在大脑发育过程中，一项惊人的发现将压电蛋白1与胆固醇联系起来
加州大学欧文分校领导的一项新的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压电(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。
这项名为“压电调节”的研究胆固醇影响神经干细胞命运的生物合成大脑发育，发表在今天的普通生理学杂志。研究结果表明，压电1在神经发育过程中发挥作用，通过影响细胞胆固醇代谢调节细胞的数量、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将压电1与胆固醇联系起来，这也促进了压电1在与胆固醇稳态相关的神经退行性疾病中的研究，如阿尔茨海默病。”“通过治疗控制压电活性，我们可能能够为其中一些疾病开发新的治疗方法。”
神经发育是一个多步骤的过程，包括许多复杂事件的编排，以产生大脑和脊髓。随着大脑的发育，细胞增殖并组织成结构，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还不完全清楚。
“我们之前发现，在人类胎儿脑源性神经干/祖细胞中，压电1通道在外部施加和细胞产生的机械力的响应下被激活，现在我们在目前的研究中表明，压电1对正常的大脑发育很重要，”生理学和生物物理系的助理项目科学家、该研究的第一作者Jamison Nourse博士说。“通过我们的研究，我们发现了压电陶瓷和胆固醇生物合成之间的新联系，这开辟了新的研究方向机械力影响脂质代谢在大脑里。”
先前的研究已经确定机械激活离子通道的Piezo家族在许多生理系统的机械转导中所起的作用，包括血管发育、心血管稳态、淋巴发育、红细胞容量调节、神经元中的压力感受器响应、软骨力学、骨形成、巨噬细胞极化响应、伤口愈合中的角化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博士因开创性地发现Piezo通道而被授予诺贝尔生理学或医学奖。
“不适当的大脑发育会导致终生畸形和功能缺陷，”Pathak说。“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的方法。”
Pathak和她的研究团队正在继续探索压电蛋白及其对早期人类胆固醇代谢的影响大脑成人起病神经退行性疾病的发展和研究。
