Proteinfunn kan føre til nye behandlinger med hørselstap
En ny genetisk studie på mus har identifisert to proteiner som hjelper til med å organisere utviklingen av hårcellene som fanger opp lydbølger i det indre øret.
Forskere ved Johns Hopkins School of Medicine i Baltimore, MD, mener at deres funn kan være nøkkelen til å reversere hørselstap som oppstår fra skadede hårceller.
En fersk avis i tidsskriftet eLife gir full redegjørelse for etterforskningen.
"Forskere i vårt felt," sier Angelika Doetzlhofer, Ph.D., førsteamanuensis i nevrovitenskap ved Johns Hopkins, "har lenge sett etter molekylære signaler som utløser dannelsen av hårcellene som fornemmer og overfører lyd."
"Disse hårcellene er en viktig aktør innen hørselstap, og å vite mer om hvordan de utvikler seg, vil hjelpe oss å finne ut måter å erstatte hårceller som er skadet," legger hun til.
Hos pattedyr er evnen til å høre avhengig av to typer celler som oppdager lyd: indre og ytre hårceller.
Begge typer hårceller linje innsiden av sneglehuset, en spiralformet hul i det indre øret. Hårcellene danner et tydelig mønster som består av tre rader med ytre celler og en rad med indre celler.
Cellene fornemmer lydbølger når de beveger seg nedover den skalllignende strukturen og formidler informasjonen til hjernen.
Utvikling og tap av hårceller
Problemer med hårceller og nervene som forbinder dem med hjernen er ansvarlig for mer enn 90% av hørselstapet.
De fleste pattedyr og fugler har evnen til automatisk å erstatte tapte eller skadede hårceller, men dette skjer ikke hos mennesker. Når vi mister hårcellene, ser det ut til at hørselstap er irreversibelt.
Produksjonen av hårceller i cochlea under embryoutvikling er en svært organisert og intrikat prosess som involverer presis timing og plassering.
Prosessen begynner når umodne celler ved det ytre sneglehuset forvandles til fullformede hårceller.
Fra det ytre sneglehuset fortsetter den ordnede transformasjonen som en bølge langs spiralens indre foring til den når den innerste regionen.
Selv om forskere har avdekket mye om dannelse av hårceller, har de molekylære signalene som styrer den “presise mobilmønstringen” vært uklare.
Hvordan får signalene den rette delen av prosessen til å skje til riktig tid for å "fremme auditiv sensorisk differensiering og instruere dens graderte mønster?"
Signalproteiner og gradienter
For å prøve å svare på spørsmålet, studerte Doetzlhofer og hennes kolleger cochlear utvikling i musembryoer. De undersøkte signalproteiner som spiller en rolle i dannelsen av hårceller i utviklingen av cochlea.
To av proteinene som forskerne undersøkte, fanget deres oppmerksomhet: Activin A og follistatin.
De så hvordan nivåene av de to proteinene endret seg under transformasjonen av forløperceller til modne hårceller langs innsiden av cochlea spiralen.
Proteinnivået syntes å variere i henhold til tidspunktet og plasseringen av utviklingsmønsteret.
Activin A-nivåene var lave i den ytterste delen av sneglehinnen da umodne celler begynte å utvikle seg til hårceller og høye i den innerste delen av spiralen, der umodne celler ennå ikke hadde begynt å transformere.
Forfatterne refererer til slike høy-til-lave proteinnivåendringer som signalgradienter.
"Signalgradienter spiller en grunnleggende rolle i å kontrollere vekst og differensiering under embryonal utvikling," bemerker de.
De to proteinene 'fungerer på motsatte måter'
Mens Activin A-signalgradienten gikk den ene veien, og beveget seg i en bølge som gikk innover, gikk follistatin-signalgradienten den andre veien, som en bølge som beveget seg utover.
"I naturen visste vi at Activin A og follistatin fungerer på motsatte måter for å regulere celler," forklarer Doetzlhofer.
Disse funnene ser ut til å antyde at de to proteinene kontrollerer den presise og delikate utviklingen av hårceller langs cochlea-spiralen ved å balansere hverandre.
Videre undersøkelse ved bruk av både normale og genetisk konstruerte mus bekreftet denne oppfatningen.
Å øke Activin A i cochleasene til normale mus gjorde at hårcellene modnet for tidlig.
Omvendt dannet hårceller for sent hos genetisk konstruerte mus som enten produserte for mye follistatin eller ikke produserte noe Activin A i det hele tatt. Resultatet var et uorganisert mønster av hårceller på innsiden av cochlea spiralen.
"Handlingen til Activin A og follistatin er så nøyaktig tidsbestemt under utviklingen at enhver forstyrrelse kan påvirke organiseringen av cochlea negativt."
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer antyder at funnene kan føre til nye behandlinger for å gjenopprette hørselen som blir svekket på grunn av tap av hårceller.
