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憋尿的感覺是怎麼來的?


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水喝多了就要上廁所,這是如此的天經地義。然而,我們為何能及時感知到自然的呼喚?對於背後的機理,科學家們知道得並不多。今日於《自然》雜志在線發表的一篇論文,則揭開了背後的奧秘。

本研究的通訊作者之一Ardem Patapoutian教授任職於加州的Scripps研究所。2010年,他的團隊發現了PIEZO1和PIEZO2兩種蛋白。在不少組織中,這兩種蛋白能感知機械力的變化。與其他具有類似功能的蛋白一樣,PIEZO1和PIEZO2都是離子通道蛋白。當感覺到相應的刺激後,這些蛋白就會讓一系列離子進入細胞,產生反應。對於這兩種蛋白來說,激活它們所需的刺激,正是細胞膜「拉拽」過程中產生的機械力。

在這篇論文裏,科學家們通過調查發現,那些缺乏PIEZO2的個體會出現種種感知上的缺陷,這也包括無法感覺到膀胱的充盈。為了避免小便失禁,他們不得不為自己的排尿設定時間表。即便如此,由於缺乏感覺,他們每次排尿也難以清空膀胱裏殘留的尿液。

缺失PIEZO2的患者日常可能遇到各種排尿問題,表格中灰色代表無病理性,其他色塊代表不同嚴重程度的病理評分

基於這一觀察結果,研究人員們設計了後續的實驗。首先,他們在小鼠中觀察到了類似的現象——小鼠膀胱的感覺神經元和傘細胞(一類上皮細胞)裏,就使用了PEIZO2蛋白來感知膀胱所受的力。正常情況下,當膀胱充盈時,小鼠的神經元就會不斷發出信號。而當缺失PEIZO2蛋白時,這些神經元就會變得非常沉默。

「誰能想到讓我們擁有觸覺的機械力感知蛋白,還能警告我們膀胱滿了呢?」 Patapoutian教授說道。

小鼠膀胱的感覺神經元(洋紅色)表達機械感受器PEIZO2蛋白(青色)

此外,研究人員們還觀察到當小鼠的尿路缺乏PIEZO2時,其控制排尿的肌肉也無法正常出現排尿反射。Scripps研究所的新聞稿提到,小鼠中的這些現象,可能也存在於人類中。也就是說,PEIZO2蛋白可能既參與到了膀胱對於充盈的感知,也參與到了排尿反射之中。

未來,研究人員們計劃進一步研究感覺神經元和傘細胞兩者的功能有無差異,以及它們之間如何傳遞信號。另外從目前的結果看,缺乏PEIZO2的小鼠雖然存在排尿缺陷,但最終仍然沒有失去排尿功能,這表明還有其他感知蛋白也參與其中。為此,PEIZO2的親戚——PEIZO1蛋白也會是科學家們的未來研究對象。


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