Биологи обнаружили в лёгких датчики движения

Американские учёные показали, что растяжение мягких тканей дыхательной системы регистрируется рецепторами Piezo2. Работа этих рецепторов жизненно необходима для регуляции процессов дыхания. Об этом рассказывает статья, опубликованная в журнале Nature.

Чем глубже мы вдыхаем, тем больше растягиваются лёгкие и тем сильнее возникающие в них деформации. В крайней форме это можно наблюдать в рефлексе Геринга — Брейера, который вызывает непроизвольное торможение вдоха и стимулирует выдыхание при слишком сильном растяжении лёгких, способном повредить воздуховодные пути.

Ясно, что этот эффект создают некие механорецепторы, реагирующие на деформацию и передающие сигнал в дыхательные центры мозга по блуждающему нерву: его перерезание полностью блокирует рефлекс. Однако основу такой реакции удалось найти лишь в ходе совместного исследования, которое провёл гарвардский профессор Стивен Либерле (Stephen Liberles) и его коллега из Медицинского института Говарда Хьюза Ардем Патапутян (Ardem Patapoutian). Учёные предположили, что главную роль в регистрации растяжения лёгких играют Piezo2, широко встречающиеся в нашем организме механорецепторные белки. 

В самом деле, эксперименты показали, что ген, ответственный за выработку Piezo2, активен в нейронах нижнего и ярёмного ганглиев блуждающего нерва, а также в дорсальных корешковых ганглиях спинного мозга. В лёгких экспрессия гена Piezo2 происходит лишь в нейроэпителиальных тельцах — небольших скоплениях клеток, выполняющих сенсорные функции. 

Искусственное подавление производства Piezo2 в ярёмном ганглии и в спинном мозге мышей вело к быстрой гибели новорождённых животных от асфиксии. Та же процедура в нижнем ганглии блуждающего нерва имела не такой заметный эффект: мыши доживали до взрослого состояния, хотя и демонстрировали явно нарушенную регуляцию дыхания. И наоборот, оптогенетическая стимуляция производства Piezo2 в нейронах "генномодифицированной" линии мышей вызывала автоматическую остановку дыхания, как при срабатывании рефлекса Геринга — Брейера. 

Всё это позволило учёным заявить об обнаружении ключевых систем механизма, регистрирующего растяжение лёгких и участвующего в регуляции дыхания. Работа рецепторов Piezo2 жизненно важна и в обычных обстоятельствах, и в экстремальных, как в случае с рефлексом Геринга — Брейера, или в момент рождения, когда лёгкие освобождаются от жидкости и впервые наполняются воздухом.