Исследователи обнаружили белки, которые могут восстановить клетки, детектирующие звук

Исследователи обнаружили белки, которые могут восстановить клетки, детектирующие звук

Используя молекулярно-генетические методы на мышах, исследователи из Медицинской Школы Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins Medicine) идентифицировали пару белков, которые контролируют развитие детектирующих звук клеток, известных как волосковые клетки, во внутреннем ухе млекопитающих. Белки, которым посвящена работа, опубликованная в eLife, могут стать ключом к будущим методам восстановления слуха у людей с необратимой глухотой.
 122 •
  0
12.08.2019
JPC-PROD

 «Ученые в нашей области исследований уже давно ищут молекулярные сигналы, которые запускают образование волосковых клеток, которые чувствуют и передают звук», - заявляет Анджелика Доцльхофер, Ph.D, доцент кафедры нейробиологии в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса. «Эти волосковые клетки играют важную роль при потере слуха, и знание о том, как они развиваются, поможет нам найти способы замены поврежденных волосковых клеток».

Чтобы млекопитающие могли слышать, звуковые колебания проходят через полую структуру, которая называется улитка. Внутри улитки выстилаются два типа детектирующих звук клеток, внутренние и внешние волосковые клетки, которые передают звуковую информацию в мозг.

По различным оценкам, почти 90% генетической потери слуха вызвано проблемами с волосковыми клетками или повреждением слуховых нервов, которые соединяют волосковые клетки с мозгом. Глухота из-за громкого шума или воздействия определенных вирусных инфекций также возникает в результате повреждения волосковых клеток. В отличие от других млекопитающих и птиц, волосковые клетки человека не могут регенерировать. Таким образом, как только волосковые клетки повреждаются, потеря слуха вероятней всего необратима.

Ученые знают, что первый этап в образовании волосковых клеток начинается в самой внешней части улитки. Здесь клетки-предшественники начинают трансформироваться в волосковые клетки. Затем, подобно спортивным фанатам, выполняющим «волну» на стадионе, клетки-предшественники в улитке превращаются в волосковые клетки вдоль волны трансформации, которая останавливается, когда она достигает внутренней части улитки. Зная, где начинают развиваться волосковые клетки, Доцльхофер и ее команда начали поиски молекулярных сигналов, которые были в нужном месте и в нужное время.

Из всех исследованных белков структура двух 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 действие фоллистатина было обратным действию активина А. Его уровни были низкими в самой внешней части улитки, когда клетки-предшественники впервые начинали превращаться в волосковые клетки, и высокими в самой внутренней части спирали улитки, где клетки-предшественники еще не начали свое преобразование. Как показалось ученым, активин А двигался волной внутрь, в то время как фоллистатин двигался волной наружу.

«Мы знали, что в природе активин А и фоллистатин работают противоположным образом при регуляции клеток», - говорит Доцльхофер. «И поэтому мы можем сделать вывод, что два белка сохраняют баланс в клетках-предшественниках, чтобы контролировать упорядоченное образование волосковых клеток вдоль кохлеарной 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 слишком рано трансформируются в волосковые клетки, что приводит к преждевременному появлению волосковых клеток по всей кохлеарной спирали. У мышей, у которых увеличили выработку фоллистатина или «отключили» выработку активина 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 волосковых клеток, что любое нарушение может негативно повлиять на организацию улитки», - говорит Доцльхофер. «Это похоже на строительство дома - если фундамент заложен неправильно, это влияет на все, что на нем построено».

Рассматривая подробней вопрос о том, почему перепроизводство фоллистатина приводит к дезорганизации волосковых клеток, 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.

Доцльхофер отмечает, что ее исследования в области развития волосковых клеток, хотя и фундаментальны, но имеют потенциал для лечения глухоты, вызванной поврежденными волосковыми клетками: «Мы заинтересованы в исследовании развития волосковых клеток, потому что это интересный биологический вопрос», - говорит она. «Но мы также хотим использовать эти знания для улучшения или разработки новых стратегий лечения потери слуха».

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190805101127.htm 

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры