26.02.2014

Почему осязательные нейроны не растягиваются?

Гибкость и эластичность осязательных нервных клеток обеспечиваются сеткой из белка спектрина, благодаря которой клеточная мембрана не растягивается под действием механических сил и осязательные рецепторы могут выполнять свою работу, реагируя на малейшее давление.

Двигаясь, мы сгибаем руки, ноги, пальцы, наклоняем туловище, киваем головой и т. д. — и ничуть не задумываемся о том, что в этот момент происходит с нейронами. А ведь они должны были бы давно растянуться (если вообще не порваться в клочья), ибо их отростки постоянно то растягиваются, то сжимаются.

Но наши нервные клетки, по-видимому, никаких неудобств от этого не испытывают — а это значит, что у них есть некое приспособление, обеспечивающее эластичность и гибкость.

Всё дело в спектрине. Этот цитоскелетный белок выстилает внутреннюю поверхность клеточной мембраны, образуя что-то вроде сетки, которая обеспечивает гибкость клетке и помогает поддерживать форму. Спектриновая сетка, например, помогает «оставаться в форме» эритроцитам, протискивающимся через мелкие кровеносные сосуды. Однако у нейронов роль спектрина может быть даже шире, чем у остальных клеток.

Исследователи из Стэнфорда (США), опубликовавшие результаты своей работы в Nature Cell Biology, полагают, что именно спеткрин сохраняет некоторым рецепторам способность к восприятию внешнего раздражения.

Учёные обратили внимание на то, что нематоды Caenorhabditis elegans, которым вводили мутацию в спектрин, слабо реагировали на механические раздражители. Мутацию получали не все нервы, а лишь те, что отвечают за осязание. Такие нервные клетки реагируют на механическую деформацию, из-за которой у них в мембране открываются ионные каналы и запускается электрохимический импульс. Обычно нематоды на прикосновение реагируют довольно энергично, чего не наблюдалось у червей с мутацией в спектрине.

Роль спектрина удалось уточнить с помощью хитроумного метода: учёные использовали некий белковый фрагмент, который можно было вставлять в другие клеточные белки и который — что важно — светился синим, когда его растягивали (в обычном состоянии этот фрагмент светился жёлтым). Светящийся белковый участок вставили в обычный, немутантный спектрин, и в результате механочувствительные рецепторы «засияли» синим: спектрин растягивался.

Очевидно, без спектрина эти нейроны потеряли бы способность что-то чувствовать: их мембрана просто не могла бы постоянно возвращать себе прежнюю форму и реагировать на новое прикосновение.

Хотя опыты ставились только с нематодами и только с осязательными рецепторами, авторы работы полагают, что спектриновая сетка — универсальное приспособление, которое можно найти в любых нервных клетках и без которого нервные клетки просто не смогли бы работать.

Конечно, исходя из общих свойств спектрина и его роли в других клетках, можно было бы сделать такой вывод чисто умозрительно, но экспериментальные доказательства всё равно были нужны. И в дальнейшем таких доказательств, надо полагать, только прибавится — причём не без помощи этого остроумного метода с флюоресцентным белком, реагирующим на сжатие-растяжение.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru