Objev proteinů by mohl vést k nové léčbě ztráty sluchu
Nová genetická studie na myších identifikovala dva proteiny, které pomáhají organizovat vývoj vlasových buněk, které zachycují zvukové vlny ve vnitřním uchu.
Vědci z Lékařské fakulty Johna Hopkinse v Baltimoru věří, že jejich nálezy by mohly být klíčem k zvrácení ztráty sluchu, která vzniká v důsledku poškození vlasových buněk.
Nedávný příspěvek v časopise eLife poskytuje úplné vysvětlení vyšetřování.
„Vědci v našem oboru,“ říká Angelika Doetzlhofer, Ph.D., docentka neurověd Johns Hopkins, „již dlouho hledali molekulární signály, které spouštějí tvorbu vlasových buněk, které snímají a přenášejí zvuk.“
"Tyto vláskové buňky jsou významným hráčem při ztrátě sluchu a vědět více o tom, jak se vyvíjejí, nám pomůže vymyslet způsoby, jak vyměnit poškozené vláskové buňky," dodává.
U savců závisí schopnost slyšet na dvou typech buněk, které detekují zvuk: vnitřní a vnější vlasové buňky.
Oba typy vláskových buněk lemují vnitřek kochley, ve vnitřním uchu dutý spirálovitý tvar. Vlasové buňky tvoří zřetelný vzor skládající se ze tří řad vnějších buněk a jedné řady vnitřních buněk.
Buňky snímají zvukové vlny, když cestují po struktuře podobné skořápce a přenášejí informace do mozku.
Vývoj a ztráta vlasových buněk
Problémy s vláskovými buňkami a nervy, které je spojují s mozkem, jsou zodpovědné za více než 90% ztráty sluchu.
Většina savců a ptáků má schopnost automaticky nahradit ztracené nebo poškozené vláskové buňky, ale u lidí se to neděje. Jakmile ztratíme vlasové buňky, zdá se, že ztráta sluchu je nevratná.
Produkce vláskových buněk v kochlei během vývoje embrya je vysoce organizovaný a složitý proces zahrnující přesné načasování a umístění.
Proces začíná, když se nezralé buňky na vnějším slimáku transformují do plně vytvořených vlasových buněk.
Z vnějšího slimáka potom uspořádaná transformace pokračuje jako vlna podél vnitřní výstelky spirály, dokud nedosáhne nejvnitřnější oblasti.
Ačkoli vědci odhalili mnoho informací o tvorbě vlasových buněk, molekulární signály, které řídí „přesné buněčné vzorce“, zůstaly nejasné.
Jak signály dělají správnou část procesu ve správný čas, aby „podpořila sluchovou smyslovou diferenciaci a instruovala její odstupňovaný vzorec?“
Signální proteiny a přechody
Aby se pokusili odpovědět na otázku, Doetzlhofer a její kolegové studovali kochleární vývoj v myších embryích. Zkoumali signální proteiny, které hrají roli při tvorbě vlasových buněk ve vyvíjející se kochlei.
Pozornost zaujaly dva z proteinů, které vědci zkoumali: Activin A a follistatin.
Viděli, jak se hladiny těchto dvou proteinů změnily během transformace prekurzorových buněk na zralé vlasové buňky podél vnitřku kochleární spirály.
Zdá se, že hladiny proteinu se lišily podle načasování a umístění vývojového vzorce.
Hladiny aktivinu A byly nízké v nejvzdálenější části kochley, když se z nezralých buněk začaly vyvíjet vlasové buňky, a vysoké v nejvnitřnější části spirály, kde nezralé buňky ještě nezačaly transformovat.
Autoři odkazují na takové změny hladiny proteinů od vysoké po nízkou jako signální přechody.
„Signální přechody hrají zásadní roli při řízení růstu a diferenciace během embryonálního vývoje,“ poznamenávají.
Dva proteiny „fungují opačně“
Zatímco signální gradient Activin A šel jednou cestou a pohyboval se vlnou, která šla dovnitř, signální gradient follistatinu šel druhou cestou, jako vlna pohybující se ven.
"V přírodě jsme věděli, že aktivin A a follistatin působí opačným způsobem k regulaci buněk," vysvětluje Doetzlhofer.
Zdá se, že tato zjištění naznačují, že tyto dva proteiny vzájemným vyvážením řídí přesný a jemný vývoj vlasových buněk podél kochleární spirály.
Další vyšetřování s použitím jak normálních, tak geneticky upravených myší tuto představu potvrdilo.
Zvýšení aktivinu A v kochle normálních myší způsobilo, že vlasové buňky dozrávají příliš brzy.
Naopak, vlasové buňky se tvořily příliš pozdě u myší s genetickým inženýrstvím, které buď produkovaly příliš mnoho follistatinu, nebo neprodukovaly vůbec žádný aktivin A. Výsledkem byl dezorganizovaný vzor vlasových buněk na vnitřní straně kochleární spirály.
"Působení aktivinu A a follistatinu je během vývoje tak přesně načasováno, že jakékoli narušení může negativně ovlivnit organizaci hlemýžďů."
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer naznačuje, že tato zjištění by mohla vést k nové léčbě obnovy sluchu, která se zhoršuje v důsledku ztráty vlasových buněk.
