Как сокращения матки регулируются растяжением и давлением во время родов

Новости сегодня - Как сокращения матки регулируются растяжением и давлением во время родов

Когда начинаются роды, матка должна координировать ритмичные, синхронные сокращения для безопасного рождения ребёнка. Хотя такие гормоны, как прогестерон и окситоцин, играют ключевую роль в этом процессе, учёные давно подозревали, что физические силы — в данном случае растяжения и давления, сопровождающие беременность и роды, — также играют свою роль.

Новое исследование Scripps Research, опубликованное в журнале Science , раскрывает, как матка воспринимает эти воздействия и реагирует на них на молекулярном уровне. Результаты могут помочь учёным лучше понять биологические причины таких состояний, как задержка родов и преждевременные роды , и направить дальнейшие усилия по разработке методов лечения, улучшающих охрану материнства.

«По мере роста плода матка значительно расширяется, и эти физические силы достигают своего пика во время родов», — говорит старший автор Ардем Патапутян, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и заведующий кафедрой нейробиологии в исследовательском центре Scripps Research, финансируемой президентом США.

«Наше исследование показывает, что организм использует специальные датчики давления для интерпретации этих сигналов и перевода их в скоординированную мышечную активность ».

Патапутян разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2021 года за открытие сенсоров, позволяющих клеткам распознавать прикосновения и давление. Эти сенсоры представляют собой специализированные ионные каналы, образованные белками PIEZO1 и PIEZO2, которые помогают организму распознавать физическую силу и реагировать на неё.

Как датчики давления управляют родовыми схватками

В этом новом исследовании Патапутиан и его команда обнаружили, что эти два белка также играют различные, взаимодополняющие роли во время родов: PIEZO1 в основном активен в гладких мышцах матки, воспринимая давление по мере нарастания сокращений, в то время как PIEZO2 находится в чувствительных нервах шейки матки и влагалища, где он активируется растяжением опускающегося плода и усиливает сокращения матки посредством нервного рефлекса.

Работая вместе, белки преобразуют физическое растяжение и давление в электрические и химические сигналы, которые помогают матке сокращаться в скоординированном ритме. Каждый из них может частично компенсировать действие другого, обеспечивая продолжение родов даже при нарушении одного из путей.

Используя мышиные модели, исследовательская группа выборочно удалила PIEZO1 и PIEZO2 либо из матки, либо из чувствительных нервов, окружающих шейку матки и влагалище. Датчики давления, имплантированные беременным мышам, регистрировали силу и ритм схваток во время естественных родов.

У мышей, у которых отсутствовали оба белка, наблюдалось сниженное давление в матке и задержка родов, что указывает на то, что сенсорные системы, основанные на гладких мышцах и нервах, работают согласованно, и что потеря обоих путей существенно ухудшает родовую деятельность.

Клеточная координация и ее значение для человека

Дальнейший анализ показал, что активность PIEZO регулирует экспрессию коннексина 43, белка, формирующего щелевые контакты: микроскопические каналы, соединяющие соседние гладкомышечные клетки, благодаря чему они сокращаются синхронно. Без сигнала PIEZO уровень коннексина 43 падал, и координация между гладкомышечными клетками нарушалась.

«Коннексин 43 — это связующее звено, которое позволяет всем мышечным клеткам действовать согласованно», — говорит первый автор исследования Юньсяо Чжан, научный сотрудник лаборатории Патапутяна. «Когда эта связь ослабевает, сокращения теряют силу».

Кроме того, образцы тканей матки человека показали сходные паттерны экспрессии PIEZO1 и PIEZO2 с таковыми у мышей, что позволяет предположить наличие аналогичного механизма восприятия силы у людей. Это может помочь объяснить некоторые осложнения в родах, такие как слабые или нерегулярные схватки, которые затягивают роды.

В совокупности полученные результаты согласуются с клиническими наблюдениями, согласно которым полная блокада сенсорных нервов приводит к затяжным родам.

«В клинической практике эпидуральную анестезию применяют в тщательно контролируемых дозах, поскольку полная блокировка чувствительных нервов может значительно затянуть роды», — отмечает Чжан.

«Наши данные отражают этот феномен: когда мы удалили сенсорный путь PIEZO2, сокращения ослабли, что позволяет предположить, что некая нервная обратная связь стимулирует роды».

Потенциал новых методов лечения родов

Результаты исследования исследовательской группы открывают возможности для более совершенных подходов к ведению родов и обезболиванию. Если учёные смогут идентифицировать молекулы, безопасно модулирующие активность пьезоэлектрических устройств, однажды они смогут ослаблять или усиливать сокращения матки по мере необходимости.

Для матерей с риском преждевременных родов блокатор PIEZO1, если он будет разработан, замедляющий сокращения матки, может дополнить существующие препараты, расслабляющие мышечную ткань за счёт ограничения поступления кальция в клетки. И наоборот, препарат, активирующий каналы PIEZO, может способствовать усилению сокращений при замерших родах.

Хотя подобные клинические применения пока ещё далеки от реальности, фундаментальная наука продолжает формироваться. В настоящее время исследовательская группа изучает, как сигналы PIEZO взаимодействуют с гормональными путями, регулирующими беременность.

Гормональное взаимодействие и будущие направления исследований

Предыдущие исследования показали, что прогестерон — гормон, отвечающий за расслабление матки во время беременности — может подавлять экспрессию коннексина 43 даже при активности каналов PIEZO, предотвращая преждевременные схватки. Когда уровень прогестерона падает ближе к сроку, кальциевые сигналы, инициируемые PIEZO, могут способствовать запуску цепочки биологических процессов, приводящих к родам.

«ПЬЕЗО-каналы и гормональные сигналы — это две стороны одной системы», — отмечает Чжан. «Гормоны задают тон, а датчики силы помогают определить, когда и насколько сильно сокращается матка».

В будущем исследования будут направлены на более глубокое изучение задействованных нервных путей, поскольку не все сенсорные волокна вокруг матки содержат PIEZO2. Некоторые из них могут реагировать на другие стимулы и служить резервными при отсутствии PIEZO2. Понимание того, какие сенсорные нервы стимулируют роды, а какие передают боль, может в конечном итоге привести к разработке более точных методов обезболивания, не замедляющих роды.

На данный момент результаты исследования показывают, что способность организма ощущать силу не ограничивается осязанием или равновесием — она также имеет жизненно важное значение для одного из самых фундаментальных биологических событий в жизни.

«Роды — это процесс, где координация и синхронность играют решающую роль», — говорит Патапутян. «Сейчас мы начинаем понимать, как матка действует одновременно как мышца и метроном, обеспечивая соответствие родов собственному ритму организма».

Новости партнеров: