Назад
Белок работает в клетках мочевого пузыря и мочевыводящих путей и контролирует наполнение мочевого пузыря; понимание механизма его работы поможет в разработке новых методов лечения.
Команда, возглавляемая учеными компании Scripps Research, обнаружила, что основной сенсорный белок, позволяющий чувствовать прикосновение, также лежит в основе ощущения полноты мочевого пузыря и делает возможной его нормальное функционирование.
Статья, опубликованная в журнале Nature, знаменует собой ключевое достижение в базовой нейробиологии, а также может привести к улучшению лечения проблем с мочевым пузырем и мочеиспусканием, которые особенно распространены среди пожилых людей.
"Мы склонны принимать мочеиспускание как должное, но это огромное бремя, когда что-то идет не так с этой системой", говорит ведущий автор исследования Кара Маршалл, научный сотрудник отделения неврологии в Scripps Research. "Теперь мы обнаружили решающий компонент нормальной работы мочеиспускания."
Маршалл и ее коллеги сосредоточились в этом исследовании на белке PIEZO2, "механосенсоре", который обнаруживает физическое растяжение тканей в которых он находится. Они обнаружили, что PIEZO2 экспрессируется в клетках мочевого пузыря и необходим для нормального мочеиспускания и функционирования.
"Кто бы мог подумать, что один и тот же протеин-механосенсор, позволяющий чувствовать прикосновение, также предупреждает нас о том, что наш мочевой пузырь переполнен", - говорит соавтор Ардем Патапутян, профессор и заведующий кафедрой нейробиологии при Неврологическом Центре Дорриса в Скриппс Research, а также исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.
В 2010 году Патапутян и его лаборатория впервые идентифицировали PIEZO2 и его сестринский белок PIEZO1 как механосенсоры, которые чувствуют механические изменения тканей. Как и большинство сенсорных белков, PIEZO - это белки с ионными каналами, которые встроены во внешнюю мембрану клетки хозяина и при стимуляции позволяют потоку заряженных атомов попасть в клетку. Сенсорные белки ионного канала, как правило, встречаются в сенсорных нейронах кожи, суставов и других органов. В данном типе нейрона, когда достаточное количество каналов открыто для приема ионных потоков, нейрон будет подавать нервный сигнал в мозг.
Для PIEZO стимулом, вызывающим открытие ионного канала, является растяжение клеточной мембраны под действием механических сил в локальной ткани. В исследованиях последнего десятилетия, Патапутян и его коллеги показали, что PIEZO2 экспрессируется в различных органах и тканях по всему организму. Например, они существуют в тканях легких, чтобы чувствовать растяжение легких и помочь регулировать дыхание, в кровеносных сосудах, чтобы чувствовать кровяное давление, и в коже, чтобы опосредовать ощущение прикосновения.
Исследование было проведено в сотрудничестве с рядом специалистов, которые ранее изучали людей, рожденных с генетическими мутациями, приводящих к функциональной потере PIEZO2. Эти люди страдают различными нарушениями сенсорных путей, которые, как известно, связаны с PIEZO2.
В ходе исследования исследователи было обнаружено, что у этих людей, страдающих PIEZO2-дефицитом, помимо других сенсорных недостатков, отсутствует нормальное ощущение полноты мочевого пузыря. Обычно они мочатся по расписанию, чтобы избежать недержания и испытывают трудности с полным опорожнением мочевого пузыря.
Патапутян и коллеги в экспериментах показали, что потеря PIEZO2 приводит к аналогичным эффектам у мышей. В мочевом тракте белок PIEZO2 используется как в сенсорных нейронах мочевого пузыря, так и в выстилающих мочевой пузырь клетках, называемых зонтичными клетками, для определения степени растяжения и облегчения мочеиспускания, что указывает на наличие двухкомпонентной сенсорной системы. Как они определили в экспериментах, нейроны мочевого пузыря у мышей обычно надежно реагируют нервными сигналами при заполнении мочевого пузыря, но почти полностью молчат при заполнении мочевого пузыря, если им не хватает PIEZO2.
У мышей с нехваткой PIEZO2 в нижних мочевых путях, также наблюдались аномальные рефлексы мочеиспускания в мышцах, контролирующих уретру. Это говорит о том, что у мышей и, скорее всего, у людей, механосенсорный белок необходим как для нормального ощущения растяжения мочевого пузыря, так и для нормального мочеиспускания.
В настоящее время группа следит за исследованиями различных ролей нейронов мочевого пузыря и зонтичных клеток, а также за тем, как они сигнализируют друг другу. Они также изучают возможные роли других механосенсоров в контроле мочевого пузыря и мочеиспускании.
"Мыши без PIEZO2 имели явный дефицит мочеиспускания, но в конечном итоге все же могли мочиться, так что это говорит о возможном участии еще одного механосенсорного белка", - говорит Маршалл.
