PNAS：機械敏感性離子通道與貧血

　　Buffalo大學UB的生物物理學家們首次向人們展示了，一種機械敏感性離子通道發生缺陷是怎樣引發疾病的。他們發現，一個基因發生突變會改變紅細胞中機械敏感性離子通道的動力學，從而導致一種遺傳性貧血，文章發表在本期的美國國家科學院院刊PNAS雜志上。

　　該研究由UB大學的Frederick Sachs教授領導，他曾于上世紀八十年代發現，一些離子通道是機械敏感性的。這些通道可以將機械壓力轉化為電信號或者生化信號。Sachs認為，這項新研究的發現很重要，因為這是人們首次明確，機械敏感性離子通道中的缺陷是某種疾病的病因。

　　“我們發現，編碼該離子通道的基因PIEZO1發生突變，會使通道開啟時間過長，導致紅細胞出現離子滲漏，”Sachs解釋道。“在這種情況下，鉀離子離開紅細胞，而鈣離子和鈉離子進入細胞。這會影響紅細胞調節自身體積的能力，使細胞出現脫水甚至破裂。此時，細胞中的血紅蛋白釋放到血液中引起了相關癥狀，例如貧血患者中常見的呼吸短促現象。”

　　PIEZO1離子通道的直徑約10nm，這類機械敏感性離子通道可以感受細胞膜表面的應力變化，將機械信號傳導到細胞內。PIEZO1基因上發生突變所引起的貧血被稱為家族性xerocytosis，這是一種輕中度貧血。

　　所有細胞都具有一定的機械敏感性，因此機械敏感性離子通道可能在多種疾病中起作用。Sachs及其同事曾在Duchenne型肌營養不良中研究這些通道的活性。Duchenne型肌營養不良是由于負責加固細胞膜的纖維蛋白發生缺陷引起的。這類蛋白的缺乏會使細胞受到的壓力增大，導致機械敏感性離子通道開啟。這些通道開啟后細胞中的鈣離子泄漏，從而引起肌肉萎縮，Sachs解釋道。

　　Sachs及其同事在狼蛛的毒液中，發現了一種能夠抑制上述通道的多肽，并成功對其進行了化學合成。他們在此基礎上創立了一家研發肌營養不良治療藥物的生物技術公司。現在，該多肽已經作為罕用藥被FDA批準。

　　“我們欣喜地發現，這種來自蜘蛛毒液的多肽也能夠抑制PIEZO1，” Sachs說。 “在一些血液疾病中，紅細胞調節自身體積的能力受到破壞。而我們的多肽，將有望治療這類疾病。”

　　研究人員指出，正常細胞中的機械敏感性離子通道往往處于關閉狀態。“我認為，細胞把它們作為應急通道，只有當細胞受到極大壓力時這些通道才會開啟，”他解釋道。“我們的多肽只針對那些受到機械壓力的不健康細胞，而不會影響健康細胞，對細胞沒有毒性。”