Фибробласты пещеристых тел оказались модуляторами эрекции

Шведские исследователи провели серию экспериментов на мышах и выяснили, что фибробласты пещеристых тел активно участвуют в регуляции их кровенаполнения и, как следствие, процесса эрекции путем захвата сосудосуживающего нейромедиатора норадреналина. Отчет о работе опубликован в журнале Science.

За эрекцию пениса отвечает кровенаполнение губчатого сосудистого русла пещеристых тел. В отсутствие эрекции выделение вазоконстриктора норадреналина (норэпинефрина) под влиянием симпатической нервной системы поддерживает тоническое сокращение гладкомышечных клеток сосудов, ограничивая приток крови к половому члену. Во время полового возбуждения повышается тонус парасимпатической нервной системы, что приводит к высвобождению вазодилататоров ацетилхолина и оксида азота (NO), расширению сосудов и наполнению пещеристых тел кровью. В этом процессе задействованы клетки эндотелия и гладких мышц сосудов. При этом основную клеточную популяцию человеческих пещеристых тел составляют фибробласты, физиологическая функция которых в этом анатомическом образовании до сих пор оставалась практически неизвестной.

Чтобы разобраться в этом вопросе, Кристиан Гёриц (Christian Göritz) с коллегами из Каролинского института и Уппсальского университета анализировали транскриптомы клеток пещеристых тел взрослых мышей и обнаружили в них большую популяцию, экспрессирующую транспортер возбуждающих аминокислот SLC1A3 (известный маркер периваскулярных клеток в центральной нервной системе). Отсортировав их и проведя секвенирование РНК отдельных клеток, исследователи уточнили, что они принадлежат к фибробластам, причем делятся на две субпопуляции: одна характерна для губчатой ткани пещеристых тел, другая — для аваскулярной белочной оболочки (tunica albuginea).

Оптогенетическая деполяризация мембран фибробластов пещеристых тел вызывала медленное и постепенное увеличение притока к ним крови, не зависящее от парасимпатической стимуляции, причем эти клетки экспрессируют транспортер норадреналина SLC6A2. Используя флуоресцентные метки и ингибитор SLC6A2 низоксетин, авторы работы убедились, что эти фибробласты активно захватывают норадреналин, и это влияет на вазодилатацию. Эксперименты с оптическим просветлением тканей показали, что во время эрекции динамически изменяется пространственное взаиморасположение клеток в пещеристых телах таким образом, что контакт фибробластов с гладкомышечными клетками (но не эндотелием) существенно уменьшается.

Поскольку за динамическую перестановку клеток в соответствии с кровотоком в кости отвечает сигнальный путь Notch, исследователи предположили, что он может быть задействован и в тканях пениса, и, действительно, обнаружили его транзиентную активацию в фибробластах пещеристых тел. Повторное вызывание эрекции путем стимуляции пещеристых нервов в течение часа снижало активность этого сигнального пути. Условный нокаут одного из его ключевых компонентов RBP-Jκ, ингибирующий Notch, повышал количество фибробластов в пещеристых телах и усиливал кровоток в них вплоть до приапизма; его конститутивная активация производила обратный эффект.

Хемогенетическая активация нейронов медиальной преоптической области и паравентрикулярного ядра гипоталамуса, отвечающих за половое поведение, приводила к частым эрекциям, в результате которых в пещеристых телах снижалась активность Notch, увеличивалось число фибробластов и снижалась чувствительность к норадреналину; подавление этих нейронов и редкие эрекции имели противоположное действие.

Сравнение пещеристых тел пожилых (14-месячных) и молодых (двухмесячных) мышей показало, что с возрастом количество фибробластов и кровоток снижаются, при этом число эндотелиальных и гладкомышечных клеток практически не меняется. Селективная абляция фибробластов пещеристых тел у молодых мышей приводила к повышению чувствительности к норадреналину и снижению базального кровотока по пожилому типу. Это позволяет предположить, что фибробласты могут принимать участие в развитии возрастной эректильной дисфункции.

Таким образом, фибробласты пениса представляют собой не статичный компонент соединительной ткани, а активно участвуют в модуляции кровотока и эрекции путем переключения баланса между вазоконстрикцией и вазодилатацией под общей координацией сигнального пути Notch. Динамическая регуляция числа этих клеток в зависимости от частоты эрекций обусловливает пластичность эректильной функции и может (по крайней мере отчасти) объяснить усугубление и закрепление ее нарушений при хронических состояниях, таких как сахарный диабет и старение. Эти данные указывают на фибробласты как на перспективный объект исследований в области сексуального здоровья, заключают авторы работы.

Ранее китайские и американские исследователи представили разработанную ими бионическую белочную оболочку полового члена. В доклинических испытаниях на свиньях она продемонстрировала эффективность при лечении травм и деформаций этого органа.