Η ανακάλυψη πρωτεϊνών θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες απώλειας ακοής
Μια νέα γενετική μελέτη σε ποντίκια εντόπισε δύο πρωτεΐνες που βοηθούν στην οργάνωση της ανάπτυξης των τριχοκυττάρων που παίρνουν ηχητικά κύματα στο εσωτερικό αυτί.
Οι ερευνητές της Ιατρικής Σχολής Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη, MD, πιστεύουν ότι τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να κρατήσουν το κλειδί για την αντιστροφή της απώλειας ακοής που προκύπτει από τα κατεστραμμένα κύτταρα των μαλλιών.
Ένα πρόσφατο άρθρο στο περιοδικό eLife δίνει πλήρη περιγραφή της έρευνας.
«Οι επιστήμονες στον τομέα μας», λέει η Angelika Doetzlhofer, Ph.D., αναπληρώτρια καθηγήτρια νευροεπιστήμης στο Johns Hopkins, «εδώ και καιρό αναζητούν τα μοριακά σήματα που προκαλούν το σχηματισμό των τριχωτών κυττάρων που αισθάνονται και μεταδίδουν ήχο».
«Αυτά τα κύτταρα των μαλλιών είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην απώλεια ακοής και το να γνωρίζουμε περισσότερα για το πώς αναπτύσσονται θα μας βοηθήσει να βρούμε τρόπους για να αντικαταστήσουμε τα τριχωτά κύτταρα που έχουν υποστεί ζημιά», προσθέτει.
Στα θηλαστικά, η ικανότητα ακρόασης βασίζεται σε δύο τύπους κυττάρων που ανιχνεύουν ήχο: εσωτερικά και εξωτερικά κύτταρα τριχών.
Και οι δύο τύποι κυττάρων τρίχας ευθυγραμμίζουν το εσωτερικό του κοχλία, ένα σπειροειδές σχήμα κοίλο στο εσωτερικό αυτί. Τα τριχωτά κύτταρα σχηματίζουν ένα ξεχωριστό σχέδιο που περιλαμβάνει τρεις σειρές εξωτερικών κυττάρων και μία σειρά εσωτερικών κυττάρων.
Τα κύτταρα αισθάνονται ηχητικά κύματα καθώς ταξιδεύουν κάτω από τη δομή που μοιάζει με κέλυφος και μεταφέρουν τις πληροφορίες στον εγκέφαλο.
Ανάπτυξη και απώλεια τριχών
Προβλήματα με τα κύτταρα των μαλλιών και τα νεύρα που τα συνδέουν στον εγκέφαλο ευθύνονται για περισσότερο από το 90% της απώλειας ακοής.
Τα περισσότερα θηλαστικά και πουλιά έχουν την ικανότητα να αντικαθιστούν αυτόματα τα χαμένα ή κατεστραμμένα κύτταρα των μαλλιών, αλλά αυτό δεν συμβαίνει στον άνθρωπο. Μόλις χάσουμε τα κύτταρα των μαλλιών μας, φαίνεται ότι η απώλεια ακοής είναι μη αναστρέψιμη.
Η παραγωγή κυττάρων τρίχας στον κοχλία κατά την ανάπτυξη του εμβρύου είναι μια πολύ οργανωμένη και περίπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει ακριβή χρονισμό και τοποθεσία.
Η διαδικασία ξεκινά όταν τα ανώριμα κύτταρα στον εξωτερικό κοχλία μετατρέπονται σε πλήρως σχηματισμένα τριχωτά κύτταρα.
Από τον εξωτερικό κοχλία, ο ομαλός μετασχηματισμός στη συνέχεια προχωρά σαν ένα κύμα κατά μήκος της εσωτερικής επένδυσης της σπείρας έως ότου φτάσει στην εσωτερική περιοχή.
Παρόλο που οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει πολλά για τον σχηματισμό κυττάρων τρίχας, τα μοριακά σήματα που ελέγχουν την «ακριβή κυτταρική διαμόρφωση» παρέμειναν ασαφή.
Πώς τα σήματα κάνουν το σωστό μέρος της διαδικασίας να συμβεί τη σωστή στιγμή για «προώθηση της ακουστικής διαφοροποίησης των αισθητηρίων και καθοδήγηση του βαθμολογικού μοτίβου της;»
Πρωτεΐνες και βαθμίδες σηματοδότησης
Για να προσπαθήσουν να απαντήσουν στην ερώτηση, η Doetzlhofer και οι συνεργάτες της μελέτησαν κοχλιακή ανάπτυξη σε έμβρυα ποντικών. Διερεύνησαν πρωτεΐνες σηματοδότησης που παίζουν ρόλο στο σχηματισμό κυττάρων τρίχας στον αναπτυσσόμενο κοχλία.
Δύο από τις πρωτεΐνες που διερεύνησαν οι ερευνητές τράβηξαν την προσοχή τους: Η ακτιβίνη Α και η φολιστατίνη.
Είδαν πώς άλλαξαν τα επίπεδα των δύο πρωτεϊνών κατά τη μετατροπή των προδρόμων κυττάρων σε ώριμα κύτταρα τρίχας κατά μήκος του εσωτερικού της κοχλιακής σπείρας.
Τα επίπεδα πρωτεΐνης φάνηκαν να ποικίλουν ανάλογα με το χρονοδιάγραμμα και τη θέση του σχεδίου ανάπτυξης.
Τα επίπεδα ακτιβίνης Α ήταν χαμηλά στο εξώτατο τμήμα του κοχλία όταν τα ανώριμα κύτταρα άρχισαν να αναπτύσσονται σε κύτταρα τρίχας και υψηλά στο εσωτερικό μέρος της σπείρας, όπου τα ανώριμα κύτταρα δεν είχαν αρχίσει ακόμη να μετασχηματίζονται.
Οι συγγραφείς αναφέρονται σε αλλαγές υψηλού έως χαμηλού επιπέδου πρωτεΐνης όπως οι βαθμίδες σηματοδότησης.
«Οι βαθμίδες σηματοδότησης παίζουν θεμελιώδη ρόλο στον έλεγχο της ανάπτυξης και της διαφοροποίησης κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης», σημειώνουν.
Οι δύο πρωτεΐνες «λειτουργούν με αντίθετους τρόπους»
Ενώ η κλίση σηματοδότησης Activin A πήγε με έναν τρόπο, κινούμενη σε ένα κύμα που πήγε προς τα μέσα, η κλίση σηματοδότησης της φολιστατίνης πήγε προς την άλλη, σαν ένα κύμα που κινείται προς τα έξω.
«Στη φύση, γνωρίζαμε ότι η Ακτιβίνη Α και η φολιστατίνη λειτουργούν με αντίθετους τρόπους για τη ρύθμιση των κυττάρων», εξηγεί ο Doetzlhofer.
Αυτά τα ευρήματα φαίνεται να υποδηλώνουν ότι οι δύο πρωτεΐνες ελέγχουν την ακριβή και ευαίσθητη ανάπτυξη των τριχωτών κυττάρων κατά μήκος της κοχλιακής σπείρας εξισορροπώντας η μία την άλλη.
Περαιτέρω έρευνα με τη χρήση τόσο φυσιολογικών όσο και γενετικά τροποποιημένων ποντικών επιβεβαίωσε αυτήν την ιδέα.
Η αύξηση της ακτιβίνης Α στους κοχλία φυσιολογικών ποντικών έκανε τα μαλλιά να ωριμάσουν πολύ σύντομα.
Αντίθετα, τα κύτταρα των μαλλιών σχηματίστηκαν πολύ αργά σε γενετικά τροποποιημένους ποντικούς που είτε παρήγαγαν πάρα πολύ φολιστατίνη είτε δεν παρήγαγαν καθόλου Activin Α. Το αποτέλεσμα ήταν ένα αναδιοργανωμένο μοτίβο κυττάρων τρίχας στο εσωτερικό της κοχλιακής σπείρας.
«Η δράση της ακτιβίνης Α και της φολιστατίνης είναι τόσο ακριβής χρονομετρημένη κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ώστε οποιαδήποτε διαταραχή μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την οργάνωση του κοχλία.»
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Ο Doetzlhofer προτείνει ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες θεραπείες για την αποκατάσταση της ακοής που εξασθενεί λόγω της απώλειας των κυττάρων των μαλλιών.
