纤毛是微小的毛发状突起，从身体的大多数细胞中生长出来。在这些被称为纤毛的细胞突起中，一些可以产生运动、旋转或轻弹，而初级纤毛则无助地随着细胞周围外部环境的流动而摇摆。它们在物理意义上是简单的，尤其是当你考虑到初级纤毛时。初级纤毛随着血管中的血液流动而弯曲。如果流量增加，纤毛的弯曲也会增加。从这个角度来看，纤毛是一种完美的生物传感器，不仅可以检测血液流动等机械信号，还可以检测化学环境。纤毛膜富含各种受体和离子通道，而其内部是一个高度调控的机制，使纤毛成为细胞重要的信号通路。研究认为纤毛是激活细胞内信号级联反应的途径，这些信号级联反应调节细胞过程，包括离子转运、基因表达、细胞增殖和/或细胞死亡。纤毛的影响是如此之大，以至于由纤毛功能障碍或缺失引起的十几种疾病统称为纤毛病。

图1所示。初级纤毛在pH感应中的作用。
pH值降低时血管内皮的变化。酸中毒引起MAP激酶的激活，细胞通过钾依赖机制对抗pH值的降低。pH值的下降也会增加纤毛的长度，这可能是细胞压力的标志，也可能是纤毛在功能上的重大改变。

许多研究都研究了初级纤毛作为流量传感器的作用，但一个非常可能和关键的作用可能是感知血液pH值。类似于探针，纤毛延伸到血管中，可以检测pH值并调节细胞中的酸反应。典型的血液pH值由肾脏和呼吸系统以及血液中的缓冲介质维持在7.35和7.45之间。当血液pH值低于7.35或酸中毒时，根据酸中毒的类型，会引起疲劳、心律失常等症状，而pH值的急剧变化会引起细胞毒性和神经元细胞死亡。尽管如此，这项研究还是增加了试图定义原发性纤毛在血管疾病中的作用的知识。利用血管内层内皮细胞和ph敏感的2 '，7 ' -双羧乙基- 1-5,6-羧基荧光素乙酰甲基酯(BCECF)荧光指示剂，在酸性条件下检测细胞的反应。作为对比，没有纤毛的转基因细胞也接受了测试。虽然纤毛缺失不影响细胞对pH变化的整体反应，但纤毛缺失的细胞激活ERK1/2和p38介导的信号通路的速度较慢。无论纤毛是否存在，这些内皮细胞对pH变化的反应主要依赖于钾的恢复机制(图1)。

虽然初级纤毛并不是血液pH值的关键传感器，但酸性环境确实导致初级纤毛长度的变化。纤毛的延长使纤毛对液体流动更敏感。这种反应可能是由于酸性pH介导的ERK1/2和p38介导的信号通路的激活。也有人推测纤毛长度可以代表细胞对损伤或环境损害(如酸中毒)的反应。这些观察结果需要进一步的研究来确定酸介导的纤毛长度增加的任何功能后果。官方manbetx手机版

Rinzhin T Sherpa, Kimberly F Atkinson, Surya M Nauli
美国查普曼大学生物医学与制药科学系，加州尔湾92618
美国加州大学尔湾分校肾内科，加州尔湾92697
内华达大学药学系，内华达州里诺89557

出版

初级纤毛在感知细胞外pH值中的作用
Kimberly F Atkinson, Rinzhin T Sherpa, Surya M Nauli
2019年7月11日

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