Objav bielkovín by mohol viesť k novej liečbe straty sluchu
Nová genetická štúdia na myšiach identifikovala dva proteíny, ktoré pomáhajú organizovať vývoj vlasových buniek, ktoré zachytávajú zvukové vlny vo vnútornom uchu.
Vedci z lekárskej fakulty Johna Hopkinsa v Baltimore (MD) sa domnievajú, že ich objavy by mohli byť kľúčom k zvráteniu straty sluchu, ktorá vzniká poškodením vlasových buniek.
Nedávny príspevok v časopise eLife poskytuje úplné znenie vyšetrovania.
„Vedci v našom odbore,“ hovorí Angelika Doetzlhofer, Ph.D., docentka neurovied Johns Hopkins, „dlho hľadali molekulárne signály, ktoré spúšťajú tvorbu vlasových buniek, ktoré snímajú a prenášajú zvuk.“
„Tieto vláskové bunky sú hlavným hráčom pri strate sluchu a ďalšie informácie o tom, ako sa vyvíjajú, nám pomôžu nájsť spôsoby, ako nahradiť poškodené vláskové bunky,“ dodáva.
U cicavcov sa schopnosť počuť spolieha na dva typy buniek, ktoré detekujú zvuk: vnútorné a vonkajšie vláskové bunky.
Oba typy vláskových buniek lemujú vnútro slimáka, vo vnútornom uchu špirála. Vlasové bunky tvoria zreteľný vzor pozostávajúci z troch radov vonkajších buniek a jedného radu vnútorných buniek.
Bunky snímajú zvukové vlny, keď cestujú dole po štruktúre podobnej škrupine a prenášajú informácie do mozgu.
Vývoj a strata vlasových buniek
Problémy s vlasovými bunkami a nervami, ktoré ich spájajú s mozgom, sú zodpovedné za viac ako 90% straty sluchu.
Väčšina cicavcov a vtákov má schopnosť automaticky nahradiť stratené alebo poškodené vláskové bunky, ale u ľudí sa to nestáva. Akonáhle prídeme o vláskové bunky, zdá sa, že strata sluchu je nezvratná.
Produkcia vláskových buniek v kochlei počas vývoja embrya je vysoko organizovaný a zložitý proces zahŕňajúci presné načasovanie a umiestnenie.
Proces začína, keď sa nezrelé bunky na vonkajšom kochle transformujú do úplne vytvorených vlasových buniek.
Z vonkajšieho slimáka potom usporiadaná transformácia pokračuje ako vlna pozdĺž vnútornej výstelky špirály, kým nedosiahne najvnútornejšiu oblasť.
Aj keď vedci odhalili veľa informácií o tvorbe vláskových buniek, molekulárne signály, ktoré riadia „presné bunkové vzorkovanie“, zostali nejasné.
Ako signály umožňujú, aby sa správna časť procesu stala v správnom čase, aby „podporila sluchovú senzorickú diferenciáciu a dala pokyn jej odstupňovanému vzoru?“
Signálne proteíny a prechody
Aby sa pokúsili odpovedať na túto otázku, Doetzlhofer a jej kolegovia študovali kochleárny vývoj v myších embryách. Skúmali signálne proteíny, ktoré hrajú úlohu pri tvorbe vlasových buniek vo vyvíjajúcom sa slimáku.
Zaujali ich dva z proteínov, ktoré vedci skúmali: aktivín A a follistatín.
Videli, ako sa hladiny týchto dvoch proteínov menili počas transformácie prekurzorových buniek na zrelé vláskové bunky pozdĺž vnútornej strany kochleárnej špirály.
Zdá sa, že hladiny proteínu sa líšili podľa načasovania a umiestnenia vývojového modelu.
Hladiny aktivínu A boli nízke v najodľahlejšej časti kochley, keď sa z nezrelých buniek začali rozvíjať vláskové bunky, a vysoké v najvnútornejšej časti špirály, kde ešte nezačali transformovať nezrelé bunky.
Autori označujú také zmeny hladiny proteínov od vysokej po nízku ako signálne gradienty.
„Signálne gradienty hrajú zásadnú úlohu pri kontrole rastu a diferenciácie počas embryonálneho vývoja,“ poznamenávajú.
Dva proteíny „fungujú opačne“
Zatiaľ čo signálny gradient aktivínu A išiel jedným smerom, pohyboval sa vo vlne, ktorá smerovala dovnútra, signálny gradient follistatínu išiel opačným smerom, ako vlna pohybujúca sa smerom von.
„V prírode sme vedeli, že aktivín A a follistatín pôsobia pri regulácii buniek opačne,“ vysvetľuje Doetzlhofer.
Zdá sa, že tieto objavy naznačujú, že tieto dva proteíny vzájomným vyvážením riadia presný a jemný vývoj vlasových buniek pozdĺž kochleárnej špirály.
Ďalšie vyšetrovanie s použitím normálnych aj geneticky modifikovaných myší túto predstavu potvrdilo.
Zvyšovanie aktivínu A v kochle normálnych myší spôsobilo, že vlasové bunky dozreli príliš skoro.
Naopak, vlasové bunky sa tvorili príliš neskoro u myší s genetickým inžinierstvom, ktoré buď produkovali príliš veľa follistatínu, alebo neprodukovali vôbec žiadny aktivín A. Výsledkom bol neusporiadaný vzor vlasových buniek na vnútornej strane kochleárnej špirály.
"Pôsobenie aktivínu A a follistatínu je počas vývoja tak presne načasované, že akékoľvek narušenie môže mať negatívny vplyv na organizáciu slimáka."
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer naznačuje, že tieto objavy by mohli viesť k novej liečbe obnovy sluchu, ktorá sa poškodí v dôsledku straty vlasových buniek.
