Nature：新研究发现PIEZO2蛋白有助人们知道何时排尿
来源：本站原创 2020-10-23 16:18
2020年10月23日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国斯克里普斯研究所和美国国家卫生研究院（NIH）的研究人员发现一种让我们有触觉的主要传感蛋白也是膀胱充盈感的基础，并使得正常的膀胱功能成为可能。这一发现标志着基础神经生物学取得关键进展，也可能为膀胱控制和排尿问题带来更好的治疗方法。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“
2020年10月23日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国斯克里普斯研究所和美国国家卫生研究院（NIH）的研究人员发现一种让我们有触觉的主要传感蛋白也是膀胱充盈感的基础，并使得正常的膀胱功能成为可能。这一发现标志着基础神经生1物学取得关键进展，也可能为膀胱控制和排尿问题带来更好的治疗方法。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“PIEZO2 in sensory neurons and urothelial cells coordinates urination”。
论文第一作者、斯克里普斯研究所神经科学系博士后研究助理Kara Marshall博士说，“我们往往认为排尿是理所当然的，它一直没有得到充分的研究，然而当这个系统出现问题时，这会带来巨大的负担。如今，我们鉴定出排尿正常起作用的一个关键部分。”
Marshall和她的同事们在这项研究中着重关注PIEZO2蛋白，这是一种可以检测它所在组织的物理拉伸的“机械传感蛋白”。他们发现，PIEZO2在膀胱的细胞中表达，是小鼠和人类正常排尿和发挥功能所必需的。
论文共同通讯作者、斯克里普斯研究所多里斯神经科学中心神经生物学主任Ardem Patapoutian博士说，“谁能想到，让我们产生触觉的同一种机械传感蛋白也会提醒我们的膀胱已满？”
2010年，Patapoutian和他的实验室首次发现PIEZO2及其姐妹蛋白PIEZO1是感知组织机械变形的机械传感蛋白。由于这一成就以及其他成就，Patapoutian成为著名的2020年卡夫里神经科学奖的共同获得者。
与大多数传感蛋白一样，PIEZO也是离子通道蛋白，它们嵌入宿主细胞外膜，当受到刺激触发时，会让带电原子流入细胞。起作离子通道作用的传感蛋白通常存在于皮肤、关节和其他器官的感觉神经元中。在一个给定的神经元上，当足够多的这些离子通道打开以接纳离子流时，神经元将向大脑发射神经信号。
对于PIEZO来说，触发离子通道开放的刺激是由于局部组织的机械力导致细胞膜拉伸。在过去十年的研究中，Patapoutian和他的同事们已发现PIEZO2在全身不同的器官和组织中表达。比如，它们存在于肺部组织中以感知肺部伸展并帮助调节呼吸，存在于血管中以感知血压，存在于皮肤中以介导触觉。
这项新的研究是与NIH高级研究员Alexander Chesler博士和Carsten Bönnemann博士合作完成的。Chesler、Bönnemann和他们的同事们一直在研究出生时携带导致PIEZO2功能丧失的基因突变的人。这些人在已知与PIEZO2相关的感觉通路中出现多种功能受损。
就这项新的研究而言，这些NIH研究人员发现，这些PIEZO2缺失的人，除了其他的感觉障碍外，还缺乏正常的膀胱充盈感。他们通常会按照时间表排尿，以避免尿失禁，并且在排尿时难以完全排空膀胱。
Patapoutian、Marshall和他们的同事们在实验中发现，小鼠失去PIEZO2也会产生类似的影响。泌尿道在膀胱感觉神经元和称为伞状细胞（umbrella cell）的膀胱上皮细胞中都使用PIEZO2蛋白来检测拉伸和促进排尿，这表明这是一个两部分传感器系统。正如他们在实验中所确定的那样，小鼠的膀胱神经元通常在膀胱充盈时对神经信号作出强有力的反应，但是如果它们缺乏PIEZO2，那么它们在膀胱充盈时几乎完全沉默。
下尿路缺乏PIEZO2的小鼠在控制尿道（即尿液从膀胱流出的管道）的肌肉中也出现了异常的排尿反射。这说明在小鼠身上，很可能也在人身上，正常的膀胱伸缩感觉和正常排尿都需要这种机械传感蛋白。
目前，这些研究人员正在跟踪研究膀胱神经元和伞状细胞的独特作用，以及它们之间如何相互传递信号。他们还在研究诸如PIEZO1之类的其他机械传感蛋白在膀胱控制和排尿中的潜在作用。
Marshall说，“缺乏PIEZO2的小鼠有明显的排尿障碍，但最终还是能够排尿，因此这说明可能有另一种机械传感蛋白参与其中。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Kara L. Marshall et al. PIEZO2 in sensory neurons and urothelial cells coordinates urination. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2830-7.
2.Scientists identify sensor protein that underlies bladder control
https://medicalxpress.com/news/2020-10-scientists-sensor-protein-underlies-bladder.html
3.Study discovers gene that helps us know when it's time to urinate
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-10/nion-sdg101920.php
膀胱尿路上皮表达多种机械敏感蛋白，感觉神经元的挤压反应不需要PIEZO2，图片来自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2830-7。
论文第一作者、斯克里普斯研究所神经科学系博士后研究助理Kara Marshall博士说，“我们往往认为排尿是理所当然的，它一直没有得到充分的研究，然而当这个系统出现问题时，这会带来巨大的负担。如今，我们鉴定出排尿正常起作用的一个关键部分。”
Marshall和她的同事们在这项研究中着重关注PIEZO2蛋白，这是一种可以检测它所在组织的物理拉伸的“机械传感蛋白”。他们发现，PIEZO2在膀胱的细胞中表达，是小鼠和人类正常排尿和发挥功能所必需的。
论文共同通讯作者、斯克里普斯研究所多里斯神经科学中心神经生物学主任Ardem Patapoutian博士说，“谁能想到，让我们产生触觉的同一种机械传感蛋白也会提醒我们的膀胱已满？”
2010年，Patapoutian和他的实验室首次发现PIEZO2及其姐妹蛋白PIEZO1是感知组织机械变形的机械传感蛋白。由于这一成就以及其他成就，Patapoutian成为著名的2020年卡夫里神经科学奖的共同获得者。
与大多数传感蛋白一样，PIEZO也是离子通道蛋白，它们嵌入宿主细胞外膜，当受到刺激触发时，会让带电原子流入细胞。起作离子通道作用的传感蛋白通常存在于皮肤、关节和其他器官的感觉神经元中。在一个给定的神经元上，当足够多的这些离子通道打开以接纳离子流时，神经元将向大脑发射神经信号。
对于PIEZO来说，触发离子通道开放的刺激是由于局部组织的机械力导致细胞膜拉伸。在过去十年的研究中，Patapoutian和他的同事们已发现PIEZO2在全身不同的器官和组织中表达。比如，它们存在于肺部组织中以感知肺部伸展并帮助调节呼吸，存在于血管中以感知血压，存在于皮肤中以介导触觉。
这项新的研究是与NIH高级研究员Alexander Chesler博士和Carsten Bönnemann博士合作完成的。Chesler、Bönnemann和他们的同事们一直在研究出生时携带导致PIEZO2功能丧失的基因突变的人。这些人在已知与PIEZO2相关的感觉通路中出现多种功能受损。
就这项新的研究而言，这些NIH研究人员发现，这些PIEZO2缺失的人，除了其他的感觉障碍外，还缺乏正常的膀胱充盈感。他们通常会按照时间表排尿，以避免尿失禁，并且在排尿时难以完全排空膀胱。
Patapoutian、Marshall和他们的同事们在实验中发现，小鼠失去PIEZO2也会产生类似的影响。泌尿道在膀胱感觉神经元和称为伞状细胞（umbrella cell）的膀胱上皮细胞中都使用PIEZO2蛋白来检测拉伸和促进排尿，这表明这是一个两部分传感器系统。正如他们在实验中所确定的那样，小鼠的膀胱神经元通常在膀胱充盈时对神经信号作出强有力的反应，但是如果它们缺乏PIEZO2，那么它们在膀胱充盈时几乎完全沉默。
下尿路缺乏PIEZO2的小鼠在控制尿道（即尿液从膀胱流出的管道）的肌肉中也出现了异常的排尿反射。这说明在小鼠身上，很可能也在人身上，正常的膀胱伸缩感觉和正常排尿都需要这种机械传感蛋白。
目前，这些研究人员正在跟踪研究膀胱神经元和伞状细胞的独特作用，以及它们之间如何相互传递信号。他们还在研究诸如PIEZO1之类的其他机械传感蛋白在膀胱控制和排尿中的潜在作用。
Marshall说，“缺乏PIEZO2的小鼠有明显的排尿障碍，但最终还是能够排尿，因此这说明可能有另一种机械传感蛋白参与其中。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Kara L. Marshall et al. PIEZO2 in sensory neurons and urothelial cells coordinates urination. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2830-7.
2.Scientists identify sensor protein that underlies bladder control
https://medicalxpress.com/news/2020-10-scientists-sensor-protein-underlies-bladder.html
3.Study discovers gene that helps us know when it's time to urinate
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-10/nion-sdg101920.php
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