巨胞饮介导的顶端尺寸缩减：上皮组织拥挤缓解的新机制

本研究揭示了巨胞饮作用（Macropinocytosis）在上皮组织应对机械压缩中的关键作用。通过Xenopus胚胎模型，研究人员发现组织拥挤通过机械传感信号触发巨胞饮，导致顶端膜内化并减少细胞顶区面积，从而缓解拥挤压力。该机制与细胞挤出（Extrusion）协同调控发育和外界压缩下的上皮重塑，为组织稳态维持提供了可逆性调节策略。

　　

上皮组织作为多细胞生物的重要屏障，长期面临发育性增殖和环境压缩带来的机械应力挑战。传统研究认为，组织拥挤主要通过不可逆的细胞挤出（Live cell extrusion）缓解，但这一过程伴随细胞损失可能影响组织功能。近期研究表明，膜重塑机制可能在组织稳态中发挥更灵活的作用，但具体机制尚不明确。

为探索这一问题，美国西北大学等机构的研究团队以Xenopus胚胎表皮为模型，结合活体成像、机械压缩实验和计算模拟，发现巨胞饮（Macropinocytosis）是上皮细胞应对拥挤的可塑性调节机制。研究证实，发育过程中增殖导致的组织 crowding（拥挤）会降低膜张力，通过Piezo1等机械敏感通道触发巨胞饮，内化约10%的顶区膜面积；而外部压缩同样能诱导巨胞饮波（Wave of macropinocytosis），协同细胞挤出维持组织完整性。该成果发表于《Nature Communications》，为理解上皮动态重塑提供了新视角。

研究采用四大关键技术：1）Xenopus胚胎转基因（Lifeact-FP标记肌动蛋白）与活体共聚焦成像；2）机械压缩装置（琼脂糖包埋和盖玻片加压）诱导应力；3）药物干预（GsMTx4抑制机械敏感通道，Amiloride阻断巨胞饮）；4）顶点模型（Vertex model）模拟多纤毛细胞（MCCs）周围力学分布。

Constitutive macropinocytosis in Xenopus embryo epidermis
通过荧光标记和扫描电镜（SEM）观察到，胚胎表皮存在直径约94μm²的肌动蛋白环状皱褶（Circular actin ruffles），持续9.3±2.3分钟并优先出现在细胞连接处。这些结构能内化70kDa TRITC-葡聚糖，且依赖肌球蛋白II（Myosin II）活性，符合巨胞饮特征。

Macropinocytosis occurs in crowded, low-tension epithelia
发育晚期（ST42）细胞密度较ST34增加1.5倍，巨胞饮事件同步增多。抑制增殖（Roscovitine处理）降低 crowding 后，巨胞饮减少；而3D器官样体（Organoids）较2D外植体（Explants）因张力更低，巨胞饮增加2倍。膜张力调节实验显示，胆固醇清除剂Mβ-环糊精（Mβ-cyclodextrin）减少巨胞饮，而张力抑制剂NaDeoxy或GsMTx4（TRP/Piezo通道阻断剂）显著促进该过程。

Macropinocytosis leads to apical cell size reduction
单细胞追踪显示，每次巨胞饮事件平均减少10%顶区面积（r²=0.398），连接处长度同步缩短10%。CellFIT力学分析发现，事件邻近连接（N1-N2）张力增加，远端（N3-N4）无变化，表明局部重塑可缓解拥挤。

Macropinocytosis regulates crowding in epithelial development
多纤毛细胞（MCCs）因高刚度成为机械应力焦点，其周围非MCC细胞的负有效压力（Negative effective pressure）和剪切应力（Shear stress）增加1.8倍。抑制巨胞饮（LY294002或Amiloride）导致MCCs提前挤出，证实该机制可延缓细胞损失。

External compression triggers a wave of macropinocytosis
2%琼脂糖压缩或盖玻片加压均诱导巨胞饮波，1小时内覆盖90%细胞。抑制该过程使压缩诱导的挤出事件增加2.3倍，证实两种机制协同维持组织稳态。

该研究首次阐明巨胞饮作为可逆性“压力阀”的功能：通过内化顶区膜动态调节细胞尺寸，与挤出机制形成互补。这一发现不仅解释了发育中上皮组织的长期稳态维持（如MCCs的时序性保留），也为外界压缩应激提供快速响应方案。从转化医学角度看，靶向巨胞饮可能为囊肿性纤维化等上皮屏障疾病提供新干预策略。研究同时拓展了对膜张力-内吞偶联的认知，提示机械信号可直接调控细胞内膜运输程序。