大腦三維血管網(wǎng)絡(luò)形成的細(xì)胞和分子機(jī)制揭示

大腦發(fā)育過(guò)程中，血管的路徑選擇對(duì)腦血管三維網(wǎng)絡(luò)的形成至關(guān)重要。中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）的研究人員以斑馬魚(yú)為模型發(fā)現(xiàn)，大腦血管內(nèi)皮頂端細(xì)胞分支上機(jī)械敏感通道Piezo1 介導(dǎo)的鈣離子活動(dòng)的頻率高低，決定了頂端細(xì)胞分支收縮或伸長(zhǎng)的命運(yùn)，從而決定血管生長(zhǎng)的路徑選擇和腦血管三維網(wǎng)絡(luò)的形成模式。相關(guān)研究成果發(fā)表在《神經(jīng)元》上。

血管發(fā)育主要是通過(guò)血管新生的方式，持續(xù)地從已存在的血管上生長(zhǎng)出新的血管分支，從而形成一個(gè)復(fù)雜但有序的三維血管網(wǎng)絡(luò)?！绊敹思?xì)胞的路徑選擇至關(guān)重要，它決定了血管生長(zhǎng)的路徑，是決定各器官組織中（包括大腦）三維血管網(wǎng)絡(luò)模式形成的關(guān)鍵。然而，目前我們對(duì)頂端細(xì)胞路徑選擇的機(jī)制仍知之甚少?！敝锌圃耗X科學(xué)與智能技術(shù)卓越中心研究員杜久林說(shuō)。

為了探索內(nèi)皮頂端細(xì)胞路徑選擇的細(xì)胞分子機(jī)制，研究人員首先通過(guò)在體長(zhǎng)時(shí)程成像，實(shí)時(shí)觀(guān)察幼年斑馬魚(yú)腦部?jī)?nèi)皮頂端細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞形態(tài)和鈣離子活動(dòng)的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)機(jī)械敏感性陽(yáng)離子通道Piezo1 介導(dǎo)了頂端細(xì)胞局部鈣活動(dòng)的產(chǎn)生和相應(yīng)分支的生長(zhǎng)命運(yùn)；敲除Piezo1 可導(dǎo)致斑馬魚(yú)大腦血管頂端細(xì)胞分支上鈣活動(dòng)減少、頂端細(xì)胞路徑選擇缺陷和大腦三維血管網(wǎng)絡(luò)發(fā)育異常，同時(shí)鈣激活的蛋白水解酶Calpain 和一氧化氮合成酶信號(hào)通路分別介導(dǎo)了Piezo1-鈣離子活動(dòng)誘發(fā)的頂端細(xì)胞分支的收縮或伸長(zhǎng)的命運(yùn)。

杜久林表示，該工作首次闡明了大腦三維血管發(fā)育過(guò)程中機(jī)械敏感通道Piezo1 及其下游的鈣離子活動(dòng)對(duì)內(nèi)皮頂端細(xì)胞的路徑選擇的重要作用。