Исследователи описывают новый способ визуализации чувствительных к силе нейронов

Исследование было опубликовано в журнале в Neuron, оно проводилось под руководством доктора Кары Маршалл, доцента Медицинского колледжа Бейлора и исследователя Института неврологических исследований Яна и Дэна Дункан при детской больнице Техаса, совместно с доктором Ардемом Патапутианом, нобелевским лауреатом и профессором Исследовательского института Скриппса.

Механосенсация представляет собой способность обнаруживать динамические механические стимулы, например, давление, растяжение и напряжение сдвига, она имеет решающее значение для функционирования многих физиологических процессов организма. Сенсорные нейроны собирают механические стимулы из окружающей среды и внутренних органов для передачи этой информации в мозг.

В 2010 году было проведено важное исследование в лаборатории Патапути, оно привело к открытию ПЬЕЗО1 и ПЬЕЗО2 в качестве важных компонентов различных механически активируемых ионных каналов. Последующие исследования, проведенные этой группой, продемонстрировали критическую роль, которую эти каналы играют в восприятии и реагировании на внешние и внутренние механические стимулы, например, на прикосновение, проприоцепцию и ощущение растяжения мочевого пузыря. Широкая экспрессия этих рецепторов в сенсорных нейронах предполагает, что они могут играть еще не раскрытую роль во многих системах органов.

С его слов, одной из проблем в понимании механосенсации является неспособность конкретно идентифицировать механосенсорные нейроны. Антитела против PIEZO2 имели ограниченную эффективность для локализации PIEZO2 in vivo — техническое препятствие, с которым ученые в этой области боролись годами, и которое замедлило дальнейший прогресс.

В поисках инструмента визуализации механосенсорных нейронов in vivo эта исследовательская группа обратилась к флуоресцент-стириловому красителю FM 1-43, который проникает в липидные мембраны и долгое время использовался для визуализации путей внутриклеточного транспорта в различных тканях in vitro и in vivo.

В дополнение к его хорошо документированной роли в клеточном трафике, FM 1-43, как было определено, проникает в клетки через отдельный механизм - через сенсорные ионные каналы. Этот краситель обеспечивает яркую маркировку клеток через несколько сенсорных ионных каналов in vitro, и маркирует многие сенсорные нейроны in vivo.

Чтобы проверить, насколько сильно маркировка FM 1-43 была обусловлена экспрессирующими ПЬЕЗО2 механосенсорными нейронами у животных, команда создала трансгенных мышей, у которых во время развития не хватало ПЬЕЗО2 в определенных тканях. К своему удивлению, они обнаружили, что у этих животных маркировка FM 1-43 была значительно снижена, что позволяет предположить, что большая часть меток в сенсорной нервной системе зависела от активности ПЬЕЗО2, а не была результатом неспецифического сродства ко многим ионным каналам, как считалось ранее.

Основываясь на этих и других экспериментах, авторы пришли к выводу, что, хотя FM 1-43 неспецифичен in vitro, он специфически маркирует ПЬЕЗО2-зависимые механосенсорные нейроны in vivo. Механизмы, лежащие в основе этих различий в маркировке FM 1-43, еще будут изучены в дальнейшем. Работа была опубликована журналом MedicalXpress.

Исследователи также заметили, что пьезозависимая маркировка FM 1-43, которая зависит от ПЬЕЗО2, тесно связана с нейронами, которые имеют высокие уровни активности ПЬЕЗО2, что демонстрирует ее полезность не только в качестве маркера экспрессии ПЬЕЗО2 in vivo, но и его активность.

Исследователи использовали этот инструмент для идентификации ранее неописанного древовидного типа нейронов в уретре. Зависимость активности красителя позволила им продемонстрировать, что эти нейроны задействованы во время мочеиспускания. Мало что известно о важных сенсорных нейронах в нижних мочевыводящих путях, поэтому это демонстрирует полезность FM 1-43 как инструмента для поиска новых типов механосенсорных клеток и определения их функции.