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跳动的心脏具有使心脏输出适应机械负荷变化的内在能力。已有百年历史的Frank-Starling法则和Anrep效应已证明，舒张期充盈期间伸展心脏会增加其收缩力。然而，分子机械转导机制及其对心脏健康和疾病的影响仍然难以捉摸。
年2月8日，清华大学肖百龙团队在NatureCommunications在线发表题为“ThemechanosensitivePiezo1channelmediatesheartmechano-chemotransduction”的研究论文，该研究显示机械激活的Piezo1通道将心肌细胞的机械拉伸转换为Ca2+和活性氧（ROS）信号，从而决定了心脏的机械活动。
小鼠的心脏特异性敲除或Piezo1的过表达均会导致Ca2+和ROS信号缺陷以及心肌病的发展，证明Piezo1具有稳态作用。通过心肌细胞的自主反应，Piezo1在小鼠和人类患病心脏中均在病理上上调。因此，Piezo1用作启动机械化学转导并因此维持正常心脏功能的关键心脏机械转导子，并可能代表治疗人类心脏病的新型治疗靶标。
心脏在每次跳动的基础上经历剧烈的机械变化，并发展出使心输出量适应血液动力学状况的内在机制。由于舒张末期容积的增加而拉伸心室壁会导致心脏收缩立即增强，随后缓慢的反应持续数分钟。完整的心脏中的这些反应分别被描述为多年的Frank-Starling定律和Anrep效应，它们构成了强大的机制，可以使心脏适应预负荷或后负荷的突然升高。虽然Frank-Starling现象部分是由于肌原纤维Ca2+敏感性增高，但细胞内Ca2+的增加可能在介导拉伸诱导的心脏收缩双相增强中起关键作用。有人提出，拉伸激活的阳离子通道可能为赋予心脏机械敏感性和由此产生的Ca2+信号传导提供一个概念上简单的机制，这决定了心脏收缩的强度。然而，尚不清楚潜在的机械传递通道的分子识别及其在正常和患病心脏中的作用。Piezo1是真正的机械敏感阳离子通道，可在各种细胞类型中介导机械活化的阳离子电流和Ca2+信号传导，包括内皮细胞，红细胞，平滑肌细胞，上皮细胞，成骨细胞和心脏成纤维细胞。Piezo1参与了血管生理学的各个方面，包括血液和淋巴管的发育，血管张力，动脉重塑和红细胞体积动态平衡。此外，与同系成员Piezo2一起，Piezo1被提议作为压力感受器神经元中的机械传感器，用于控制血压和心率的压力感受性反射。但是，尚未对Piezo1在心肌细胞和心脏功能中的表达和作用进行遗传研究。在这里，该研究使用小鼠遗传学和药理学来证明Piezo1在正常和患病心脏的心脏机械化学转导中的关键作用。该研究显示机械激活的Piezo1通道将心肌细胞的机械拉伸转换为Ca2+和活性氧（ROS）信号，从而决定了心脏的机械活动。小鼠的心脏特异性敲除或Piezo1的过表达均会导致Ca2+和ROS信号缺陷以及心肌病的发展，证明Piezo1具有稳态作用。通过心肌细胞的自主反应，Piezo1在小鼠和人类患病心脏中均在病理上上调。因此，Piezo1用作启动机械化学转导并因此维持正常心脏功能的关键心脏机械转导子，并可能代表治疗人类心脏病的新型治疗靶标。参考消息：