Немецкие нейробиологи погрузились в особенности физиологии сенсорной чувствительности еще глубже. Им удалось идентифицировать белок, который позволяет тактильным рецепторам – тельцам Мейснера – распознавать прикосновения и обеспечивать нормальную сенсорную чувствительность кончиков пальцев, поверхностей губ, стоп, век, сосков и половых органов. Подробности работы опубликованы в журнале Nature Neuroscience.
Срез участка кожи без волосяного покрова. В квадрат заключено тельце Мейснера. Credit: Lewin Lab, MDC
Научная группа под руководством профессора Гэри Левина (Gary Lewin) из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка Ассоциации Гельмгольца занимается чувствительностью уже много лет. Ранее, изучая синдром Ушера (генетическое заболевание, при котором развиваются сенсорная тугоухость и пигментный ретинит с потерей зрения), ученые обратили внимание также на ослабление сенсорной чувствительности. Мутации, характерные для синдрома, иногда поражают и ген белка USH2A. Как выяснилось, в этой ситуации пациенты теряют чувствительность к легкой вибрации и другим слабым прикосновениям.
Однако, почему именно у пациентов с мутацией в гене белка USH2A наступают подобные нарушения, исследователи не понимали. В рамках нынешней работы они решили избавиться от этого пробела. Для этого они использовали мышей нормальный и мутантных – лишенный белка USH2A. Животные модели показали, что у них наблюдается то же самое, что и у пациентов с мутацией – сохраняются ощущения легкой боли и слабого повышения температуры, но чувствительность к слабым прикосновениям пропадает.
С помощью флуоресцентной микроскопии с использованием специфических биомаркеров к белку исследователи установили, что он вырабатывается тельцами Мейснера – нервными окончаниями миелинизированного нервного волокна, которые тесно переплетены с глиальными клетками и заключены в соединительнотканную капсулу. Такие нервные окончания называются инкапсулированными. Тельца Мейснера были открыты в середине XIX века немецким гистологом Георгом Мейснером, но до сих пор их функция не была окончательно исследована.
Тельце Мейснера под большим увеличением, окрашено с использованием флуоресцентных биомаркеров. Зеленым мечен белок USH2A, красным – нервные окончания аксона. Credit: Lewin Lab, MDC
Что интересно, белок производился не самими нервными клетками, как предполагали ученые, а глией, подобной шванновским клеткам. Причем, USH2A довольно велик по сравнению с молекулами других внутриклеточных белков, и потому он находится во внеклеточном матриксе клеток тельца, то есть «плавает» между ними. Поскольку чувствительность к слабым прикосновениям снижается, когда белок отсутствует, авторы предполагают, что он служит физическим соединителем, помогая передавать вибрации с внешней стороны кончика пальца к нервному окончанию внутри тельца.
Таким образом, стало ясно, почему именно тельца Мейснера в большей степени ответственны за тонкую чувствительность. Сейчас команда активно исследует эту находку и хочет установить, с какими другими элементами взаимодействует белок. Причем, в экспериментах участвуют и добровольцы синдромом Ушера (за все время исследования сквозь них прошло более сотни человек). Новые данные помогут не просто уточнить учебники по нейрофизиологии, но и помочь подобным пациентам.
Текст: Анна Хоружая
USH2A is a Meissner’s corpuscle protein necessary for normal vibration sensing in mice and humans by Gary R. Lewin et al in Nature Neuroscience. Published December 2020.
https://doi.org/10.1038/s41593-020-00751-y
