قد يؤدي اكتشاف البروتين إلى علاجات جديدة لفقدان السمع

حددت دراسة وراثية جديدة أجريت على الفئران نوعين من البروتينات التي تساعد في تنظيم نمو خلايا الشعر التي تلتقط الموجات الصوتية في الأذن الداخلية.

قد تكون العلاجات الجديدة لفقدان السمع في الأفق.

يعتقد الباحثون في كلية جونز هوبكنز للطب في بالتيمور ، ماريلاند ، أن النتائج التي توصلوا إليها يمكن أن تحمل المفتاح لعكس فقدان السمع الذي ينشأ من خلايا الشعر التالفة.

ورقة حديثة في المجلة eLife يعطي وصفا كاملا عن التحقيق.

تقول أنجيليكا دويتزلوفر ، دكتوراه ، أستاذة مشاركة في علم الأعصاب في جامعة جونز هوبكنز: "لطالما بحث العلماء في مجالنا عن الإشارات الجزيئية التي تؤدي إلى تكوين خلايا الشعر التي تستشعر الصوت وتنقله".

وتضيف: "تلعب خلايا الشعر هذه دورًا رئيسيًا في فقدان السمع ، ومعرفة المزيد عن كيفية تطورها ستساعدنا على اكتشاف طرق لاستبدال خلايا الشعر التالفة".

تعتمد القدرة على السمع في الثدييات على نوعين من الخلايا التي تكشف الصوت: خلايا الشعر الداخلية والخارجية.

كلا النوعين من خلايا الشعر يصطفان داخل القوقعة ، وهي عبارة عن شكل حلزوني مجوف في الأذن الداخلية. تشكل خلايا الشعر نمطًا مميزًا يتكون من ثلاثة صفوف من الخلايا الخارجية وصف واحد من الخلايا الداخلية.

تستشعر الخلايا الموجات الصوتية أثناء انتقالها إلى أسفل الهيكل الشبيه بالصدفة وتنقل المعلومات إلى الدماغ.

نمو وفقدان خلايا الشعر

مشاكل خلايا الشعر والأعصاب التي تربطها بالدماغ مسؤولة عن أكثر من 90٪ من فقدان السمع.

تمتلك معظم الثدييات والطيور القدرة على استبدال خلايا الشعر المفقودة أو التالفة تلقائيًا ، لكن هذا لا يحدث عند البشر. بمجرد أن نفقد خلايا الشعر لدينا ، يبدو أن فقدان السمع لا رجعة فيه.

يُعد إنتاج خلايا الشعر في القوقعة أثناء نمو الجنين عملية شديدة التنظيم ومعقدة تتضمن توقيتًا وموقعًا دقيقين.

تبدأ العملية عندما تتحول الخلايا غير الناضجة في القوقعة الخارجية إلى خلايا شعر مكتملة التكوين.

من القوقعة الخارجية ، يستمر التحول المنظم مثل الموجة على طول البطانة الداخلية للولب حتى تصل إلى المنطقة الأعمق.

على الرغم من أن العلماء اكتشفوا الكثير عن تكوين خلايا الشعر ، فإن الإشارات الجزيئية التي تتحكم في "النمط الخلوي الدقيق" ظلت غير واضحة.

كيف تجعل الإشارات الجزء الصحيح من العملية يحدث في الوقت الصحيح "لتعزيز التمايز الحسي السمعي وتوجيه نمطها المتدرج؟"

تشوير البروتينات والتدرجات

لمحاولة الإجابة على السؤال ، درست دويتزلوفر وزملاؤها تطور القوقعة في أجنة الفئران. قاموا بفحص بروتينات الإشارات التي تلعب دورًا في تكوين خلايا الشعر في القوقعة النامية.

لفت انتباههم اثنان من البروتينات التي فحصها الباحثون: Activin A و follistatin.

لقد رأوا كيف تغيرت مستويات البروتينين أثناء تحول الخلايا الأولية إلى خلايا شعر ناضجة على طول الجزء الداخلي لولبية القوقعة.

يبدو أن مستويات البروتين تختلف باختلاف توقيت وموقع نمط التطور.

كانت مستويات Activin A منخفضة في الجزء الخارجي من القوقعة عندما بدأت الخلايا غير الناضجة في التطور إلى خلايا شعر ومرتفعة في الجزء الأعمق من اللولب ، حيث لم تبدأ الخلايا غير الناضجة في التحول بعد.

يشير المؤلفون إلى تغيرات مستوى البروتين المرتفع إلى المنخفض مثل تدرجات الإشارة.

وأشاروا إلى أن "تدرجات الإشارة تلعب دورًا أساسيًا في التحكم في النمو والتمايز أثناء التطور الجنيني".

البروتينان "يعملان بطرق معاكسة"

بينما ذهب تدرج إشارة Activin A في اتجاه واحد ، متحركًا في موجة دخلت إلى الداخل ، ذهب تدرج إشارة follistatin في الاتجاه الآخر ، مثل موجة تتحرك للخارج.

يوضح دويتزلوفر: "في الطبيعة ، علمنا أن Activin A و follistatin يعملان بطرق معاكسة لتنظيم الخلايا".

يبدو أن هذه النتائج تشير إلى أن البروتينين يتحكمان في التطور الدقيق والدقيق لخلايا الشعر على طول لولب القوقعة من خلال موازنة بعضهما البعض.

أكد المزيد من التحقيقات باستخدام الفئران العادية والمعدلة وراثيًا هذه الفكرة.

زيادة Activin A في قوقعة الفئران العادية تجعل خلايا الشعر تنضج في وقت قريب جدًا.

على العكس من ذلك ، تشكلت خلايا الشعر في وقت متأخر جدًا في الفئران المعدلة وراثيًا والتي إما أنتجت الكثير من الفوليستاتين أو لم تنتج Activin A على الإطلاق كانت النتيجة نمطًا غير منظم لخلايا الشعر داخل دوامة القوقعة.