Откриването на протеини може да доведе до нови лечения за загуба на слуха
Ново генетично проучване при мишки идентифицира два протеина, които помагат да се организира развитието на космените клетки, които улавят звукови вълни във вътрешното ухо.
Изследователи от Медицинския факултет на Джон Хопкинс в Балтимор, доктор по медицина, смятат, че техните открития могат да държат ключа за обръщане на загубата на слуха, която възниква от увредените космени клетки.
Скорошна статия в списанието eLife дава пълен отчет за разследването.
„Учените в нашата област - казва д-р Анжелика Доцлхофер, доцент по неврология в Джон Хопкинс, - отдавна търсят молекулярните сигнали, които задействат образуването на космените клетки, които усещат и предават звук.“
„Тези космени клетки са основен фактор в загубата на слуха и знаейки повече за това как се развиват, ще ни помогнат да намерим начини да заменим увредените космени клетки“, добавя тя.
При бозайниците способността да чуват разчита на два вида клетки, които откриват звука: вътрешни и външни космени клетки.
И двата вида космени клетки се облицоват от вътрешната страна на ушната мида, като вътрешността на ухото е спираловидна кухина. Космените клетки образуват отчетлив модел, състоящ се от три реда външни клетки и един ред вътрешни клетки.
Клетките усещат звукови вълни, докато се придвижват по черупкообразната структура и пренасят информацията в мозъка.
Развитие и загуба на космени клетки
Проблемите с космените клетки и нервите, които ги свързват с мозъка, са отговорни за над 90% от загубата на слуха.
Повечето бозайници и птици имат способността автоматично да заместват загубени или повредени космени клетки, но това не се случва при хората. След като загубим космените си клетки, изглежда, че загубата на слуха е необратима.
Производството на космени клетки в кохлеята по време на развитието на ембриона е високо организиран и сложен процес, включващ точно време и местоположение.
Процесът започва, когато незрелите клетки във външната кохлея се трансформират в напълно оформени космени клетки.
От външната кохлея, подредената трансформация след това протича като вълна по вътрешната облицовка на спиралата, докато достигне най-вътрешната област.
Въпреки че учените са разкрили много за формирането на космените клетки, молекулярните сигнали, които контролират „прецизното клетъчно моделиране“, остават неясни.
Как сигналите правят правилната част от процеса да се случи в точното време, за да „насърчи слуховата сензорна диференциация и да инструктира нейния степенуван модел?“
Сигнални протеини и градиенти
За да се опитат да отговорят на въпроса, Doetzlhofer и нейните колеги са изследвали кохлеарното развитие в миши ембриони. Те изследват сигналните протеини, които играят роля в образуването на космените клетки в развиващата се улитка.
Два от протеините, които изследователите са изследвали, привличат вниманието им: активин А и фолистатин.
Те видяха как нивата на двата протеина се променят по време на трансформацията на прекурсорните клетки в зрели космени клетки по вътрешната страна на кохлеарната спирала.
Изглежда, че нивата на протеини варират в зависимост от времето и местоположението на модела на развитие.
Нивата на активин А са били ниски в най-външната част на кохлеята, когато незрелите клетки започват да се развиват в космени клетки и високи в най-вътрешната част на спиралата, където незрелите клетки все още не са започнали да се трансформират.
Авторите се позовават на такива промени от високо до ниско ниво на протеини като сигнални градиенти.
„Сигналните градиенти играят основна роля в контрола на растежа и диференциацията по време на ембрионалното развитие“, отбелязват те.
Двата протеина ‘работят по противоположни начини’
Докато сигналистичният градиент на Activin A вървеше в едната посока, движейки се във вълна, която навлизаше навътре, фолистатиновият градиент на сигнализация преминаваше в другата посока, като вълна, движеща се навън.
„В природата знаехме, че активин А и фолистатин работят по противоположни начини за регулиране на клетките“, обяснява Doetzlhofer.
Тези открития предполагат, че двата протеина контролират прецизното и деликатно развитие на космените клетки по кохлеарната спирала, като се балансират помежду си.
По-нататъшно изследване, използващо както нормални, така и генетично инженерни мишки, потвърди това схващане.
Повишаването на Activin A в кохлеите на нормални мишки кара космените клетки да узреят твърде рано.
Обратно, космените клетки се образуват твърде късно при генетично инженерни мишки, които или произвеждат твърде много фолистатин, или не произвеждат никакъв активин А. Резултатът беше неорганизиран модел на космените клетки от вътрешната страна на кохлеарната спирала.
„Действието на Activin A и фолистатин е толкова точно определено по време на развитието, че всяко нарушение може да повлияе отрицателно на организацията на кохлеята.“
Д-р Анжелика Доцлхофер
Doetzlhofer предполага, че откритията могат да доведат до нови лечения за възстановяване на слуха, който се влошава поради загубата на космените клетки.
