Відкриття білка може призвести до нових методів лікування втрати слуху
Нове генетичне дослідження на мишах виявило два білки, які допомагають організувати розвиток клітин волосся, які вловлюють звукові хвилі у внутрішньому вусі.
Дослідники Медичної школи Джонса Хопкінса в Балтіморі, доктор медичних наук, вважають, що їхні результати можуть містити ключ до зменшення втрати слуху, що виникає внаслідок пошкоджених клітин волосся.
Недавня стаття в журналі eLife дає повний звіт про розслідування.
«Вчені в нашій галузі, - каже Анжеліка Доцлхофер, доктор філософії, доцент кафедри нейронауки Джонса Хопкінса, - давно шукають молекулярні сигнали, які запускають утворення клітин волосся, які відчувають і передають звук».
"Ці клітини волосся є головним фактором втрати слуху, і знання більше про те, як вони розвиваються, допоможе нам з'ясувати шляхи заміщення пошкоджених клітин волосся", - додає вона.
У ссавців здатність чути залежить від двох типів клітин, які виявляють звук: внутрішніх і зовнішніх клітин волосся.
Обидва типи клітин волосся вистилають внутрішню частину вушної раковини, порожнину у формі спіралі у внутрішньому вусі. Волосяні клітини утворюють чіткий малюнок, що складається з трьох рядів зовнішніх клітин і одного ряду внутрішніх клітин.
Клітини відчувають звукові хвилі, рухаючись вниз по оболонковій структурі і передаючи інформацію в мозок.
Розвиток і втрата клітин волосся
Проблеми з клітинами волосся та нервами, що зв’язують їх з головним мозком, відповідають за понад 90% втрати слуху.
Більшість ссавців та птахів мають здатність автоматично заміщати втрачені або пошкоджені клітини волосся, але цього не відбувається у людей. Коли ми втрачаємо клітини волосся, здається, що втрата слуху незворотна.
Виробництво волоскових клітин в равлиці під час розвитку ембріонів є високоорганізованим та складним процесом, що включає точні терміни та місце розташування.
Процес починається, коли незрілі клітини зовнішньої вушної раковини перетворюються на повністю сформовані клітини волосся.
Від зовнішньої вушної раковини впорядковане перетворення потім протікає як хвиля вздовж внутрішньої оболонки спіралі, поки не досягне внутрішньої області.
Хоча вчені розкрили багато про утворення клітин волосся, молекулярні сигнали, які контролюють "точне візерунок клітин", залишаються незрозумілими.
Як сигнали змушують правильну частину процесу відбуватися в потрібний час, щоб «сприяти слуховій сенсорній диференціації та вказувати її градуйовану схему?»
Сигнальні білки та градієнти
Щоб спробувати відповісти на запитання, Дотцльхофер та її колеги вивчали кохлеарний розвиток у ембріонів мишей. Вони досліджували сигнальні білки, які відіграють певну роль у формуванні клітин волосся у вушній раковині, що розвивається.
Їх увагу привернули два білки, які досліджували дослідники: активін А та фолістатин.
Вони побачили, як змінювалися рівні двох білків під час трансформації клітин-попередників у зрілі клітини волосся вздовж внутрішньої сторони кохлеарної спіралі.
Рівні білка, як видається, змінювалися залежно від часу та місця розвитку.
Рівні активіну А були низькими у зовнішній частині равлики, коли незрілі клітини почали переростати у клітини волосся, і високими у внутрішній частині спіралі, де незрілі клітини ще не почали трансформуватися.
Автори посилаються на такі високі та низькі зміни рівня білка, як сигнальні градієнти.
"Сигнальні градієнти відіграють фундаментальну роль у контролі росту та диференціації під час ембріонального розвитку", - відзначають вони.
Два білки "працюють по-різному"
Поки сигнальний градієнт Activin A йшов в один бік, рухаючись хвилею, що йшла всередину, фолістатин сигнальний градієнт пішов іншим шляхом, як хвиля, що рухалася назовні.
"У природі ми знали, що активін А і фолістатин працюють протилежними способами для регуляції клітин", - пояснює Дотцхофер.
Ці результати, здається, свідчать про те, що два білки контролюють точний і делікатний розвиток клітин волосся по кохлеарній спіралі, врівноважуючи один одного.
Подальші дослідження з використанням як нормальних, так і генно-інженерних мишей підтвердили це поняття.
Збільшення рівня активіну А в равликах звичайних мишей змусило клітини волосся дозріти занадто рано.
І навпаки, волоскові клітини утворювались занадто пізно у мишей, генерованих генною інженерією, які або виробляли занадто багато фолістатину, або взагалі не виробляли активіну А. Результатом стала дезорганізована картина волосяних клітин на внутрішній стороні кохлеарної спіралі.
"Дія активіну А та фолістатину настільки точно приурочена під час розвитку, що будь-яке порушення може негативно вплинути на організацію вушної раковини".
Анжеліка Доцлхофер, к.т.н.
Doetzlhofer припускає, що отримані результати можуть призвести до нових методів відновлення слуху, який погіршується через втрату волоскових клітин.
