子通道作用于L型电压门控钙通道上游，指导神经树突的发育。

综上，作者的研究首次提出神经树突分叉具有机械敏感性，通过感受外界环境是否表达正确的配体来控制机械敏感离子通道的开关，从而指导神经树突分叉的正常的发育。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.devcel.2022.05.019

制版人：十一

参考文献

1.Li, J., Hou, B., Tumova, S., Muraki, K., Bruns, A., Ludlow, M.J., Sedo, A., Hyman, A.J., McKeown, L., and Young, R.S. (2014). Piezo1 integration of vascular architecture with physiological force. Nature 515, 279-282.

2.Forrest, M.P., Parnell, E., and Penzes, P. (2018). Dendritic structural plasticity and neuropsychiatric disease. Nature Reviews Neuroscience 19, 215-234.

3.Dong, X., Shen, K., and Bülow, H.E. (2015). Intrinsic and extrinsic mechanisms of dendritic morphogenesis. Annu Rev Physiol 77, 271-300.

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