肝臟被切除三分之二后能在數月內恢復原有體積與功能,這一“超能力”背后的啟動機制,長期以來是未解之謎。今年7月,《科學》雜志在線發表西安交通大學第一附屬醫院王勝鵬教授團隊的研究成果,首次揭示肝臟再生的初始啟動信號是物理性的力學感知。該發現為理解器官再生提供了全新視角,并有望為肝衰竭患者帶來突破性治療手段。
研究團隊發現,切除小鼠的部分肝臟后,殘存肝組織中的細胞體積顯著增大,細胞膜張力隨之升高,同時細胞外基質的硬度也明顯增加。這些純粹的物理變化,發生在所有生化因子變化之前,構成了再生過程的起始事件。
研究進一步鎖定,位于肝小葉中間區域(Zone 2)的DPP4+肝細胞表面高表達一種名為PIEZO1的機械敏感離子通道蛋白。當PIEZO1感知到組織張力變化,通道即刻被激活,鈣離子涌入細胞,激活NFATC3轉錄因子,繼而啟動IGFBP2基因表達,分泌促生長蛋白,號召周圍肝細胞協同增殖,從而實現精準的再生修復。
為驗證PIEZO1的核心開關作用,研究團隊開展了雙向功能實驗:在DPP4+肝細胞中敲除Piezo1基因后,小鼠肝臟再生能力被顯著抑制;而增強PIEZO1功能后,再生進程明顯加速。這一因果證據鏈證實,PIEZO1正是控制肝臟再生的“主分子開關”。
《科學》雜志同期配發專家評述指出,肝臟再生不僅取決于肝細胞的增殖能力,還取決于組織能否精準感知力學失衡并將其轉化為有序的修復指令。該研究徹底顛覆了再生醫學領域長期圍繞生化因子、細胞因子等展開的研究范式,標志著器官再生研究正式邁入“力學生物學”新階段。
當前,全球約有1.5億慢性肝病患者面臨肝衰竭風險,根治手段僅有肝移植,供體嚴重短缺。王勝鵬表示,PIEZO1具有清晰的小分子藥物可靶向性,未來或可設計藥物激活肝臟自身的修復能力。
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