Окончания нейронов в голой и волосистой коже у мышей формируются по-разному

Окончания механосенсорных нейронов в голой и покрытой волосами коже различаются по строению. В голой коже это тельца Мейснера, которые обеспечивают работу быстропроводящих механорецепторов, реагирующих на легкие прикосновения (так называемые низкопороговые механорецепторы, или LTMR); поэтому кожа ладоней и подушечек пальцев у млекопитающих отличается высокой чувствительностью. В коже, покрытой волосами, механорецепторы другого типа, ланцетные комплексы (lanceolate complexes), имеют вытянутую форму и ассоциированы с волосяными фолликулами. Они менее чувствительны, но хорошо воспринимают прикосновения к волосяному покрову. Авторы нового исследования, опубликованного в Developmental Cell, показали, что путь развития окончания механосенсорного нейрона зависит от типа кожи — покрыта она волосами или нет. Формирование окончаний в голой коже обеспечивается сигнальными белками BMP5 и BMP7, поступающими из окружающей окончание кожи.

Различия в морфологии нервных окончаний механорецепторов волосистой и гладкой кожи могут возникать не на ранних этапах развития, а по мере развития терминалей аксонов. В качестве модели для изучения этого вопроса ученые выбрали мышей с флуоресцентными метками, позволяющими визуализировать тельца Мейснера и ланцетовидные окончания продольных волокон механорецепторов. Оказалось, что на 15-й день эмбрионального развития мыши (E15.5) концы аксонов сенсорных нейронов одинаковы и не разделяются на тельца Мейснера и ланцетные комплексы. На пятый день после рождения (P5) при участии специальных шванновских клеток на участках голой кожи начинается формирование телец Мейснера. К 50-му дню (P50 кожа) иннервируется полностью сформированными ланцетными окончаниями и тельцами Мейснера.

Окрашивание кожи мышей на различные маркеры позволило выявить популяцию нейронов, чьи аксоны ветвились вдоль границы покрытых волосами и голых участков кожи. Примечательно, что отростки одного и того же пограничного нейрона могут заканчиваться как тельцами Мейснера, так и ланцетными комплексами.

Авторы работы предположили, что сама кожа регулирует морфогенез терминалей сенсорных нейронов. Дальнейшие исследования только подкрепили гипотезу о том, что морфологические свойства аксонов механорецепторов определяются типом кожи, которую они иннервируют. С помощью нокаута определенных генов ученые получили мышей, у которых не росла шерсть на участках кожи, в норме покрытых волосами (дорсальные поверхности лап). На этих участках формировались не ланцетные комплексы, а тельца Мейснера.

На молекулярном уровне развитие терминалей механорецепторов с разной морфологией, как оказалось, определяется сигнальным путем BMP, который в голой коже особенно активен. Более того, именно в участках голой кожи повышена экспрессия его компонентов — белков BMP5 и BMP7. Ученые также установили, что для формирования телец Мейснера, но не ланцетных комплексов, необходим рецептор BMP I типа.

Как отмечает первый автор статьи Харалампия Куциумпа (в настоящее время невролог в Йельской медицинской школе), эти результаты могут помочь в поиске методов лечения сенсорных невропатий — самых распространенных наследственных неврологических расстройств.

Пересадка волосяных фолликулов преобразует шрам в нормальную кожу