大脑漂浮在脑脊液中，这种液体不仅提供物理缓冲，还负责清除代谢废物、输送营养。脉络丛上皮细胞是脑脊液的“生产车间”，它们表面长满了微小的纤毛，像水草一样随液流摆动。这些细胞时刻受到脑脊液流动和细胞间接触产生的机械力作用，但它们如何感知并响应这些物理刺激，此前一直是个谜。近日，一项研究揭开了这一关键机制的面纱。
2026年3月31日，清华大学肖百龙教授团队在《Neuron》期刊发表题为《Piezo1-mediated mechanotransduction in choroid plexus epithelial cells governs ciliogenesis and cerebrospinal fluid homeostasis》的研究论文。该研究首次揭示，机械敏感离子通道Piezo1在脉络丛上皮细胞中充当核心“机械传感器”，通过调控钙离子稳态，精细控制纤毛的形成与维持，进而影响脑脊液动态平衡。
研究团队首先利用基因敲入小鼠模型发现，Piezo1蛋白大量表达于成熟脉络丛上皮细胞的顶膜和侧膜——即直接接触脑脊液和相邻细胞的位置。在胚胎发育后期，Piezo1与成熟上皮细胞标志物AQP1共定位，表明其功能与细胞成熟状态密切相关。
为探究Piezo1的具体功能，研究人员在培养的原代脉络丛上皮细胞中敲除或过表达Piezo1。电生理记录显示，敲除Piezo1后，细胞对机械刺激几乎无反应，证实Piezo1确实是这些细胞中主要的机械激活离子通道。钙离子成像进一步发现，敲除Piezo1导致细胞内基础钙离子水平显著降低，而过表达则使钙离子水平升高。Yoda1（Piezo1的化学激活剂）刺激下的钙反应也呈现同样的双向调控特征。
在动物实验中，研究人员在成年小鼠脉络丛上皮细胞中特异性敲除或过表达Piezo1。令人惊讶的是，无论敲除还是过表达，小鼠均在数周后出现严重脑积水——脑室显著扩张、脑脊液积聚。核磁共振成像显示，敲除组脑室体积扩大近3倍，过表达组也出现明显脑室扩大。脑脊液引流实验证实，Piezo1功能异常严重阻碍了脑脊液的正常循环。
通过基因测序，研究团队发现Piezo1敲除或过表达均导致一系列纤毛相关基因表达下调，包括Odad2、Vwa5b1等。基因本体论分析显示，这些基因主要富集在“纤毛组装”“轴丝结构”“纤毛运动”等通路。免疫荧光染色证实，两种干预条件下，脉络丛上皮细胞的纤毛数量和长度均显著减少——纤毛数量减少约40%，长度缩短约30%。有趣的是，使用Yoda1急性激活Piezo1，仅4小时就足以诱导类似的纤毛结构改变。
为验证钙信号的关键作用，研究人员在培养细胞中使用钙螯合剂BAPTA-AM降低钙水平，结果再现了Piezo1敲除导致的纤毛缺陷；而使用Thapsigargin提高细胞内钙水平，则能挽救Piezo1过表达引起的纤毛异常。这表明，Piezo1通过维持“恰到好处”的钙离子稳态来调控纤毛的形成与维持。
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