Откуда легкие знают, что пора выдыхать? Ответ есть!
Мы дышим не задумываясь о том, когда пора начать и закончить втягивать воздух. За нас об этом «думает» спинной мозг. А сигнал о том, что пора заканчивать вдох, ему подает мембранный белок Piezo2, выяснили ученые.
Группа Патапутяна вывела несколько групп мышей с модифицированным геномом. В одной группе белок Piezo2 не вырабатывали нервные узлы, отправляющие сигналы от легких к мозгу, а в другой белка не хватало в клетках нижнего вагусного (нодозного) ганглия, который находится в первом шейном позвонке и служит связующим звеном в цепочке коммуникации между легкими и мозгом.
Новорожденные мышата из первой группы не протянули и суток. Во второй группе животные дожили до полового созревания, но у них не работал Рефлекс Геринга — Брейера, который контролирует глубину и частоту дыхания и может спасти в случае гипервентиляции легких.
Белок Piezo2 формирует в мембранах альвеол отверстия, которые деформируются, когда альвеолы наполняются воздухом. Как только происходит деформация, в мозг отправляется сигнал о том, что пора бы прекратить втягивать воздух. Пока сигнальный путь Piezo2 изучили только в мышах, но есть основания полагать, что он работает и в человеческом организме. Если это так, изучение его состава и поведения может помочь лечить болезни дыхательных путей. Возможно, этот же белок участвует в регулировании других механических процессов в организме — например, помогает мозгу понять, что желудок растянулся от пищи, или что наполнен мочевой пузырь.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.