科学家发现了构成膀胱控制基础的传感器蛋白

加利福尼亚州拉霍拉市-由斯克里普斯研究公司(Scripps Research)的科学家牵头的一个团队发现，能够使我们产生触觉的主要传感器蛋白也奠定了饱满膀胱的感觉，并使正常膀胱功能得以实现。

这项发现于10月14日发表在《自然》杂志上，标志着基础神经生物学领域的一项关键进展，也可能导致对膀胱控制和排尿问题的更好治疗，尤其是在老年人中。

该研究的主要作者，神经科学系博士后研究员卡拉·马歇尔说：“我们倾向于将排尿视为理所当然，而且它的研究尚未充分进行，但是当该系统出现问题时，这是一个沉重的负担。”在Scripps Research。“现在，我们已经确定了排尿正常工作的关键部分。”

Marshall和她的同事们将这项研究的重点放在了PIEZO2蛋白上，PIEZO2蛋白是一种“机械传感器”，可以检测其所在组织的物理拉伸。他们发现PIEZO2在膀胱细胞中表达，对于正常的尿失禁和小鼠和人类的正常运作都是必需的。

“谁能想到能够使我们有触觉的相同的机械传感器蛋白也能提醒我们膀胱已充满?”共同资深作者，斯克里普斯研究(Scripps Research)的多里斯(Dorris)神经科学中心的神经生物学教授，神经生物学教授和总统特聘主席Ardem Patapoutian说，他是霍华德·休斯医学研究所的研究员。

2010年，Patapoutian和他的实验室首次将PIEZO2及其姊妹蛋白PIEZO1识别为可感测组织机械变形的机械传感器。为此，Patapoutian是享有盛名的2020年卡夫利神经科学奖的获得者。

像大多数传感器蛋白一样，PIEZO是离子通道蛋白，嵌入在其宿主细胞的外膜中，当受到刺激触发时，允许带电原子流入细胞。传感器离子通道蛋白通常存在于皮肤，关节和其他器官的感觉神经元中。在给定的神经元上，当足够多的这些通道打开以允许离子流进入时，神经元将向大脑发出神经信号。

对于PIEZO，触发离子通道打开的刺激是由于在局部组织上的机械力而引起的细胞膜拉伸。在过去十年的研究中，Patapoutian和他的同事们已经证明PIEZO2在人体的不同器官和组织中表达。例如，它们存在于肺组织中以感知肺舒张并帮助调节呼吸，存在于血管中以感知血压，并存在于皮肤中以介导触觉。

这项新研究是与美国国立卫生研究院高级研究员亚历山大·切斯勒(Alexander Chesler)博士和医学博士卡斯滕·伯恩曼曼(CarstenBönnemann)的合作。切斯勒(Chesler)和伯恩曼(Bönnemann)及其同事一直在研究天生具有基因突变的人，这些基因突变会导致PIEZO2功能丧失。这些个体在与PIEZO2相关的感觉途径中遭受各种损伤。

在这项研究中，美国国立卫生研究院的研究人员发现，这些PIEZO2缺乏症的人，除了他们的其他感觉缺陷外，还缺乏正常的充满膀胱的感觉。他们通常会按计划排尿，以免引起尿失禁，排尿时很难完全排空膀胱。

Patapoutian，Marshall及其同事在实验中表明，PIEZO2的丧失对小鼠具有相似的作用。尿路在膀胱感觉神经元和称为伞形细胞的膀胱内膜细胞中都使用PIEZO2蛋白来检测伸展并促进排尿，这表明传感器系统分为两部分。正如他们在实验中确定的那样，小鼠的膀胱神经元通常在膀胱充满时会强烈响应神经信号，但如果缺乏PIEZO2，则在膀胱充满时几乎完全沉默。

在下尿道中缺乏PIEZO2的小鼠在控制尿道(尿液从膀胱流出的管道)的肌肉中也显示出异常的排尿反射。这表明在小鼠中，最有可能在人中，机械传感器蛋白既需要正常的膀胱舒张感觉，又需要正常的排尿。

该团队目前正在研究膀胱神经元和伞状细胞的独特作用，以及它们如何相互发出信号。他们还研究了其他机械传感器(例如PIEZO1)在膀胱控制和排尿中的可能作用。