研究背景與目的

• 人腦作為復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樞紐，其與機(jī)械力的相互作用對(duì)理解腦功能和神經(jīng)疾病至關(guān)重要，但目前對(duì)腦機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)通路機(jī)制尚不明確。

• 白質(zhì)（WM）、灰白質(zhì)交界（GW junction）和腦橋等腦區(qū)在機(jī)械信號(hào)傳導(dǎo)中扮演不同角色，但相關(guān)研究較少。

• 研究旨在揭示機(jī)械敏感蛋白Piezo1、Piezo2和TMEM150C在不同腦區(qū)的表達(dá)模式及其與腦組織力學(xué)特性（如楊氏模量、粘彈性參數(shù)等）的相關(guān)性，為理解腦機(jī)械轉(zhuǎn)錄機(jī)制提供新視角。

研究方法

• 樣本采集與處理：從四名捐贈(zèng)者的不同腦區(qū)（包括皮質(zhì)、基底神經(jīng)節(jié)、丘腦等）獲取組織樣本，部分區(qū)域進(jìn)一步細(xì)分至灰質(zhì)、白質(zhì)和灰白質(zhì)交界。

• 力學(xué)測(cè)試：利用MicroTester系統(tǒng)在死后24小時(shí)內(nèi)對(duì)腦組織樣本進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和階梯式坡道壓縮測(cè)試，計(jì)算出楊氏模量、松弛模量等力學(xué)參數(shù)。

• 免疫熒光染色與分析：對(duì)組織切片進(jìn)行抗原修復(fù)、阻斷和特異性抗體染色，使用定制算法分析細(xì)胞熒光強(qiáng)度和陽(yáng)性細(xì)胞比例。

• 免疫印跡分析：通過(guò)蛋白電泳技術(shù)檢測(cè)YAP、pYAP、β-catenin、Piezo1等蛋白的表達(dá)水平。

關(guān)鍵結(jié)果

• 腦區(qū)力學(xué)特性差異：GW交界處的楊氏模量顯著高于腦橋和白質(zhì)，表明其具有更高的剛度。不同捐贈(zèng)者的腦區(qū)在粘彈性參數(shù)（如彈簧項(xiàng)、衰減項(xiàng)和平衡應(yīng)力）上也表現(xiàn)出顯著差異。

• Piezo1表達(dá)與力學(xué)特性的關(guān)聯(lián)：Piezo1表達(dá)水平在腦橋中顯著高于其他腦區(qū)，且其表達(dá)與白質(zhì)的剛度呈負(fù)相關(guān)，與GW交界處的彈簧項(xiàng)呈正相關(guān)。

• Piezo2和TMEM150C的表達(dá)模式：在不同捐贈(zèng)者中，Piezo2和TMEM150C在WM、GW交界和腦橋的表達(dá)存在顯著差異。例如，Piezo2在WM的表達(dá)與剛度呈正相關(guān)，TMEM150C在WM的表達(dá)與平衡應(yīng)力呈正相關(guān)。

• 三維表達(dá)特征：Piezo1、Piezo2和TMEM150C在組織切片的不同垂直平面上的染色模式保持一致，表明其在組織深度方向上的表達(dá)相對(duì)穩(wěn)定。

圖4：來(lái)自四個(gè)供體的腦區(qū)（WM, GW Junction, Pons）中Piezo1、Piezo2、TMEM150C的三維表達(dá)譜。

研究結(jié)論

• 機(jī)械敏感蛋白的關(guān)鍵作用：Piezo1、Piezo2和TMEM150C作為關(guān)鍵的機(jī)械感受器，在調(diào)控區(qū)域特異性的腦機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)活動(dòng)中起著重要作用。

• 腦力學(xué)特性與機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)活動(dòng)的關(guān)聯(lián)：研究揭示了腦力學(xué)特性與機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)活動(dòng)之間的聯(lián)系，不同腦區(qū)的機(jī)械感受器可能對(duì)特定的機(jī)械線索產(chǎn)生反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)腦活動(dòng)。

• 個(gè)體間差異：不同捐贈(zèng)者的腦區(qū)在力學(xué)特性和機(jī)械敏感蛋白表達(dá)上存在差異，這可能與個(gè)體的生理和病理狀態(tài)有關(guān)，為未來(lái)個(gè)性化醫(yī)療提供了潛在的生物標(biāo)志物。

研究意義

該研究不僅增進(jìn)了對(duì)腦生物力學(xué)的理解，還為探索機(jī)械力如何影響腦功能和疾病提供了新的研究方向，可能對(duì)神經(jīng)疾病的精準(zhǔn)醫(yī)療和治療策略開發(fā)具有重要意義。