Успешное завершение родов зависит от способности матки производить сильные и скоординированные сокращения. Долгое время считалось, что этот процесс контролируется исключительно гормонами, такими как окситоцин. Однако новое исследование ученых из Scripps Research, опубликованное в журнале «Science», показывает, как матка на молекулярном уровне «ощущает» физические силы – растяжение и давление – и реагирует на них, запуская родовой процесс.
В центре открытия находятся особые белки-сенсоры PIEZO1 и PIEZO2. За их идентификацию ведущий автор исследования Ардем Патапутян был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2021 году. Эти белки представляют собой ионные каналы, которые позволяют клеткам реагировать на механическое воздействие. В процессе родов они выполняют разные, но взаимодополняющие задачи. PIEZO1 находится в гладкой мускулатуре матки и реагирует на возрастающее давление во время схваток. PIEZO2, в свою очередь, расположен в чувствительных нервах шейки матки и влагалища и активируется при их растяжении, посылая в мозг сигнал для усиления сокращений.
Чтобы проверить значимость этих сенсоров, команда провела эксперименты на мышах, у которых белки PIEZO были выборочно «отключены» либо в мышцах матки, либо в окружающих ее нервах. Оказалось, что при отсутствии обоих типов белков роды у мышей протекали со значительно более слабыми схватками и существенной задержкой. Это доказывает, что мышечная и нервная системы чувствительности работают сообща, обеспечивая нормальное течение родов. Если один из путей нарушен, другой может частично его компенсировать, но при отказе обоих механизмов процесс серьезно затрудняется.
Дальнейший анализ показал, что активность PIEZO регулирует уровень белка коннексина 43. Этот белок формирует так называемые щелевые контакты – микроскопические каналы, соединяющие соседние мышечные клетки. «Коннексин 43 – это своего рода проводка, которая позволяет всем мышечным клеткам действовать согласованно», – поясняет первый автор работы Юньсяо Чжан. Когда сигналы от PIEZO ослабевают, уровень коннексина падает, и сокращения теряют свою силу и координацию.
Исследование образцов тканей матки человека показало схожую картину распределения PIEZO1 и PIEZO2, что говорит о наличии аналогичной системы и у людей. Это может объяснить проблемы со слабой или нерегулярной родовой деятельностью. Результаты также согласуются с клиническими наблюдениями: полная блокада чувствительных нервов с помощью эпидуральной анестезии может замедлять роды. «Когда мы удаляли нервный путь PIEZO2 у мышей, схватки ослабевали, подтверждая, что обратная связь от нервов способствует родовому процессу», – отмечает Чжан.
Открытие открывает путь к созданию более целенаправленных методов управления родами. В будущем могут появиться препараты, способные избирательно активировать или блокировать PIEZO-каналы. Например, блокаторы PIEZO1 могли бы использоваться для предотвращения преждевременных родов, а их активаторы – для стимуляции ослабленных схваток. Хотя до клинического применения еще далеко, понимание фундаментальных механизмов уже закладывает основу для медицины будущего.
Исследователи также изучают, как механические сенсоры взаимодействуют с гормональной системой. Известно, что гормон прогестерон, поддерживающий беременность, подавляет выработку коннексина 43, предотвращая преждевременные сокращения. Когда уровень прогестерона падает в конце беременности, сигналы от PIEZO-каналов помогают запустить роды. Таким образом, гормоны «готовят сцену», а физические датчики определяют, когда и с какой силой матка начнет сокращаться, превращаясь, по словам ученых, из простого мускула в точный метроном, задающий ритм новой жизни.
