Ученые сделали важный шаг для будущего лечения глухоты
Улитка мыши с волосковыми клетками показана зеленым цветом, а слуховые нервы - красным. By Vanessa Wasta, M.b.a., Johns Hopkins University School of Medicine

Ученые сделали важный шаг для будущего лечения глухоты

Поделиться:

Используя генетические инструменты и лабораторных мышей, исследователи из Johns Hopkins Medicine идентифицировали два белка, которые контролируют рождение волосковых клеток в ухе.

Волосковые клетки, воспринимают звуковую информацию. Поэтому белки, описанные в отчете, опубликованном 12 июня в eLife, могут стать ключом к будущим методам восстановления слуха у людей с необратимой глухотой.

«Ученые в нашей области уже давно ищут молекулярные сигналы, которые запускают образование волосковых клеток», — говорит Анджелика Доцльхофер, доцент нейробиологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. «Волосковые клетки играют важную роль в потере слуха, и знание о том, как они развиваются, поможет нам найти способы замены поврежденных волосковых клеток».

Чтобы животные и люди могли слышать, звуковые колебания проходят через полую структуру, похожую на раковину, которая называется улитка. Внутри улитки выстилаются два типа детектирующих звук клеток, внутренние и внешние волосковые клетки. Внутренние волосковые клетки — это рецепторы слуховой системы, которые воспринимают звук, преобразовывают его в нервные импульсы и передают на слуховой нерв.

Примерно 90% генетической потери слуха вызвано проблемами с волосковыми клетками или повреждением слуховых нервов, которые соединяют волосковые клетки с мозгом. Глухота из-за воздействия громких шумов, антибиотиков или определенных вирусных инфекций также возникает в результате повреждения волосковых клеток. В отличие от других млекопитающих и птиц, волосковые клетки человека не могут регенерировать. Поэтому, если волосковые клетки повреждаются, то потеря слуха необратима.

Ученые знают, что первый шаг в рождении волосковых клеток начинается в самой внешней части спиральной улитки. Здесь клетки-предшественники начинают трансформироваться в волосковые клетки. Затем, подобно любителям спорта, выполняющим «волну» на стадионе, клетки-предшественники по спирали улитки превращаются в волосковые клетки вдоль волны трансформации, которая останавливается, когда она достигает внутренней части улитки. Зная, где начинают развиваться волосковые клетки, Доецхофер и ее команда искали молекулярные сигналы, которые начинаются в нужном месте и в нужное время вдоль кохлеарной спирали.

Структура двух исследованных белков — активина А и фоллистатина — отличалась от остальных. Вдоль спирального пути улитки уровни активина А увеличивались там, где клетки-предшественники превращались в волосковые клетки. Однако у фоллистатина было противоположное поведение. Его уровни были низкими во внешней части улитки, где клетки-предшественники впервые начинали превращаться в волосковые клетки, и высокими во внутренней части спирали улитки, где клетки-предшественники не начали преобразование. Активин А, казалось, двигался волной внутрь, в то время как фоллистатин двигался волной наружу.

«Мы поняли, что активин А и фоллистатин работают противоположным образом, регулируя клетки», — говорит Доецхофер. «Итак, кажется, основываясь на наших выводах, в ухе два белка выполняют балансирующий эффект для клеток-предшественников, чтобы контролировать упорядоченное образование волосковых клеток вдоль улитковой спирали».

Чтобы выяснить, как именно активин А и фоллистатин координируют развитие волосковых клеток, исследователи изучили действие каждого из двух белков в отдельности. Во-первых, они увеличили уровни активина А в улитках нормальных мышей. У этих животных клетки-предшественники начали слишком рано трансформируются в волосковые клетки, что привело к преждевременному появлению волосковых клеток по всей кохлеарной спирали. У мышей, генетически модифицированных, чтобы либо перепроизводить фоллистатин, либо вообще не продуцировать активин А, волосковые клетки опаздывали, и, по-видимому, были дезорганизованы и разбросаны по нескольким рядам внутри улитки.

«Действие активина А и фоллистатина настолько точно рассчитано во время развития, что любое нарушение может негативно повлиять на организацию улитки», — говорит Доецхофер. «Это похоже на строительство дома — если фундамент заложен неправильно, он влияет на все, что на нем построено».

Рассматривая более подробно, почему перепроизводство фоллистатина приводит к дезорганизованным волосковым клеткам, исследователи обнаружили, что высокие уровни этого белка вызывали более частое деление клеток-предшественников, что, в свою очередь, заставляло их превращаться во внутренние волосковые клетки случайным образом. Доецльхофер отмечает, что ее исследования в области развития волосковых клеток, хотя и теоретические, но имеют потенциальные возможности для лечения глухоты, вызванной поврежденными волосковыми клетками: «Мы исследовали, как развивались волосковые клетки, потому что это интересный биологический вопрос», — говорит она. «Но мы также хотим использовать эти знания для улучшения или разработки новых стратегий лечения потери слуха».

(Visited 206 times, 1 visits today)

Добавить комментарий

Закрыть меню