Descoperirea proteinelor ar putea duce la noi tratamente pentru pierderea auzului
Un nou studiu genetic la șoareci a identificat două proteine care ajută la organizarea dezvoltării celulelor de păr care capătă unde sonore în urechea internă.
Cercetătorii de la Școala de Medicină Johns Hopkins din Baltimore, MD, cred că descoperirile lor ar putea deține cheia inversării pierderii auzului care apare din cauza celulelor părului deteriorate.
O lucrare recentă în jurnal eLife oferă o prezentare completă a anchetei.
„Oamenii de știință din domeniul nostru”, spune Angelika Doetzlhofer, doctorat, profesor asociat de neuroștiințe la Johns Hopkins, „au căutat de mult timp semnalele moleculare care declanșează formarea celulelor de păr care simt și transmit sunetul.”
„Aceste celule de păr sunt un jucător major în pierderea auzului și a cunoaște mai multe despre modul în care se dezvoltă ne va ajuta să găsim modalități de a înlocui celulele de păr care sunt deteriorate”, adaugă ea.
La mamifere, capacitatea de a auzi se bazează pe două tipuri de celule care detectează sunetul: celulele părului interior și exterior.
Ambele tipuri de celule de păr acoperă interiorul cohleei, o cavitate în formă de spirală în urechea internă. Celulele de păr formează un model distinct care cuprinde trei rânduri de celule exterioare și un rând de celule interioare.
Celulele simt undele sonore în timp ce călătoresc pe structura asemănătoare cochiliei și transmit informațiile către creier.
Dezvoltarea și pierderea celulelor de păr
Problemele cu celulele de păr și nervii care le leagă de creier sunt responsabile pentru mai mult de 90% din pierderea auzului.
Majoritatea mamiferelor și păsărilor au capacitatea de a înlocui automat celulele de păr pierdute sau deteriorate, dar acest lucru nu se întâmplă la oameni. Odată ce ne pierdem celulele de păr, se pare că pierderea auzului este ireversibilă.
Producția de celule de păr în cohlee în timpul dezvoltării embrionilor este un proces complex și foarte organizat, care implică sincronizarea și localizarea precise.
Procesul începe atunci când celulele imature de la cohleea exterioară se transformă în celule de păr complet formate.
Din cohleea exterioară, transformarea ordonată se desfășoară apoi ca o undă de-a lungul căptușelii interne a spiralei până ajunge în regiunea cea mai interioară.
Deși oamenii de știință au descoperit multe despre formarea celulelor de păr, semnalele moleculare care controlează „modelarea celulară precisă” au rămas neclare.
Cum fac semnalele ca partea corectă a procesului să se întâmple la momentul corect pentru a „promova diferențierea senzorială auditivă și a instrui tiparul său gradat?”
Proteine de semnalizare și gradienți
Pentru a încerca să răspundă la întrebare, Doetzlhofer și colegii ei au studiat dezvoltarea cohleară la embrionii de șoarece. Ei au investigat proteinele de semnalizare care joacă un rol în formarea celulelor de păr în cohleea în curs de dezvoltare.
Două dintre proteinele cercetate de cercetători le-au atras atenția: Activina A și folistatina.
Au văzut cum s-au schimbat nivelurile celor două proteine în timpul transformării celulelor precursoare în celule de păr mature de-a lungul interiorului spiralei cohleare.
Nivelurile de proteine par să varieze în funcție de momentul și locația modelului de dezvoltare.
Nivelurile de activină A au fost scăzute în partea exterioară a cohleei când celulele imature au început să se dezvolte în celule de păr și ridicate în partea interioară a spiralei, unde celulele imature încă nu începuseră să se transforme.
Autorii se referă la astfel de modificări ale nivelului de proteină ridicat până la scăzut ca gradienți de semnalizare.
„Gradienții de semnalizare joacă un rol fundamental în controlul creșterii și diferențierii în timpul dezvoltării embrionare”, notează ei.
Cele două proteine „funcționează în moduri opuse”
În timp ce gradientul de semnalizare Activin A a mers într-o direcție, mișcându-se într-o undă care a intrat în interior, gradientul de semnalizare folistatină a mers în sens invers, ca o undă care se deplasează spre exterior.
„În natură, știam că activina A și folistatina funcționează în moduri opuse de reglare a celulelor”, explică Doetzlhofer.
Aceste descoperiri par să sugereze că cele două proteine controlează dezvoltarea precisă și delicată a celulelor de păr de-a lungul spiralei cohleare, echilibrându-se reciproc.
Investigațiile ulterioare folosind atât șoareci normali, cât și șoareci modificați genetic au confirmat această noțiune.
Creșterea activinei A în cohleii șoarecilor normali a făcut ca celulele de păr să se maturizeze prea devreme.
Dimpotrivă, celulele de păr s-au format prea târziu la șoarecii genetici care fie au produs prea multă folistatină, fie nu au produs deloc activină A. Rezultatul a fost un model dezorganizat de celule de păr din interiorul spiralei cohleare.
„Acțiunea activinei A și a folistatinei este atât de precis sincronizată în timpul dezvoltării, încât orice tulburare poate afecta negativ organizarea cohleei.”
Dr. Angelika Doetzlhofer
Doetzlhofer sugerează că descoperirile ar putea duce la noi tratamente pentru restabilirea auzului, care devin afectate din cauza pierderii celulelor părului.
