Naukowcy znaleźli białka, które mogą naprawić uszkodzone komórki wykrywające dźwięk w uchu. Korzystając z narzędzi genetycznych badacze zidentyfikowali parę białek, które precyzyjnie kontrolują, kiedy komórki słuchowe, zwane komórkami rzęsatymi, tworzą się w uchu wewnętrznym ssaków. Białka mogą stanowić klucz do przyszłych terapii przywracających słuch u osób z nieodwracalnym uszkodzeniem słuchu.
Naukowcy od dawna szukają sygnałów molekularnych, które wyzwalają tworzenie się komórek rzęsatych, wykrywających i przekazujących dźwięk. Te komórki są głównym czynnikiem powodującym utratę słuchu, a wiedza na temat ich rozwoju pomoże znaleźć sposoby na zastąpienie uszkodzonych komórek słuchowych. Aby ssaki słyszały, wibracje dźwiękowe przemieszczają się przez pustą strukturę zwaną ślimakiem. Wewnątrz ślimaka znajdują się dwa rodzaje komórek wykrywających dźwięk, komórki rzęsate wewnętrzne i zewnętrzne, które przekazują informacje dźwiękowe do mózgu.
Szacuje się, że 90% genetycznego ubytku słuchu jest spowodowane problemami z komórkami słuchowymi lub uszkodzeniem nerwów słuchowych łączących komórki rzęsate z mózgiem. Głuchota spowodowana narażeniem na głośne dźwięki lub niektóre infekcje wirusowe powstaje w wyniku uszkodzenia tych komórek słuchowych. W przeciwieństwie do ich odpowiedników u innych ssaków i ptaków, ludzkie komórki słuchowe nie mogą się regenerować. Tak więc, po uszkodzeniu tych komórek, utrata słuchu jest prawdopodobnie trwała.
Naukowcy wiedzą, że pierwszy krok w tworzeniu się komórek rzęsatych rozpoczyna się w najbardziej zewnętrznej części spiralnego ślimaka. Tutaj komórki prekursorowe zaczynają przekształcać się w komórki słuchowe. Następnie, podobnie jak fani sportu wykonujący „falę” na stadionie, komórki prekursorowe leżące wzdłuż spiralnego kształtu ślimaka, zamieniają się w komórki rzęsate wzdłuż fali transformacji, która zatrzymuje się, gdy dotrze do wewnętrznej części ślimaka. Wiedząc, gdzie zaczynają się rozwijać komórki rzęsate, Dr Angelika Doetzlhofer, profesor neurologii w Johns Hopkins University School of Medicine i jej zespół poszukiwali wskazówek molekularnych, które były we właściwym miejscu i we właściwym czasie wzdłuż spirali ślimakowej.
Spośród badanych białek wzór dwóch, aktywiny A i folistatyny, wyróżniał się na tle pozostałych. Wzdłuż spiralnej ścieżki ślimaka poziom aktywiny A wzrastał tam, gdzie komórki prekursorowe zamieniały się w komórki rzęsate. Wydaje się jednak, że folistatyna zachowuje się odwrotnie w stosunku do aktywiny A. Poziomy tego białka były niskie w najbardziej zewnętrznej części ślimaka, kiedy komórki prekursorowe zaczynały najpierw przekształcać się w komórki rzęsate i wysokie w najbardziej wewnętrznej części spirali ślimaka, gdzie komórki prekursorowe jeszcze nie rozpoczęły konwersji. Aktywina A wydawała się poruszać falą do wewnątrz, podczas gdy folistatyna poruszała się falą na zewnątrz. Badacze wiedzieli już, że aktywina A i folistatyna działają w przeciwny sposób, regulując komórki. Ich odkrycie pokazało jednak, że te dwa białka działają równoważąco na komórki prekursorowe, aby kontrolować uporządkowane tworzenie komórek słuchowych wzdłuż spirali ślimakowej.
Aby dowiedzieć się, w jaki sposób aktywina A i folistatyna koordynują rozwój komórek rzęsatych, naukowcy badali działanie każdego z dwóch białek indywidualnie. Po pierwsze, zwiększyli poziom aktywiny A w ślimakach zdrowych myszy. U tych zwierząt komórki prekursorowe przekształciły się zbyt wcześnie w komórki rzęsate, powodując przedwczesne pojawienie się tych komórek wzdłuż całej spirali ślimaka. U myszy, u których produkcję białek zmodyfikowano albo do nadprodukcji folistatyny, albo do całkowitego zaprzestania produkcji aktywiny A, komórki rzęsate spóźniły się z utworzeniem i wyglądały na zdezorganizowane i rozproszone w wielu rzędach wewnątrz ślimaka.
Działanie aktywiny A i folistatyny jest tak dokładnie określone w czasie rozwoju, że wszelkie zaburzenia mogą negatywnie wpłynąć na organizację ślimaka. „To jak budowanie domu - jeśli fundament nie zostanie prawidłowo ułożony, wpłynie to na wszystko, co na nim zbudowano” mówi Doetzlhofer. Przyglądając się bliżej, dlaczego nadprodukcja folistatyny prowadzi do dezorganizacji produkcji komórek rzęsatych, naukowcy odkryli, że wysoki poziom tego białka powodował częstsze dzielenie się komórek prekursorowych, co z kolei spowodowało, że więcej z nich przekształcało się w wewnętrzne komórki słuchowe w przypadkowy sposób.
Doetzlhofer zauważa, że jej badania nad rozwojem komórek rzęsatych, choć fundamentalne, mają potencjalne zastosowania w leczeniu głuchoty spowodowanej przez uszkodzenie komórek słuchowych. Naukowcy chcą wykorzystać tę wiedzę do ulepszenia lub opracowania nowych strategii leczenia ubytku słuchu.
Źródła:
Źródło zdjęcia: 123rf.com
Więcej komentarzy...