Proteinopdagelse kan føre til nye behandlinger med høretab
En ny genetisk undersøgelse hos mus har identificeret to proteiner, der hjælper med at organisere udviklingen af de hårceller, der opfanger lydbølger i det indre øre.
Forskere ved Johns Hopkins School of Medicine i Baltimore, MD, mener at deres fund kan være nøglen til at vende høretab, der opstår som følge af beskadigede hårceller.
En nylig artikel i tidsskriftet eLife giver en fuldstændig redegørelse for undersøgelsen.
"Forskere inden for vores felt," siger Angelika Doetzlhofer, Ph.D., lektor i neurovidenskab ved Johns Hopkins, "har længe været på udkig efter de molekylære signaler, der udløser dannelsen af hårcellerne, der fornemmer og transmitterer lyd."
”Disse hårceller er en vigtig aktør inden for høretab, og det at vide mere om, hvordan de udvikler sig, hjælper os med at finde ud af måder at udskifte hårceller, der er beskadigede,” tilføjer hun.
Hos pattedyr er evnen til at høre afhængig af to typer celler, der registrerer lyd: indre og ydre hårceller.
Begge typer hårceller linje indersiden af cochlea, en spiralformet hul i det indre øre. Hårcellerne danner et særskilt mønster, der omfatter tre rækker af ydre celler og en række af indre celler.
Cellerne fornemmer lydbølger, når de bevæger sig ned ad den skallignende struktur og formidler informationen til hjernen.
Udvikling og tab af hårceller
Problemer med hårceller og nerver, der forbinder dem med hjernen, er ansvarlige for mere end 90% af høretab.
De fleste pattedyr og fugle har evnen til automatisk at erstatte mistede eller beskadigede hårceller, men dette sker ikke hos mennesker. Når vi først mister vores hårceller, ser det ud til, at høretab er irreversibelt.
Produktionen af hårceller i cochlea under embryoudvikling er en meget organiseret og indviklet proces, der involverer præcis timing og placering.
Processen begynder, når umodne celler ved det ydre cochlea transformeres til fuldt dannede hårceller.
Fra det ydre cochlea fortsætter den ordnede transformation som en bølge langs spiralens indre foring, indtil den når det inderste område.
Selvom forskere har afdækket meget om dannelse af hårceller, er de molekylære signaler, der styrer den "præcise cellulære mønster", forblevet uklare.
Hvordan får signalerne den rigtige del af processen til at ske på det rigtige tidspunkt for at "fremme auditiv sensorisk differentiering og instruere dens klassificerede mønster?"
Signalering af proteiner og gradienter
For at forsøge at besvare spørgsmålet studerede Doetzlhofer og hendes kolleger cochlear udvikling i musembryoner. De undersøgte signalproteiner, der spiller en rolle i dannelse af hårceller i cochlea.
To af de proteiner, som forskerne undersøgte, fangede deres opmærksomhed: Activin A og follistatin.
De så, hvordan niveauerne af de to proteiner ændrede sig under transformationen af forløberceller til modne hårceller langs indersiden af cochlea spiralen.
Proteinniveauerne syntes at variere alt efter tidspunktet og placeringen af udviklingsmønsteret.
Activin A-niveauer var lave i den yderste del af cochlea, da umodne celler begyndte at udvikle sig til hårceller og høje i den inderste del af spiralen, hvor umodne celler endnu ikke var begyndt at transformere.
Forfatterne henviser til sådanne ændringer af højt til lavt proteinniveau som signalgradienter.
"Signalgradienter spiller en grundlæggende rolle i styringen af vækst og differentiering under embryonal udvikling," bemærker de.
De to proteiner 'fungerer på modsatte måder'
Mens Activin A-signalgradienten gik en vej og bevægede sig i en bølge, der gik indad, gik follistatin-signalgradienten den anden vej, som en bølge, der bevægede sig udad.
”I naturen vidste vi, at Activin A og follistatin arbejder på modsatte måder for at regulere celler,” forklarer Doetzlhofer.
Disse fund synes at antyde, at de to proteiner styrer den nøjagtige og delikate udvikling af hårceller langs cochlea-spiralen ved at balancere hinanden.
Yderligere undersøgelse ved hjælp af både normale og genetisk manipulerede mus bekræftede denne opfattelse.
Forøgelse af Activin A i cochleas hos normale mus fik hårceller til at modnes for tidligt.
Omvendt dannedes hårceller for sent hos genetisk konstruerede mus, der enten producerede for meget follistatin eller slet ikke producerede Activin A. Resultatet var et uorganiseret mønster af hårceller på indersiden af cochlea spiralen.
"Virkningen af Activin A og follistatin er så præcist tidsbestemt under udvikling, at enhver forstyrrelse kan påvirke organisationen af cochlea negativt."
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer antyder, at resultaterne kan føre til nye behandlinger til gendannelse af hørelse, der bliver svækket på grund af tab af hårceller.
