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2020年10月19日，星期一

研究发现可以帮助我们知道何时排尿的基因

研究人员发现，一种名为PIEZO2的基因可以帮助我们感知膀胱何时充满，现在应该排尿了。以上是研究中使用的小鼠膀胱的一个例子。 Scripps研究人员研究所Patapoutian实验室

在美国国立卫生研究院（NIH）资助的一项涉及NIH的小鼠和患者的研究中 临床中心 在试验中，研究人员发现一种叫做PIEZO2的基因可能是导致我们每天通常感觉几次排尿的强烈冲动。研究结果发表在《自然》杂志上，表明当我们的膀胱已满并且需要排空时，该基因可以帮助身体上的至少两种不同类型的细胞。这些结果也扩大了在基因控制下的新发现感觉的范围。

排尿对我们的健康至关重要。这是我们身体处理废物的主要方式之一。我们展示了特定的基因和细胞如何在启动这一过程中发挥关键作用。” Ardem Patapoutian博士，加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的教授，该论文的高级作者说。 “我们希望这些结果能更详细地了解在健康和疾病条件下排尿的工作方式。”

当尿液产生时 肾脏提取废物和多余的水 从血液中传送到膀胱。随着时间的流逝，它会像气球一样充满并膨胀，使膀胱肌肉承受压力。然后，在某个时刻，身体感觉到自己已经达到极限，从而触发了排尿的冲动。

PIEZO2基因包含制备蛋白质的说明，该蛋白质在拉伸或挤压细胞时会被激活。在这项研究中，研究人员发现，天生具有PIEZO2基因缺陷的患者在感知膀胱充盈方面有困难，而小鼠实验表明该基因在此过程中起着两个关键作用。它可以帮助某些膀胱细胞调节扩张，同时还可以激发神经元将张力信号传递到神经系统的其他部位。

该研究是Patapoutian博士的团队与NIH实验室高级研究员Alex Chesler博士领导的NIH实验室研究人员之间的合作。 国家补充与综合健康中心 （NCCIH）和该论文的高级作者，以及美国国立卫生研究院（NIH）的高级研究员医学博士CarstenBönnemann 国立神经疾病与中风研究所 （NINDS）。

2010年，Patapoutian博士的团队 发现了PIEZO2 小鼠脑部肿瘤中，该基因与PIEZO1相似。在此之前，科学家仅从苍蝇，蠕虫和小鼠中了解到少数几个罕见的例子，这些例子中的基因帮助毛发皮肤细胞等组织感知形状和压力的变化。自发现以来，Patapoutian博士的团队和其他研究人员主要在小鼠中证明PIEZO2基因可能在整个人体中发挥许多作用，包括控制触摸，振动，疼痛和本体感觉的感觉，即对人体在太空中的潜意识。

PIEZO2基因可能有助于背根神经节神经元将完整的膀胱信号传递至大脑。上面是紫色的鼠标DRG的图片。 PIEZO2基因的颜色为浅蓝色。 Scripps研究人员研究所Patapoutian实验室

最近，Patapoutian博士和Chesler博士的团队一直在研究PIEZO2是否在排尿中起作用。

“有很多理由认为PIEZO2对排尿很重要。从理论上讲，它是用于其他内部感觉过程的压力传感器，因此很有意义。”

然后在2015年，取得了突破。美国国立卫生研究院的研究人员发现了天生具有PIEZO2基因突变的人。 初步评估 美国国立卫生研究院临床中心的这些PIEZO2缺陷个体中，有一些重复了小鼠的实验结果。他们没有本体感觉，也无法感觉到某种形式的触摸和疼痛。他们也有其他共同点。

“在对患者及其家属进行背景采访时，听到的消息真让我们感到震惊。几乎每个人都提到病人排尿有问题。小时候，他们在便盆训练方面遇到麻烦。他们经常有尿路感染。他们中的大多数人都遵循每天排尿的时间表，”医学博士Dimah Saade说道。 伯恩曼博士的团队 和该论文的作者。 “在看到一致的模式后，我们决定仔细观察。”

研究人员检查了病历，进行了超声波扫描，进行了问卷调查，并对12位5至43岁的患者及其家人进行了详细访谈。

几乎所有的患者都声称他们可以整天不需排尿，并且每天排尿的次数少于正常的五至六次。实际上，三名患者报告每天只去一次或两次。五名患者报告说，当他们最终感到确实有需要时，就会突然出现这种需求。 7名患者报告排尿困难。他们要么不得不等待它的发生，要么需要按下小腹使其开始。

“这些结果强烈表明PIEZO2在排尿中起作用，” Marshall博士说。 “我们想知道它如何做到这一点。”

在小鼠中进行的深入实验帮助他们解决了这个问题。

最初，研究人员发现PIEZO2基因在一些背根神经节（DRG）神经元中具有高活性，这些神经元从小鼠膀胱向大脑发送神经信号。在先进的实时成像系统的辅助下，他们发现，当老鼠的膀胱充满液体时，这些细胞就会活跃起来。他们还发现PIEZO2基因在一些“伞”细胞中被打开，这些细胞位于膀胱内部的细胞中。

“这些是了解PIEZO2在尿路何处起作用的最初线索。他们建议这可能有助于控制膀胱。”尼玛·基塔尼（Nima Ghitani）博士说 切斯勒博士的实验室 和该研究的作者。

接下来，他们发现从神经元和伞状细胞中删除该基因不仅降低了细胞对膀胱充盈的反应，而且还导致小鼠出现排尿问题。突变小鼠表现出一些失禁迹象，并且在笼子里随机排尿，而不是在对照组小鼠的角落里排尿。同时，突变的小鼠膀胱比正常人需要更多的液体和更大的压力来触发排尿，这让人想起了患者的报道。 

他们还发现，从两种细胞类型中删除该基因具有更长的持久作用。例如，突变型膀胱的肌肉比对照组的肌肉厚，表明失去了感觉，从而重塑了膀胱。

博内曼博士说：“神经学家一直都知道神经系统与膀胱控制之间在意识和自动水平上都有很强的联系。” “我们的患者以及小鼠模型的结果告诉我们，关键传感器PIEZO2的丢失如何深刻破坏正常膀胱控制背后的接线，最终重塑膀胱本身。”

最后，研究人员发现，从伞形细胞或DRG神经元中删除PIEZO2基因所产生的结果与同时从两种细胞类型中删除它所产生的结果相似。从任一细胞中消除该基因会延长小鼠感觉需要挤压膀胱之前所花费的时间，并且会增加每次挤压过程中施加的压力。

切斯勒博士说：“我们的结果表明，PIEZO2基因如何紧密协调排尿。” “这是我们对以下方面的理解的重大进步 互感 –或感觉到我们体内的状况。”

将来，研究人员将继续研究PIEZO2在排尿和其他感受性感官中的作用，同时还将探索其发现对数百万患有排尿控制问题的临床意义。

这些研究得到了壁画内研究的NINDS和NCCIH部门（NIH资助，NS105067, NS108439, DK121494），以及霍华德·休斯医学研究所。

NINDS i是美国大脑和神经系统研究的主要资助者。 NINDS的任务是寻求有关大脑和神经系统的基础知识，并利用该知识减轻神经系统疾病的负担。

关于国立卫生研究院（NIH）： 美国国立医学研究院（NIH）是美国的医学研究机构，包括27个研究所和中心，并且是美国卫生与公共服务部的一部分。 NIH是进行和支持基础，临床和转化医学研究的主要联邦机构，并且正在调查常见和罕见疾病的病因，治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息，请访问 www.nih.gov.

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