Ученые определили сенсорный белок, который лежит в основе контроля над мочевым пузырем
Изображение сенсорных нейронов: те, которые обнаруживают сигналы в мочевом пузыре, помечены пурпурным цветом, а белок «механосенсор» PIEZO2 — голубым. Предоставлено: любезно предоставлено Адамом Кумбсом.

Команда ученых под руководством ученых из Scripps Research обнаружила, что основной сенсорный белок, обеспечивающий наше осязание, также лежит в основе ощущения наполненного мочевого пузыря и делает возможным нормальное функционирование мочевого пузыря.

Это открытие, опубликованное 14 октября в Nature, знаменует собой ключевой прогресс в базовой нейробиологии и может также привести к более эффективному лечению проблем с мочевым пузырем и мочеиспускания, которые распространены особенно среди пожилых людей.

/p>

«Мы склонны воспринимать мочеиспускание как должное, и оно недостаточно изучено, но это огромное бремя, когда что-то идет не так с этой системой», — говорит ведущий автор исследования Кара Маршалл, доктор философии, постдокторское исследование. младший научный сотрудник отдела нейробиологии Scripps Research. «Теперь мы определили важную часть того, как обычно работает мочеиспускание».

Маршалл и ее коллеги в своем исследовании сосредоточили свое внимание на протеине PIEZO2, «механосенсоре», который определяет физическое растяжение тканей, в которых он находится. Они обнаружили, что PIEZO2 экспрессируется в клетках мочевого пузыря и необходим для нормального удержания мочи и функционирования как у мышей, так и у людей.

«Кто бы мог подумать, что тот же самый механосенсорный белок, обеспечивающий наше осязание, также предупреждает нас о том, что наш мочевой пузырь полон?» — говорит соавтор исследования Ардем Патапутян, доктор философии, профессор и президентский председатель нейробиологии в Центре нейробиологии Дорриса в Scripps Research, а также исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.

В 2010 году Патапутиан и его лаборатория впервые идентифицировали PIEZO2 и его сестринский белок PIEZO1 как механодатчики, распознающие механические искажения тканей. За этот подвиг, среди прочего, Патапутян стал одним из лауреатов престижной Премии Кавли 2020 года в области нейробиологии.

Как и большинство сенсорных белков, PIEZO представляют собой белки с ионными каналами, которые встроены во внешнюю мембрану их клетки-хозяина и при срабатывании стимула пропускают поток заряженных атомов в клетку. Белки сенсорных ионных каналов обычно обнаруживаются в сенсорных нейронах кожи, суставов и других органов. На данном нейроне, когда достаточно этих каналов открывается, чтобы пропускать потоки ионов, нейрон посылает нервный сигнал в мозг.

Для PIEZO стимулом, который запускает открытие ионного канала, является растяжение клеточной мембраны из-за механических сил, действующих на локальную ткань. В исследованиях за последнее десятилетие Патапутиан и его коллеги показали, что PIEZO2 экспрессируется в разных органах и тканях по всему телу. Например, они существуют в тканях легких для определения растяжения легких и помощи в регулировании дыхания, в кровеносных сосудах для определения кровяного давления и в коже для управления осязанием.

Новое исследование было проведено в сотрудничестве с Александром Чеслером, доктором наук, и Карстеном Беннеманном, доктором медицины, старшими исследователями Национального института здоровья. Чеслер и Беннеманн и их коллеги изучали людей, рожденных с генетическими мутациями, которые приводят к функциональной потере PIEZO2. Эти люди страдают различными нарушениями сенсорных путей, которые, как известно, связаны с PIEZO2.

В ходе исследования исследователи NIH обнаружили, что эти люди с дефицитом PIEZO2, помимо других сенсорных нарушений, лишены нормального ощущения полного мочевого пузыря. Обычно они мочатся по расписанию, чтобы избежать недержания мочи, и им трудно полностью опорожнить мочевой пузырь во время мочеиспускания.

Патапутиан, Маршалл и их коллеги в экспериментах показали, что потеря PIEZO2 имеет аналогичные эффекты у мышей. Мочевыводящие пути используют белок PIEZO2 как в сенсорных нейронах мочевого пузыря, так и в клетках выстилки мочевого пузыря, называемых зонтичными клетками, для обнаружения растяжения и облегчения мочеиспускания, что указывает на двухкомпонентную сенсорную систему. Как они определили в экспериментах, нейроны мочевого пузыря у мышей обычно активно реагируют нервными сигналами, когда мочевой пузырь наполнен, но почти полностью молчат во время наполнения мочевого пузыря, если им не хватает PIEZO2.

У мышей, лишенных PIEZO2 в нижних мочевых путях, также наблюдались аномальные рефлексы мочеиспускания в мышцах, контролирующих уретру — проток, по которому моча выходит из мочевого пузыря. Это говорит о том, что у мышей и, скорее всего, у людей белок механосенсора необходим как для нормального ощущения растяжения мочевого пузыря, так и для нормального мочеиспускания.

В настоящее время команда продолжает исследования различных ролей нейронов мочевого пузыря и зонтичных клеток, а также того, как они передают друг другу сигналы. Они также исследуют возможную роль других механосенсоров, таких как PIEZO1, в контроле мочевого пузыря и мочеиспускании.

«У мышей без PIEZO2 был явный дефицит мочеиспускания, но в конечном итоге они все еще могли мочиться, так что это говорит о том, что может быть задействован другой механосенсорный белок», — говорит Маршалл./p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *