机械门控阳离子通道PIEZO1和PIEZO2在全身广泛表达并发挥多种生理作用。其基本的功能是感受机械刺激，参与触觉和本体感觉的形成，也与血压、呼吸、膀胱控制等相关。随着对PIEZO家族的不断研究，科学家们发现PIEZO2蛋白在内耳毛细胞表达。而内耳毛细胞作为听觉感受器，本身具备将机械信号转化为生物电信号的功能，因此， PIEZO作为一种能感受机械力的离子通道，在内耳毛细胞中发挥何种生理功能，引起了学者们的好奇。
2024年10月20日，华中科技大学同济医学院附属协和医院孙宇等在交叉脑科学刊物Brain-X上发表了题为“Mechanosensitive Piezo channels and their potential roles in peripheral auditory perception”的综述文章，系统总结了PIEZO的结构特征与生理作用，重点阐述现有研究中关于耳蜗毛细胞中PIEZO通道的可能作用。
PIEZO通道是大型跨膜蛋白，具有“三叶草”螺旋结构，大约由2500-2800个氨基酸组成，含有26-40个跨膜螺旋。PIEZO通道的中心孔区域由三个单元组成，每个单元包含两个跨膜螺旋。其独特形状有助于感知膜张力和曲率的变化。PIEZO通道能响应多种形式的机械刺激，包括刺、拉伸、流体剪切力和渗透压力。PIEZO通道在外周感觉神经元中发挥重要作用，特别是在触觉、痛觉和本体感觉的传递中。PIEZO2在多种类型的感觉神经元中广泛表达，如背根神经节神经元和Merkel细胞，缺失PIEZO2会导致触觉下降。此外，PIEZO1在特定的感觉神经元中与痒感和刮擦行为相关。在中枢神经系统中，PIEZO1参与神经元的发育、神经炎症和血管生成。缺失PIEZO1的老鼠表现出记忆和学习能力的下降，表明其在神经发育和认知功能中的重要性。
在内耳中，PIEZO2蛋白在外毛细胞表达，其亚细胞定位在毛细胞顶端，而并非在纤毛上。关于PIEZO1蛋白是否在毛细胞中表达以及PIEZO2蛋白是否在内毛细胞表达仍存在争议。
PIEZO2通道在内耳中被认为介导一种异常电流。当毛细胞正常机械-电转导受到影响时，如纤毛顶链（tip link）受损、MET通道成分的蛋白质突变（TMC1/2，CIB2，TMIE）等情况下，可以检测到该异常电流。刚出生时，也可检测到该异常电流。而Piezo2条件性敲除小鼠中，异常电流消失。也有科学家用该通道和异常电流来解释“Nelson Notch”的现象，该现象指听神经纤维（ANF）兴奋的峰值率最初随刺激水平增加而增加，饱和后在高水平范围内减少，随后随着刺激水平的进一步增加迅速再次增加的现象。科学家提出PIEZO2介导的异常电流是“Nelson Notch”中C2成分的基础。另外有研究指出，该通道可能参与毛细胞的发育与修复，通过Ca2+/ERK1/2/KLF2途径感知细胞外基质的机械力，促进毛细胞生成。在声音感知方面，通过电生理和行为学等手段，外毛细胞上的PIEZO2被证明介导了小鼠的超声听觉感知。此外，有学者认为该通道是为毛细胞上声音转导的MET复合体的一部分，但存在一定争议，尚需更多研究结果证实。总而言之，PIEZO家族在生物体的各个系统中发挥着多样功能，但其在耳蜗和听觉感知中的具体功能仍需更深入的研究。这将为理解听觉过程及其在听力损失中的潜在干预提供新见解。
孙宇教授简介
孙宇，华中科技大学同济医学院附属协和医院教授、主任医师， “长江学者奖励计划”青年学者，从事听力保护研究，主持国家自然科学基金重点项目1项、面上项目3项，在研国家重点研发计划课题2项（课题负责人1项），获批2023年湖北省自然科学基金创新群体(负责人)，是Sensory Neuroscience（Wiley）副主编、Journal of Otorhinolaryngology，Hearing and Balance Medicine编委，《临床耳鼻咽喉头颈外科杂志》主编助理，《中华耳科学杂志》编委，《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》通讯编委。中华医学会耳鼻咽喉-头颈外科学分会小儿学组副组长，中国医师协会耳鼻咽喉头颈外科分会青年委员会副主委，中国中西医结合学会耳鼻咽喉科专业委员会青年副主任委员，湖北省医学会耳鼻咽喉科学分会青年委员会主任委员，湖北省医学会遗传学分会副主任委员。获得2021年中华医学科技奖青年科技奖（1/8， GJB2相关感音神经性耳聋防治），2022年湖北省自然科学奖二等奖（1/5， 内耳发育障碍及基因干预机制），2023年妇幼健康科学技术奖（1/10，先天性耳聋内耳发育障碍及基因干预机制）。
本文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/brx2.70006
本文引用格式：
Zhangyi Yi, Ge Yin, Chunjiang Wei, Yizhou Quan, Yu Sun. Mechanosensitive Piezo channels and their potential roles in peripheral auditory perception. Brain-X. 2024; 2:e70006. https://doi.org/10.1002/brx2.70006
投稿指南链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/page/journal/28353153/homepage/author-guidelines
投稿：（仅限投稿）
合作：（期刊合作、编委、青委等）
期刊官网（WILEY）：
https://onlinelibrary.wiley.com/journal/28353153
期刊网址（Owner）：
http://www.brain-x.science
微信公众号(WeChat)：
更多期刊内容，请点击阅读：
2、征稿：Brain-X (交叉脑科学)，免版面费，编辑部负责润色！
4、Brain-X (交叉脑科学)：Volume 2 Issue 2，正式上线！
5、Brain-X (交叉脑科学)：Volume 2 Issue 1，正式上线！
6、Brain-X (交叉脑科学)：Volume 1 Issue 4，正式上线！
7、Brain-X (交叉脑科学)：Volume 1 Issue 3，正式上线！
8、Brain-X (交叉脑科学)：Volume 1 Issue 2，正式上线！
