Ученые определили датчик, лежащий в основе механического зуда

Ученые из Scripps Research определили белок в сенсорных нервах, который работает как ключевой детектор зуда, в частности, «механического» раздражителя зуда от ползающих насекомых, волокон шерсти или других раздражающих объектов, которые касаются кожи.


Открытие, опубликованное 22 июня 2022 г. Природа, является первой идентификацией а механического зуда, а не зуда, вызванного химическим воздействием. Это может привести к улучшению лечения зудящих состояний, таких как экзема и псориаз.

«Эти результаты помогают нам разобраться в сложности ощущения зуда и позволяют предположить, что ингибиторы PIEZO1 могут быть очень полезны в клиническом отношении», — говорит старший автор исследования Ардем Патапутян, доктор медицинских наук, профессор кафедры неврологии Scripps Research и Медицинского института Говарда Хьюза. следователь.

Зуд — это особое ощущение со своей собственной нервной схемой и эволюционной целью, которое, вероятно, предупреждает организмы о потенциально вредных химических веществах, насекомых и паразитах. Исследователи за последнее десятилетие или около того идентифицировали специфичные для зуда подмножества спинномозговых нейронов, которые протягивают нервные волокна в кожу и чувствительны к химическим триггерам зуда, таким как медиатор аллергии гистамин. Но до сих пор относительно мало что известно о механизмах механического зуда.

Роль PIEZO1 в механическом зуде была неожиданной. Патапутян получил часть прошлогодней Нобелевской премии по медицине и физиологии за новаторское исследование в своей лаборатории PIEZO1 и родственного ему белка PIEZO2. Эти уникальные ионные каналы «механосенсора» в форме пропеллера встроены во внешние мембраны многих типов клеток. Они активируются при механическом искажении, открывая свои ионные каналы и вызывая различные последующие события. С 2010 года Патапутян и его коллеги показали, что PIEZO2 является ключевым механосенсором для легкого прикосновения, ощущения положения тела и конечностей, а также позывов к мочеиспусканию — и все это через нервы в различных тканях и органах. Напротив, исследователи обнаружили, что PIEZO1 выполняет множество несенсорных функций по всему телу, например, в кровеносных сосудах и красных кровяных тельцах.

В то время как их первоначальные исследования показали, что PIEZO1 не экспрессируется в сенсорных нейронах, другие недавние исследования показали, что он экспрессируется на низких уровнях в некоторых подмножествах этих нейронов. В новом исследовании Патапутян и его команда, включая первого автора исследования Роуз Хилл, доктора философии, научного сотрудника с докторской степенью, продолжили это удивительное открытие.

В экспериментах на мышах они подтвердили, что PIEZO1 экспрессируется и, по-видимому, является функциональным, механически чувствительным к давлению белком ионного канала в двух разных типах сенсорных нейронов, которые уже были вовлечены в химический зуд. Мыши с гиперактивной формой PIEZO1 были заметно более чувствительны к ощущениям зуда. Напротив, мыши, у которых в сенсорных нейронах отсутствовал PIEZO1, гораздо меньше царапали себя при стимуляции кожи нитями, которые обычно вызывают сильный зуд. Исследователи также показали, что соединение, блокирующее PIEZO1, облегчает царапанье у мышей с эквивалентом экземы.

«Мы действительно наблюдали резкое влияние этого соединения на зуд, и хотя оно не было достаточно специфичным против PIEZO1, чтобы превратиться в лекарство, мы надеемся в конечном итоге разработать гораздо более специфичное для PIEZO1 соединение для лечения зуда», — говорит Хилл.

Любопытно, что отсутствие или усиление активности PIEZO1 у мышей вызывало, по крайней мере, небольшое уменьшение или увеличение расчесов из-за химический триггеры зуда, такие как гистамин, что означает, что механические и химические сигналы зуда действительно передаются в некоторых случаях одними и теми же сенсорными нейронами.