Изучая мышей, ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе идентифицировали две сигнальные молекулы, которые необходимы для правильного развития части внутреннего уха, называемой улиткой. Без обоих сигналов эмбрион не производит достаточного количества клеток, которые в конечном итоге составляют улитку взрослого человека, что приводит к укорочению улиткового протока и нарушению слуха.
Исследование, доступное в Интернете в журнале eLife, способствует пониманию развития внутреннего уха, что является первым шагом к цели восстановления утраченного слуха.«Чтобы в конечном итоге восстановить слух, мы хотели бы иметь возможность регенерировать сенсорные волосковые клетки улитки», — сказал старший автор Дэвид М. Орнитц, доктор медицинских наук, профессор биологии развития, получивший звание выпускников. «Если внутреннее ухо у птиц и рыб повреждено, например, клетки внутреннего уха естественным образом превращаются обратно в клетки-предшественники, которые способны заменять сенсорные клетки. Но млекопитающие более сложны — с лучшим слухом. более широкий диапазон звуков. Однако считается, что в обмен на лучший слух мы утратили способность регенерировать сенсорные волосковые клетки ».
В новом исследовании Орниц и его коллеги показали, что правильное развитие внутреннего уха у мышей зависит от присутствия двух сигнальных молекул, называемых FGF9 и FGF20. Нормальная передача сигналов этих молекул во внутреннем ухе включается примерно на 11 день типичного 20-дневного развития эмбриона мыши. В течение следующих двух-трех дней эти две молекулы заставляют клетки-предшественники размножаться. К 14 дню эмбриона клетки-предшественники перестают размножаться и начинают дифференцироваться, чтобы стать функциональными взрослыми сенсорными клетками.
Согласно этому и другим исследованиям, на данный момент клеточная популяция, составляющая ухо взрослого человека, в значительной степени завершена.«У млекопитающих, включая мышей и людей, количество сенсорных клеток-предшественников фиксировано», — сказал первый автор Сунг-Хо Ху, доктор философии, инструктор по биологии развития. «Это число определяется делением клеток или их гибелью на ранних стадиях развития.
У мышей это примерно между 11 и 14 эмбриональными днями. Когда это окно развития закрывается, количество имеющихся у вас клеток — это все, что вы получаете. компенсируя низкие числа ".
Волосковые клетки внутреннего уха улавливают звуковые колебания и передают эти сигналы в мозг. Потеря слуха возникает, когда эти волосковые клетки повреждаются, чаще всего из-за громкого шума, приема некоторых лекарств и самого процесса старения.Согласно новому исследованию, FGF9 и FGF20 посылают сигналы своим рецепторам, которые расположены в соседних клетках, окружающих развивающиеся сенсорные клетки. Посредством передачи сигналов этим окружающим клеткам FGF9 и FGF20 способствуют росту сенсорных клеток-предшественников.
Этот сигнал активирует петлю обратной связи, которая помогает направлять правильное развитие улитки. По словам Орница и Ха, будущая работа будет сосредоточена на идентификации молекул, участвующих в механизме обратной связи.
«Мы обнаружили, что сигнал FGF поучителен для формирования улитки», — сказал Орниц. «Эти сигналы FGF говорят окружающим тканям, что они создают фактор — мы еще не знаем, что это за фактор, — но мы знаем, что он регулирует рост клеток-предшественников. И способность выращивать клетки-предшественники или инструктировать клетки, которые могут стать предшественниками. клетки для роста, является одним из ключей к восстановлению слуха ».
Работа поддержана Фондом «Действия против потери слуха»; Управление военно-морских исследований, номер гранта N000141211025; Фонд «Марш десятицентовиков»; Фонд здоровья слуха; и Национальные институты здравоохранения (NIH), номера грантов K99 DC012825, P30 DC004665, P30 DK052574 и P30 AR057235.