研究人员发现了一种蛋白质,可以恢复耳朵中受损的声音探测细胞

研究人员发现了一种蛋白质,可以恢复耳朵中受损的声音探测细胞
小鼠耳蜗,毛细胞为绿色,听觉神经为红色。图源:Doetzlhofer实验室

约翰·霍普金斯大学医学院的研究人员说,他们在小鼠身上使用基因工具,发现了一对蛋白质,可以精确控制哺乳动物内耳中的声音探测细胞(即毛细胞)何时诞生。在6月12日发表的一份报告中描述了这种蛋白质eLife这可能是未来治疗不可逆耳聋患者恢复听力的关键。

“我们这一领域的科学家长期以来一直在寻找引发脑水肿形成的分子信号约翰霍普金斯大学医学院神经科学副教授Angelika Doetzlhofer博士说。“这些毛细胞是一个主要的玩家了解更多关于它们是如何发育的,将有助于我们找到替代受损毛细胞的方法。”

为了让哺乳动物听到声音,声音振动通过一个中空的、螺壳状的结构,称为耳蜗。排列在耳蜗内部的是两种类型的声音探测细胞,内耳细胞和它们向大脑传递声音信息。

据估计,90%的遗传性听力损失是由毛细胞问题或连接毛细胞和大脑的听觉神经受损引起的。耳聋由于暴露在巨大的噪音或某些病毒感染引起的毛细胞损伤。与其他哺乳动物和鸟类的同类细胞不同,人类的毛细胞不能再生。因此,一旦毛细胞受损,听力损失可能是永久性的。

科学家们已经知道毛细胞诞生的第一步是从螺旋状耳蜗的最外层开始的。在这里,开始转化为毛细胞。然后,就像在体育场表演“波浪”时,前体细胞沿着耳蜗螺旋状的形状转变为毛细胞,在到达耳蜗内部时停止转化。知道了毛细胞从哪里开始发育,Doetzlhofer和她的团队开始寻找分子线索,沿着耳蜗螺旋在正确的地方和正确的时间。

在研究人员检测的蛋白质中,激活素A和卵泡抑素这两种蛋白质的模式从其他蛋白质中脱颖而出。沿着耳蜗的螺旋路径,激活素A的水平在前体细胞转变为毛细胞的地方增加。然而,Follistatin的行为似乎与激活素a相反。当前细胞刚开始转化为毛细胞时,Follistatin在耳蜗最外侧的水平较低,而在耳蜗螺旋最内侧,前细胞尚未开始转化时,Follistatin的水平较高。激活素A似乎呈波状向内移动,而卵泡抑素呈波状向外移动。

Doetzlhofer说:“在自然界中,我们知道激活素A和卵泡抑素以相反的方式调节细胞。”“因此,根据我们在耳朵中的发现,这两种蛋白质似乎在前体细胞上发挥平衡作用,以控制毛细胞沿耳蜗螺旋的有序形成。”

为了弄清楚激活素A和卵泡抑素是如何协调毛细胞发育的,研究人员分别研究了这两种蛋白质的作用。首先,他们增加了正常小鼠耳蜗中激活素A的水平。在这些动物中,前体细胞过早地转化为毛细胞,导致毛细胞沿着耳蜗螺旋过早地出现。在被改造成要么过度产生卵泡抑素,要么根本不产生激活素A的小鼠中,毛细胞形成较晚,并且在耳蜗内出现无序和分散的多排。

“激活素A和卵泡抑素的作用在发育过程中是非常精确的,任何干扰都会对组织产生负面影响Doetzlhofer说。“这就像盖房子——如果地基没有打好,任何建在上面的东西都会受到影响。”

研究人员更仔细地研究了为什么卵泡素的过量产生会导致毛细胞紊乱,他们发现这种蛋白质的高水平会导致前体细胞更频繁地分裂,这反过来又使更多的前体细胞以一种随意的方式转化为内毛细胞。

Doetzlhofer指出,她对毛细胞发育的研究虽然是基础性的,但在治疗由毛细胞受损引起的耳聋方面具有潜在的应用价值:“我们对如何治疗很感兴趣进化是因为这是一个有趣的生物学问题,”她说。“但我们也想利用这些知识来改善或开发新的听力损失治疗策略。”


进一步探索

Hey1和Hey2确保内耳“毛细胞”在正确的时间、正确的位置产生

更多信息:Meenakshi Prajapati-DiNubila等人。激活素A和卵泡抑素的反向梯度指示小鼠耳蜗中毛细胞分化的时间,eLife(2019)。DOI: 10.7554 / eLife.47613
期刊信息: eLife

引用:研究人员发现可能恢复耳朵中受损的声音检测细胞的蛋白质(2019,8月5日),检索于2021年6月19日,从//www.pyrotek-europe.com/news/2019-08-proteins-sound-detecting-cells-ear.html
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