Odkritje beljakovin bi lahko privedlo do novih načinov zdravljenja izgube sluha
Nova genetska študija na miših je odkrila dve beljakovini, ki pomagata organizirati razvoj lasnih celic, ki zajemajo zvočne valove v notranjem ušesu.
Raziskovalci na Medicinski fakulteti Johns Hopkins v Baltimoru, MD, verjamejo, da bi lahko njihove ugotovitve imele ključ za odpravo izgube sluha, ki nastane zaradi poškodovanih lasnih celic.
Nedavni članek v reviji eLife daje popoln prikaz preiskave.
"Znanstveniki na našem področju," pravi dr. Angelika Doetzlhofer, izredna profesorica nevroznanosti pri Johns Hopkinsu, "že dolgo iščejo molekularne signale, ki sprožijo nastanek lasnih celic, ki zaznavajo in prenašajo zvok."
"Te lasne celice so pomemben dejavnik pri izgubi sluha in če bomo vedeli več o njihovem razvoju, bomo lažje našli načine, kako nadomestiti poškodovane lasne celice," dodaja.
Pri sesalcih je sposobnost sluha odvisna od dveh vrst celic, ki zaznavata zvok: notranjih in zunanjih lasnih celic.
Obe vrsti lasnih celic obdajata notranjost polžnice, v notranjosti ušesa je votlina v obliki spirale. Lasne celice tvorijo ločen vzorec, ki obsega tri vrstice zunanjih celic in eno vrsto notranjih celic.
Celice zaznavajo zvočne valove, ko potujejo po školjkasti strukturi in informacije prenašajo v možgane.
Razvoj in izguba lasnih celic
Težave z lasnimi celicami in živci, ki jih povezujejo z možgani, so odgovorne za več kot 90% izgube sluha.
Večina sesalcev in ptic lahko samodejno nadomešča izgubljene ali poškodovane lasne celice, pri ljudeh pa se to ne zgodi. Ko enkrat izgubimo lasne celice, se zdi, da je izguba sluha nepopravljiva.
Proizvodnja lasnih celic v polžnici med razvojem zarodka je zelo organiziran in zapleten postopek, ki vključuje natančen čas in lokacijo.
Proces se začne, ko se nezrele celice na zunanjem polžu spremenijo v popolnoma oblikovane lasne celice.
Iz zunanjega polža redno preoblikovanje nato poteka kot val vzdolž notranje obloge spirale, dokler ne doseže najbolj notranje regije.
Čeprav so znanstveniki veliko odkrili o tvorbi lasnih celic, molekularni signali, ki nadzorujejo "natančno vzorčenje celic", ostajajo nejasni.
Kako signali omogočijo, da se pravi del procesa zgodi ob pravem času, da "spodbuja slušno senzorično diferenciacijo in poučuje njen stopnjevani vzorec?"
Signalni proteini in gradienti
Daetzlhofer in njeni sodelavci so poskušali odgovoriti na vprašanje, ko je preučeval kohlearni razvoj mišičih zarodkov. Raziskovali so signalne beljakovine, ki igrajo vlogo pri tvorbi lasnih celic v razvijajočem se polžu.
Pozornost sta pritegnila dva beljakovina, ki sta jih raziskala raziskovalca: Activin A in folistatin.
Videli so, kako so se ravni obeh beljakovin spremenile med preoblikovanjem predhodnih celic v zrele lasne celice vzdolž notranjosti polževe spirale.
Zdi se, da se ravni beljakovin razlikujejo glede na čas in lokacijo razvojnega vzorca.
Ravni aktivinina A so bile na zunanjem delu polžnice nizke, ko so se nezrele celice začele razvijati v lasne celice, in visoko na notranjem delu spirale, kjer se nezrele celice še niso začele preobražati.
Avtorji se sklicujejo na tako visoke do nizke spremembe ravni beljakovin, kot so signalni gradienti.
"Signalni gradienti igrajo temeljno vlogo pri nadzoru rasti in diferenciacije med embrionalnim razvojem," ugotavljajo.
Obe beljakovini "delujeta nasprotno"
Medtem ko je signalni gradient Activin A šel v eno smer in se premikal v valu, ki je šel navznoter, je signalni gradient follistatina šel v drugo smer, kot val, ki se premika navzven.
"V naravi smo vedeli, da aktivin A in folistatin delujeta na nasprotni način za uravnavanje celic," pojasnjuje Doetzlhofer.
Zdi se, da te ugotovitve kažejo, da obe beljakovini nadzorujeta natančen in občutljiv razvoj lasnih celic vzdolž polžne spirale z medsebojnim uravnoteženjem.
Nadaljnja preiskava z uporabo običajnih in gensko spremenjenih miši je potrdila to predstavo.
Povečanje aktivinina A v polžju običajnih miši je povzročilo, da lasne celice prezgodaj dozorijo.
Nasprotno pa so se lasne celice prepozno oblikovale pri gensko spremenjenih miših, ki so bodisi proizvedle preveč follistatina bodisi niso dale nič aktivinina A. Rezultat je bil neorganiziran vzorec lasnih celic na notranji strani polževe spirale.
"Delovanje Activina A in folistatina je med razvojem tako natančno določeno, da lahko kakršne koli motnje negativno vplivajo na organizacijo polža."
Angelika Doetzlhofer, dr.
Doetzlhofer meni, da bi lahko ugotovitve privedle do novih načinov za obnovo sluha, ki postane oslabljen zaradi izgube lasnih celic.
