你怎么知道要尿尿了?其实很不简单
2020-10-30 00:50:40  出处:蝌蚪五线谱  作者:石云雷 编辑:上方文Q     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

虽然婴幼儿时期经常尿床,但稍微长大一点后,我们就会认为尿失禁是件很羞耻的事,但对于一些特别的病人来说,这种情况根本无法避免,这是因为他们的膀胱无法感受尿压。

令人惊讶的是,负责感受这种压力的蛋白质(PIEZO2)在身体的多个部位都存在,用于感知皮肤受到的外压、肌肉之间的拉力、呼吸时的空气压以及血压,并时刻向脊髓和大脑输送信息。

这些罕见的病例也为我们打开了人体的另一面——复杂的无意识行为。

排尿并不“简单”

当你感觉到膀胱微微膨胀,一股熟悉的感觉从那里传来,提醒你该去一个熟悉的地方走一趟了。

但如果你正处于聚精会神的工作或学习状态,不愿意分神,你的高级神经中枢或能帮你暂时抑制这一冲动,但绷紧的膀胱会一直提醒你,直至你去了一趟该去的地方。

正常情况下,我们一天内会重复这一过程至少5-6次。

人类在婴儿时期,由于神经系统的发育不全,会无法控制小便反应,但当年龄稍微增长后,这一情况几乎能完全避免。

相关的生理学理论,也能很好地解释这一现象,即排尿反应只是一个简单的脊髓反射反应。

但实际上,人体感知和控制排尿的过程并不简单,这一过程需要一些高级的中枢神经系统如大脑皮层和脑干的参与,并且直到人成年时它们才会发育完全。

还有一些研究和调查显示,由于压力、药物副作用、怀孕和衰老等因素的影响,尿失禁或成为了困扰成年人的一个普遍问题。

这些让人十分尴尬的情况,提示着一个问题:我们对排尿的生理学认识,可能还比较粗糙。

例如2018年一项发表于《自然·神经科学》的研究就发现了与排尿过程直接相关的、存在于脑干巴林顿核上的一簇新的神经元。当激活这些神经时,苏醒或者睡着的动物都会产生排尿行为。

除此之外,我们也并不了解膀胱在前期感受尿压的神经机制,而一些科学家正在从一种罕见的病例中获得启示。

失控的无意识行为

2015年,霍华德·休斯医学研究所的阿德姆·帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)和NIH的科学家对包括萨娜(Sana)在内的一些特殊的病人,进行了一项特别的实验。

他们先指导萨娜在睁眼时,触碰自己面前的球和自己的鼻子,随后要求她在闭眼时重复这一动作。

但是,萨娜无法完成这一动作。一旦看不见,她似乎就马上忘记了球。

更奇怪的是,她有几次完全忘记了自己鼻子的位置。

这一问题在这些病人中普遍存在,除此之外,研究人员发现他们无法控制排尿,会患有尿路感染等疾病。

你怎么知道要尿尿了?其实很不简单
NIH测试的首位PIEZO2基因缺陷患者

基于实验结果,研究人员认为他们丧失了本体感觉(Proprioception,也有科学家称其为第六感),这是一种无意识的感觉,它几乎无时无刻都伴随着我们,能帮助我们感知身体所处位置、移动和行为。

对于这些患者来说,由于一个特殊的基因突变(PIEZO2基因),他们肌肉纺锤体纤维的神经末梢失去了一类感知压力的蛋白,也就是PIEZO2蛋白。

因此,这些纤维无法将记录和传递肌肉拉伸的信息,输到给他们的脊髓。

在正常情况下,身体里的所有肌肉时时刻刻都在向脊髓传递这样的讯息。除了严重的肌肉、神经和大脑损伤情况下,一个人在喝醉或机体某些部位麻痹时,也会暂时性地丧失本体感觉。

此外,衰老也会影响人们的本体感觉。

早在2010年,帕塔普蒂安等人就开始了PIEZO基因的研究。

当时,他们发现了患有脑瘤的小鼠中两个基因PIEZO1和PIEZO2的突变,首次证实这类基因在整个身体感知触觉、震动、疼痛甚至本体感知中,都具有重要作用。

这无疑与在这些患者中观察到的现象吻合了。但是,他们在排尿上遇到的问题,又该如何解释呢?Patapoutian等早就怀疑PIEZO2基因了。

最近,他们在《自然》杂志上发表了这一研究结果,揭示了导致他们尿失禁的原因。

基于之前的观察,他们首先对12位PIEZO2基因缺陷的参与者,进行了问卷调查。

他们发现,这些参与者存在排尿功能障碍,比如排尿的频率很低,一天只有1-2次。大多数人在一整天的时间内,都不会有想要排尿的感觉,但很多人都出现了急迫尿失禁,一些人会出现夜遗尿,还有一些人在笑、咳嗽和身体姿势改变时,出现尿失禁。

你怎么知道要尿尿了?其实很不简单
小鼠的膀胱解剖图。图片来源:Courtesy of Patapoutian lab, Scripps Researcher Institute, La Jolla, CA.

这些现象显示PIEZO2蛋白在控制人体排尿中,或具有关键性的作用。通过小鼠实验,研究人员发现PIEZO2蛋白在下尿路(包括膀胱和尿道)的伞状细胞和神经细胞中均有表达。

PIEZO2蛋白也称为机械力敏感性离子通道蛋白,能将机械力转化为电信号,并通过神经元将信号传给大脑。

当尿液在膀胱中富集时,它能感受低水平的膀胱压力,将信号传到脊髓,后者就能继续向上传递神经信号。而在排尿时,PIEZO2蛋白能直接刺激后续的排尿过程。

因此,当这一基因被敲除后,小鼠无法实现正常的排尿反应。除了PIEZO2蛋白之外,PIEZO1蛋白也在下尿路中广泛表达,在控制膀胱的伸缩中具有部分作用。

“我们的研究结果显示,PIEZO2基因能紧密地协调排尿过程,”文章的通讯作者Chesler博士说,“这项研究对于我们理解身体如何感知体内的活动,具有重要的意义。”后续,他们会继续研究PIEZO2蛋白在排尿和其他内感受过程中的作用,同时探究这一发现对数百万排尿障碍患者的临床意义。

遍布全身的机械力感受器

近年来,很多科学家都被PIEZO1/PIEZO2蛋白质所吸引,在这一方向上进行了许多研究。

除了在膀胱细胞中表达,它们在人皮肤表皮下的梅克尔细胞-神经元复合体(Merkel cell-neurite complexes)、肺部的神经上皮小体以及在肠道分布的肠嗜铬细胞均有存在。它们能帮助机体在无意识的条件下,感知机械力并作出反应,能协助维持人体的正常功能的行使。

2016年,《自然》发表了一篇文章就解释了为什么自发呼吸时,肺部不会出现过度吸气的现象。

早期一些研究认为多种动物(包括人类)中存在肺牵张反射(Hering-Breuer reflex),它能阻止吸入过量气体,避免肺部损伤。但是,就像排尿一样,这个理论也并不完整。

研究人员发现,当肺部神经上皮小体(NEB)无法表达PIEZO2蛋白时,新生小鼠会吸入过度的空气而死亡。PIEZO2蛋白具有调控呼吸的作用。

《科学》也在2018年发表了一项研究补充了此前认为的调节血压的稳态压力反射(homeostatic baroreflex),表示在血管中对机械力敏感的分子正是PIEZO1和PIEZO2蛋白,它们能帮助调节血压。

机械力在人体中无处不在,而在这些地方如果没有感知机械力的蛋白,例如PIEZO2蛋白,很可能就不会没有生命。毕竟一个完整的细胞也需要蛋白质来感知细胞膜的压力,以防止吸水涨破。

正是这些罕见的病例,为我们揭开了隐藏在人体的无意识行为中或背面的生理现象的一角。

或许不久之后,还会出现更多关于这类基因的研究,让我们更深入、细致地了解人体的运转,但这些将得益于许多科学家对一个粗糙的生理现象的持续性研究。

或许文章会让你有个疑问,这些缺乏PIEZO2基因的人是如何存活下来的?

机体在损失一种蛋白后,可能会采取另外一些代偿性措施。除PIEZO2蛋白之外,身体中还能表达其他的机械力感应受体。

此外,上述的研究主要还是在小鼠上的研究。

但一个无法忽略的事实是,这种病例极其罕见,NIH也只发现了18个患者。

你怎么知道要尿尿了?其实很不简单

图片来源:Pixabay

参考链接:

https://www.ninds.nih.gov/News-Events/News-and-Press-Releases/Press-Releases/Study-discovers-gene-helps-us-know-time-to-urinate

https://www.vox.com/the-highlight/2019/11/22/20920762/proprioception-sixth-sense

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2830-7

- THE END -

#生科医学#尿

原文链接:蝌蚪五线谱 责任编辑:上方文Q

文章价值打分
当前文章打分0 分,共有0人打分
文章观点支持

+0
+0

  • 关注我们

驱动之家 关注驱动之家 微信公众号,每日及时查 看最新手机、电脑、汽车、智能硬件信息
  • 微博

    微博:快科技2018

    快科技(原驱动之家)官方微博
  • 今日头条

    今日头条:快科技

    带来硬件软件、手机数码最快资讯!
  • 抖音

    抖音:快科技 (1770017824)

    科技快讯、手机开箱、产品体验、应用推荐...