SFO与OVLT中的内感神经元具有渗透敏感性，这一特性被认为是口渴调控的神经基础。长期以来，领域内假设这些神经元通过渗透敏感或机械敏感离子通道直接感知血液渗透压变化，但具体分子机制始终未明。为突破这一瓶颈，研究团队首先聚焦于SFO兴奋性神经元的功能验证。电生理实验发现，SFO锥体神经元在生理范围的高渗刺激（315-350 mOsm/kg）下，动作电位发放频率显著增加，且内向电流幅度与刺激强度呈正相关（图1）。所使用的高渗刺激与小鼠脱水或高渗模型中血浆渗透压的实际波动范围（360-370 mOsm/kg）匹配，提示SFO神经元的高渗敏感性具有明确的生理意义。

图1 SFO兴奋性神经元可以被高渗刺激激活

基于“机械敏感/渗透压敏感离子通道直接介导高渗渴觉信号”的假说，研究团队通过单细胞测序筛选了SFO兴奋性神经元中已知机械/渗透压敏感通道的表达谱，发现TMEM63B是该脑区特异性高表达的候选分子。利用基因编辑小鼠模型（Tmem63b^HA-fl/HA-fl），免疫荧光染色进一步证实TMEM63B蛋白定位于SFO神经元膜表面，且与兴奋性神经元标志物CaMK2α共定位率高达80%。敲除TMEM63B后，SFO神经元对高渗刺激的反应几乎完全消失（图2），而其对谷氨酸或血管紧张素II（AngII）的响应仍保持正常，表明TMEM63B特异性参与SFO神经元高渗感知功能。

图2 高渗刺激对SFO兴奋性神经元的激活需要TMEM63B参与

为排除神经元复杂体内环境的干扰，研究团队在N2a和CHO细胞中异源表达人源TMEM63B（HsTMEM63B），直接验证其通道功能。实验显示，生理强度的高渗刺激（350 mOsm/kg）即可诱发显著的钙内流（图3），且钙信号强度与渗透压梯度呈正相关。全细胞膜片钳记录进一步证实，TMEM63B介导的电流具有典型的渗透压依赖性：从轻度高渗（320 mOsm/kg）到极端高渗（600 mOsm/kg），电流幅度逐步增强，且可被钌红特异性阻断（图3）。更重要的是，通过定点突变孔道区保守残基E510，研究者发现E510A突变显著改变通道的离子选择性。这些数据不仅证明TMEM63B是形成孔道的核心亚基，还揭示了其离子通透性的分子基础。

图3 异源表达TMEM63B的细胞对高渗刺激产生钙反应和内向电流

为确证TMEM63B独立形成功能性通道的能力，研究团队采用脂质体重组技术，将纯化的小鼠TMEM63B蛋白嵌入人工膜系统。实验显示，高渗刺激可直接激活脂质体膜上的TMEM63B通道，产生剂量依赖性的外向电流。值得注意的是，空脂质体或热变性蛋白均无类似响应，且通道活性可被钆离子（GdCl3）抑制（图4)。这一结果在无细胞环境下验证了TMEM63B的自主渗透压感知能力，彻底排除了辅助蛋白或细胞骨架的潜在影响，明确了TMEM63B是独立的高渗敏感离子通道。

图4 TMEM63B是高渗敏感离子通道的成孔蛋白

为阐明TMEM63B的生理必要性，研究团队构建了全身敲除和SFO特异性敲除（cKO）小鼠模型。c-Fos染色发现，TMEM63B缺陷小鼠的SFO神经元激活程度在高渗或脱水条件下降低80%以上，表明该通道是口渴信号传递的核心枢纽。行为学实验显示，两种模型小鼠在高渗盐水注射或48小时脱水后，1小时内饮水量均较野生型减少60%-70%（图5），而基础饮水行为无显著差异。反向遗传学实验则证明，过表达TMEM63B可使小鼠对轻度渴觉的敏感性显著增强。这些结果在动物整体层面构建了“分子-细胞-行为”的完整证据链（图6）。

图6 TMEM63B在哺乳动物渴觉感知中的作用示意图

闫致强，获复旦大学学士学位、中科院神经科学研究所以及北京生命科学研究所、中科院生物物理研究所博士学位，在加州大学旧金山分校及霍华德·休斯医学研究所完成博士后研究。现任首都医科大学基础医学院教授、院长，首都医学科学创新中心资深研究员、医学生理学研究所所长。

实验室长期从事感觉神经生物学的研究，综合运用分子生物学、蛋白相互作用和结构分析、电生理记录、神经回路的光遗传、化学遗传和成像等技术手段，结合药物筛选和基因编辑小鼠模型，进行听觉、触觉、渴觉等感觉受体的鉴定和工作机制研究，感觉系统神经回路，以及感觉系统疾病的机理和治疗，并探索这些感觉受体在其他重要生理功能中的作用。