青科沙龙第151期 | Cell-肠道神经元Piezo1通过机械感知维持肠道蠕动和免疫稳态

A Masked Aging Factor

肠道神经元Piezo1通过机械感知

维持肠道蠕动和免疫稳态

--本期青科沙龙关键词--

Piezo1        神经免疫调节

肠神经系统        机械感知

直播介绍

肠道机械感知相关研究一直是科研的热门方向，在调研了一线科研工作者的需求后，华安生物联系并邀请到了美国西奈山伊坎医学院研究助理教授谢自力作为讲者对其近期的一项研究进行分享，分享主题为肠道神经元Piezo1通过机械感知维持肠道蠕动和免疫稳态。

讲

者

介

绍

谢自力，现任美国西奈山伊坎医学院研究助理教授。2017年于武汉大学获得博士学位，随后于2017年至2023年在美国圣路易斯华盛顿大学从事博士后研究及讲师工作。2023年起加入西奈山伊坎医学院，担任研究助理教授。以第一作者或共同第一作者身份在Cell、Neuron、Cell Reports和JCI insight等国际高水平期刊发表多篇研究论文。研究方向主要聚焦于肠道机械感知的细胞与分子机制。

研

究

介

绍

机械感受（Mechanosensation）是指生物体感知机械刺激（如压力、牵拉和剪切力）并作出适应性反应的能力。这一基本生理功能不仅参与听觉、触觉等感觉过程，还在心血管调节和呼吸调控中发挥重要作用。在消化系统中，肠道的蠕动和扩张持续产生复杂的机械力刺激，但肠神经系统感知这些机械信号并触发相应生理反应的分子机制仍有待阐明。

2025年3月24日，美国西奈山伊坎医学院胡宏镇团队联合哈佛大学医学院Ruaidhri Jackson团队在Cell上发表题为“Enteric neuronal Piezo1 maintains mechanical and immunological homeostasis by sensing force”的研究论文，揭示了肠道神经系统（Enteric Nervous System）通过机械力敏感蛋白Piezo1直接感知肠道内机械力，从而调控胃肠蠕动和免疫稳态。这一发现不仅揭示了消化系统机械感知的分子机制，还为炎症性肠病（IBD）和胃肠动力障碍等疾病的治疗提供了全新靶点。

研究过程

胃肠道构成人体内最复杂的机械微环境之一，持续经受食糜推进、节段性收缩和蠕动等多种机械刺激。虽然研究已证实肠道神经系统可独立于中枢神经调控胃肠运动，但其包含的约5亿个神经元如何精确感知机械刺激并启动适应性反应，这一关键科学问题仍未得到充分解析。

研究团队通过整合单细胞转录组测序数据，首次发现机械敏感离子通道Piezo1在肠道胆碱能神经元中具有特异性表达模式。系列功能实验证实，Piezo1作为胆碱能神经元机械感知的核心分子传感器，其激活可介导机械刺激向电信号的转化：当肠道神经元接受机械刺激时，Piezo1被激活并触发神经元电活动，进而加速肠道蠕动。

“这一发现填补了肠道内在机械感知机制的空白，”论文通讯作者胡宏镇教授表示，“Piezo1就像肠道神经元的 ’压力计‘，实时监测机械力变化并协调消化过程。”

研究团队创新性地采用双基因门控策略，构建了仅在Piezo1阳性的胆碱能神经元中表达光敏蛋白或者抑制型DREADD受体（hM4Di）的小鼠模型。通过光遗传学或化学遗传操纵这些神经元，研究人员成功实现了对结肠运动的精准调控—红光刺激可使肠道蠕动频率显著增加，而化学遗传学抑制则导致运动减缓。更引人注目的是，通过植入式无线设备在自由活动小鼠中激活表达Piezo1的神经元，可加速结肠内容物排出。“这证明我们可以通过靶向这一神经群体直接干预胃肠动力”，论文第一作者谢自力博士指出。

该研究进一步阐明了Piezo1在生理和病理条件下的关键调控作用。在生理状态下，运动诱导的腹腔压力增加可显著激活Piezo1通道，进而促进胃肠蠕动功能，这一调控机制在Piezo1基因敲除小鼠中完全缺失。在病理模型研究中，研究人员发现Piezo1介导的机械感知能够通过促进乙酰胆碱释放来缓解肠道炎症反应，而Piezo1缺陷小鼠则表现出加重的结肠组织损伤和持续的炎症状态。这些发现不仅揭示了机械敏感神经元在消化系统功能调控中的核心作用，更为炎症性肠病等消化道疾病的治疗提供了新的分子靶点和干预策略。

“这项研究首次将机械感知、神经活动和免疫调节联系起来”，该论文合作研究者中科院上海药物所研究员封晶博士强调，“Piezo1可能是连接物理力和生物信号的关键枢纽。”

文章研究机制图