Ученые нашли «главный переключатель» мочеиспускания в мозге

Вы когда-нибудь задумывались, как мозг управляет таким простым, на первый взгляд, процессом, как поход в туалет? Оказывается, за этим стоит сложная координация между мышцами мочевого пузыря и сфинктером. Ученые из Китая обнаружили особый тип клеток мозга, который работает как главный дирижер этого процесса. Результаты опубликованы в престижном журнале eLife.

Что такое мочеиспускание и почему оно может нарушаться?

Мочевой пузырь — это мышечный мешок, который расслабляется, чтобы наполниться мочой, и сокращается, чтобы ее вытолкнуть. Наружный сфинктер — это «заслонка», которая открывается только в нужный момент. Если их работа нарушается, возникают проблемы: недержание, частые позывы или, наоборот, задержка мочи. Это серьезно снижает качество жизни.

До сих пор ученые знали отдельные нервные пути, управляющие пузырем и сфинктером, но не понимали, где находится центр, координирующий их совместную работу.

Ключевое открытие: клетки-координаторы

Исследователи под руководством Xing Li (Гуансийский университет) и Xiaowei Chen (Третий военно-медицинский университет) сосредоточились на области мозга под названием мостовой центр мочеиспускания (pontine micturition centre, PMC), также известном как ядро Баррингтона. Они изучали активность нейронов у мышей во время мочеиспускания с помощью новейших методов визуализации.

Выяснилось, что подгруппа клеток, которые имеют рецепторы к эстрогену (их назвали PMCESR1+), напрямую связана с опорожнением мочевого пузыря. Чем активнее были эти клетки, тем сильнее сокращался пузырь.

Эксперименты: блокировка и активация

Когда ученые блокировали активность PMCESR1+ клеток, мочеиспускание у мышей прекращалось мгновенно. Количество выделяемой мочи резко падало. И наоборот: если искусственно активировать эти клетки светом (метод оптогенетики), мочеиспускание происходило в 100% случаев.

Это говорит о том, что PMCESR1+ клетки работают как надежный выключатель: они могут запустить процесс или остановить его по команде.

Координация пузыря и сфинктера

Чтобы проверить, могут ли эти клетки управлять пузырем и сфинктером по отдельности, ученые перерезали нервы, идущие к сфинктеру. Оказалось, что контроль над пузырем сохранялся. То же самое было, когда отключали связь с пузырем — сфинктер продолжал подчиняться PMCESR1+ клеткам.

Но главный вопрос: могут ли они координировать оба действия одновременно? Для этого ученые записывали давление в пузыре и активность мышц сфинктера. Оказалось, что последовательность событий (сначала рост давления в пузыре, затем открытие сфинктера) была одинаковой как при естественном мочеиспускании, так и при искусственной активации PMCESR1+ клеток. Значит, эти клетки задают точный тайминг.

Что это значит для нас?

Открытие показывает, что небольшая группа нейронов в мозге способна инициировать и останавливать мочеиспускание с 100% точностью, когда это необходимо. Например, чтобы выпустить немного мочи для метки у животных или чтобы человек мог собрать анализ в маленькую баночку.

«Хотя в идеальном контроле мочеиспускания участвуют и другие клетки, наше открытие ключевой роли PMCESR1+ в координации пузыря и сфинктера поможет разработать новые методы лечения нарушений мочеиспускания, вызванных травмами мозга, спинного мозга или повреждением периферических нервов», — говорит Xiaowei Chen.

Проще говоря, ученые нашли «кнопку», которая управляет процессом. Теперь можно искать способы «нажимать» на нее правильно, чтобы помочь людям с проблемами мочевого пузыря.