Eine Studie von Wissenschaftlern am Scripps Research Institute geführt ( TSRI )
Die " gentle touch" Empfindungen, die die Transport Schlaganfall eines Fingers , die Feinstruktur von etwas ergriffen und das Licht, Druck einer Brise auf der Haut werden uns von Nerven, die häufig gegen spezielle Hautzellen , den Merkel-Zellen beenden gebracht . Rolle, die diese Hautzellen in Kontakt Sensation ist seit langem in der Wissenschaft diskutiert. Die neue Studie legt jedoch nahe, eine Dual- Sensor- System, das die Merkel -Zelle und eine zugehörige Nervenende in Berührungsempfindlichkeit.
" In dieser langen Debatte über die Rolle der Merkel-Zellen , scheint es, dass die beiden Lager waren recht", sagte der leitende Autor der Studie Ardem Patapoutian , ein Howard Hughes Medical Institute ( HHMI ) Investigator und Professor an TSRI die Dorris Zentrum für Neurowissenschaften und Abteilung Molekulare
Der Bericht wird in einer Online-Vorabveröffentlichungder Natur.
Sogar die leichten Druck eines Hemdes auf der Haut oder einer Brise auf der Haut - Neben der Aufklärung der Säugetier Tastsinn , dessen Mechanismen bis vor kurzem waren dunkel, könnten die Ergebnisse Relevanz für bestimmte Schmerzsyndromen , in dem Berührungsempfindungen auslösen Schmerzen .
"Touch und Schmerzen gehören eng zusammen ", sagte Patapoutian ", und so sollte uns die Charakterisierung dieser Mechanismen Touch helfen, Schmerzen besser zu verstehen."
Das Öffnen des Durchfluss
Die Entdeckung kommt vier Jahre nach der Patapoutian Labor identifizierten ein Protein namens Piezo2 als mechanisch aktiviert " Ionenkanal " Protein mit einer wahrscheinlichen Rolle bei der Berührungsempfindlichkeit.
Ionenkanäle sind in den äußeren Membranen von verschiedenen Zelltypen und Nervenfasern im Körper eingebettet. Piezo2 Ionenkanäle sind gedacht, um die Dehnung des Nervenmembran , wo sie eingebettet sind, zu reagieren - eine Streckung von etwas, das gegen die Haut drückt , beispielsweise hervorgerufen .
Wenn auf diese Weise aktiviert wird, um die Ionenkanäle öffnen ein Einströmen von Natrium oder anderen positiv geladenen Ionen zu ermöglichen. Ein solcher Anstieg der elektrischen Ladung in eine Nerven kann ein Signal, das sich über ein Relais der Neuronen entlang der Wirbelsäule bewegt sich die Nerven und des Gehirns zu initiieren.
In der früheren Studie , Patapoutian Team fand Hinweise darauf, dass Piezo2 Proteine werden im Touch -Sensing- Neuronen , einschließlich sanfter Touch- Neuronen, die ihre Nerven in die Haut und gegen die mysteriöse Merkel-Zellen zu verlängern gemacht .
In der neuen Studie , Patapoutian und seine Kollegen, die um mehr zu erfahren .
Auf der Jagd nach Antworten
Das Team begann indem eine Linie von Mäusen, bei denen die Aktivität des Piezo2 Gens bewirkt auch die Erzeugung eines fluoreszierenden Proteins GFP genannt . Durch diese fluoreszierende Beacons sowie andere Markierungen geleitet , fanden sie eine hohe Konzentration an Piezo2 in Merkel -Zellen in der Haut der Mäuse .
"Man kann leicht übersehen Piezo2 Ausdruck in der Haut, weil es nicht sehr es zum Ausdruck , abgesehen von der kleinen Bevölkerung von Merkel-Zellen ", sagte erster Autor Seung- Hyun Woo, ein Postdoctoral Fellow in der Patapoutian Labor.
Als nächstes werden die Forscher versuchten Nachweis der Rolle Piezo2 im Merkel-Zellen , im wesentlichen durch Subtraktion des Proteins aus diesen Zellen und beobachten Sie das Ergebnis. Um dies zu tun - eine besondere Herausforderung Kunststück - sie erstellt eine neue Linie von Mäusen, bei denen das Gen Piezo2 ist speziell " ausgeknockt " aller Hautzellen , einschließlich Merkel-Zellen , aber intakt gelassen überall sonst , wo es normalerweise produziert wird.
Piezo2 Haut - Knockout-Mäuse und ihre Merkel-Zellen erschien normal. Die Mäuse reagierten in der Regel auch auf den meisten Standard-Tests von Berührung und Schmerzempfindlichkeit . Aber auf der sogenannte von-Frey- Test, bei dem dünne , biegbare Fasern gegen die Mäuse die Pfoten mit unterschiedlicher Kraft gedrückt werden , der Effekt der Verlust der Piezo2 offensichtlich. " Die Mäuse, deren Merkel-Zellen fehlte Piezo2 nicht zu den sanfteren Kräfte so viel wie die Kontrollmäuse tat reagieren", sagte Woo .
Prüfung dieser Änderung Ansprechverhalten genauer , Woo und ihre Kollegen isoliert Merkel -Zellen von den beiden Gruppen von Mäusen. Sie fanden heraus, dass diese Merkel Zellen ohne Piezo2 konnte üblichen Strom fließt die zeigen, wenn vorsichtig mit einer Sonde geschoben .
Collaborating Forscher im Labor von Cheryl L. Stucky am Medical College of Wisconsin zeigte, dass sanfte Berührungssensor Nerven langsam bekannter Anpassung (SA) Aß -Fasern mit einer niedrigeren Frequenz der Signalübertragung in den Mäusen ohne Piezo2 im Merkel-Zellen reagierten im Allgemeinen . Eine weitere Zusammenarbeit Labor , von Ellen A. Lumpkin an der Columbia University führte , ergab, dass Merkel-Zell -assoziierten Nerven reagiert auch weniger dauerhaft auf Reize auf die Haut in den gleichen Mäusen zu testen.
"Es zeigt, dass die Merkel-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der berührungsempfindlichen und die sie benötigen Piezo2 , dies zu tun ", sagte Woo .
Von denen Patapoutian ist ein Co-Autor - - , die in der gleichen Ausgabe von Nature berichtet wird Die Ergebnisse wurden durch eine separate Studie von Lumpkin Labor gestärkt. In dieser Studie veränderte Mäuse zu Merkel -Zellen zeigten Touch -Sensing- Defizite sehr ähnlich zu denen in der Studie der Patapoutian Konzerns beschrieben fehlt .