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研究人員發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)可能會恢復(fù)受損的聲音檢測細(xì)胞

2019-08-07 10:57來源:生物幫


約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員利用小鼠的遺傳工具說,他們已經(jīng)確定了一對蛋白質(zhì)可以精確控制何時發(fā)聲細(xì)胞(稱為毛細(xì)胞)出生在哺乳動物內(nèi)耳。6月12日在eLife發(fā)表的一份報告中描述的這些蛋白質(zhì)可能是未來治療方法的關(guān)鍵,可以恢復(fù)患有不可逆性耳聾的人的聽力。


“我們這個領(lǐng)域的科學(xué)家長期以來一直在尋找能夠觸發(fā)感覺和傳播聲音的毛細(xì)胞形成的分子信號,”Angelika Doetzlhofer博士說。,約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)副教授。“這些毛細(xì)胞是聽力損失的主要參與者,了解它們?nèi)绾伟l(fā)展將有助于我們找到替代受損毛細(xì)胞的方法。”


為了讓哺乳動物聽到,聲音振動穿過一個叫做耳蝸的空心蝸牛外殼結(jié)構(gòu)。在耳蝸內(nèi)部襯里是兩種類型的聲音檢測細(xì)胞,內(nèi)部和外部毛細(xì)胞,它們將聲音信息傳遞給大腦。


據(jù)估計,90%的遺傳性聽力損失是由毛細(xì)胞問題或?qū)⒚?xì)胞連接到大腦的聽覺神經(jīng)損傷引起的。由于暴露于大聲噪音或某些病毒感染引起的耳聾是由毛細(xì)胞損傷引起的。與其他哺乳動物和鳥類的對應(yīng)物不同,人類毛細(xì)胞不能再生。因此,一旦毛細(xì)胞受損,聽力損失可能是**性的。


科學(xué)家們已經(jīng)知道,毛細(xì)胞分娩的**步始于螺旋狀耳蝸的最外層。在這里,前體細(xì)胞開始轉(zhuǎn)化為毛細(xì)胞。然后,就像在體育場中表演“波浪”的體育迷一樣,沿著螺旋形狀的耳蝸的前體細(xì)胞沿著轉(zhuǎn)換波進入毛細(xì)胞,當(dāng)它到達(dá)耳蝸的內(nèi)部時停止轉(zhuǎn)變。Doetzlhofer和她的團隊知道毛細(xì)胞在哪里開始發(fā)育,他們在耳蝸螺旋的正確位置和正確的時間尋找分子線索。


在研究人員檢查的蛋白質(zhì)中,兩種蛋白質(zhì)Activin A和卵泡抑素的模式從其他蛋白質(zhì)中脫穎而出。沿著耳蝸的螺旋路徑,激活素A的水平在前體細(xì)胞變成毛細(xì)胞的地方增加。然而,卵泡抑素似乎具有與激活素A相反的行為。當(dāng)前體細(xì)胞首先開始轉(zhuǎn)化為毛細(xì)胞時,其水平在耳蝸的最外部低,而在耳蝸的螺旋的最內(nèi)部高,其中前體細(xì)胞沒有。尚未開始轉(zhuǎn)換。激活素A似乎向內(nèi)移動,而卵泡抑素則向外移動。


“在本質(zhì)上,我們知道Activin A和卵泡抑素可以相反的方式調(diào)節(jié)細(xì)胞,”Doetzlhofer說。“因此,基于我們的發(fā)現(xiàn),似乎在耳朵中,這兩種蛋白質(zhì)對前體細(xì)胞起著平衡作用,以控制沿著耳蝸螺旋的毛細(xì)胞的有序形成。”


為了弄清Activin A和卵泡抑素如何協(xié)調(diào)毛細(xì)胞發(fā)育,研究人員分別研究了兩種蛋白質(zhì)的影響。首先,它們增加了正常小鼠耳蝸中激活素A的水平。在這些動物中,前體細(xì)胞過早地轉(zhuǎn)變?yōu)槊?xì)胞,導(dǎo)致毛細(xì)胞在耳蝸螺旋上過早出現(xiàn)。在被設(shè)計為過量產(chǎn)生卵泡抑素或不產(chǎn)生激活素A的小鼠中,毛細(xì)胞形成晚期并且看起來雜亂無章并且分散在耳蝸內(nèi)的多個行中。


“激活素A和卵泡抑素的作用在發(fā)育過程中是如此精確的定時,任何干擾都會對耳蝸的組織產(chǎn)生負(fù)面影響,”Doetzlhofer說。“這就像建房子一樣 - 如果基礎(chǔ)沒有正確鋪設(shè),任何建在它上面的東西都會受到影響。”


研究人員發(fā)現(xiàn),高水平的這種蛋白質(zhì)會導(dǎo)致前體細(xì)胞更頻繁地分裂,從而使更多的蛋白質(zhì)以隨意的方式轉(zhuǎn)化為內(nèi)毛細(xì)胞。


Doetzlhofer指出,她對毛細(xì)胞發(fā)育的研究雖然具有根本性,但卻有可能用于治療由受損毛細(xì)胞引起的耳聾:“我們對毛細(xì)胞如何進化感興趣,因為它是一個有趣的生物學(xué)問題,”她說。“但我們也希望利用這些知識改進或開發(fā)新的聽力損失治療策略。”