A fehérje felfedezése új halláscsökkenési kezelésekhez vezethet
Egy új, egereken végzett genetikai vizsgálat két olyan fehérjét azonosított, amelyek segítenek megszervezni a belső fülben hanghullámokat felvevő szőrsejtek fejlődését.
A Baltimore-i Johns Hopkins Orvostudományi Kar kutatói úgy vélik, hogy eredményeik kulcsot jelenthetnek a sérült hajsejtekből fakadó halláscsökkenés visszafordításához.
A folyóirat nemrégiben megjelent cikke eLife teljes körűen beszámol a vizsgálatról.
"A mi területünk tudósai" - mondja Angelika Doetzlhofer, Ph.D., a Johns Hopkins idegtudományának docense - "régóta keresik azokat a molekuláris jeleket, amelyek kiváltják a hangot érzékelő és továbbító hajsejtek képződését."
"Ezek a szőrsejtek a halláscsökkenés fő szereplői, és további tudásuk a fejlődésükről segít nekünk kitalálni a sérült hajsejtek helyettesítésének módját" - teszi hozzá.
Az emlősöknél a hallás képessége kétféle sejtre támaszkodik, amelyek érzékelik a hangot: a belső és a külső szőrsejtekre.
Mindkét típusú szőrsejt a cochlea belsejét vonja be, a belső fülben spirál alakú üreg. A szőrsejtek egy külön mintát képeznek, amely három sor külső sejtet és egy sor belső sejtet tartalmaz.
A sejtek hanghullámokat érzékelnek, amikor a héjszerű szerkezeten keresztül haladnak, és továbbítják az információt az agynak.
A szőrsejtek fejlődése és elvesztése
A szőrsejtekkel és az őket összekötő idegekkel kapcsolatos problémák a hallásvesztés több mint 90% -áért felelősek.
A legtöbb emlős és madár képes automatikusan pótolni az elveszett vagy sérült szőrsejteket, de ez embereknél nem fordul elő. Ha elveszítjük a hajsejtjeinket, úgy tűnik, hogy a halláskárosodás visszafordíthatatlan.
Az embriófejlődés során a cochlea szőrsejtjeinek előállítása rendkívül szervezett és bonyolult folyamat, amely pontos időzítést és helyet foglal magában.
A folyamat akkor kezdődik, amikor a külső csiga éretlen sejtjei teljesen kialakult szőrsejtekké alakulnak.
A külső csigából a rendezett átalakulás hullámként halad tovább a spirál belső bélése mentén, amíg el nem éri a legbelső régiót.
Bár a tudósok sokat felfedeztek a szőrsejtek képződéséről, a „pontos sejtmintázást” vezérlő molekuláris jelek továbbra sem tisztázottak.
Hogyan váltják ki a jelek a folyamat megfelelő részét a megfelelő időben, hogy „elősegítsék a hallásérzékelés differenciálódását és utasítsák annak osztályozott mintázatát?”
Jelző fehérjék és gradiensek
A kérdés megválaszolására Doetzlhofer és munkatársai a cochleáris fejlődést tanulmányozták egér embriókban. Vizsgálták azokat a szignálfehérjéket, amelyek szerepet játszanak a szőrsejtek kialakulásában a fejlődő csigában.
A kutatók által vizsgált fehérjék közül kettő felkeltette a figyelmüket: Activin A és follisztatin.
Látták, hogyan változott a két fehérje szintje a prekurzor sejtek érett szőrsejtekké történő átalakulása során a cochleáris spirál belseje mentén.
Úgy tűnt, hogy a fehérjeszintek a fejlődési mintázat időzítésétől és helyétől függően változnak.
Az aktivin A szintje alacsony volt a cochlea legkülső részén, amikor az éretlen sejtek szőrsejtekké kezdtek fejlődni, és magasak a spirál legbelső részén, ahol az éretlen sejtek még nem kezdtek átalakulni.
A szerzők olyan magas-alacsony fehérjeszint-változásokra utalnak, mint jelátviteli gradiensek.
"A jelző gradiensek alapvető szerepet játszanak a növekedés és a differenciálódás szabályozásában az embrionális fejlődés során" - jegyzik meg.
A két fehérje „ellentétesen működik”
Míg az Activin A jelátviteli gradiens az egyik irányba ment, a befelé haladó hullámban haladt, a follisztatin jelátviteli gradiens a másik irányba ment, akár a kifelé haladó hullám.
"A természetben tudtuk, hogy az Activin A és a follistatin ellentétes módon hat a sejtek szabályozására" - magyarázza Doetzlhofer.
Úgy tűnik, hogy ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a két fehérje a kochleáris spirál mentén a hajsejtek pontos és finom fejlődését szabályozza egymás kiegyensúlyozásával.
A normál és a géntechnológiával módosított egerek felhasználásával végzett további vizsgálatok megerősítették ezt a felfogást.
Az Aktin A növekedése a normál egerek köpenyében a hajsejteket túl hamar éretté tette.
Ezzel szemben a hajsejtek túl későn képződtek a génmanipulált egerekben, amelyek vagy túl sok follistatint termeltek, vagy egyáltalán nem termeltek Activin A-t. Ennek eredményeként a szőrsejtek rendezetlen mintázata lett a cochleáris spirál belsejében.
"Az Activin A és a follistatin hatása olyan pontosan időzített a fejlődés során, hogy bármilyen zavar negatívan befolyásolhatja a cochlea szerveződését."
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer szerint az eredmények új kezelésekhez vezethetnek a hallás helyreállításához, amely a hajsejtek elvesztése miatt károsodik.
