Актуальность
Нарушения слуха давно признаны изменениями, которые неизбежно связаны с процессами биологического старения организма человека. В настоящее время известно, что регенерация кохлеарных волосковых клеток в случае их повреждения у млекопитающих невозможна. Это служит причиной перманентной потери слуха. В то же время имеются данные о том, что соседние опорные клетки рецепторной части слухового анализатора могут служить источником дифференциации в сенсорные клетки у представителей других позвоночных. Тем не менее указанный процесс оставался недостаточно изученным.
В статье, опубликованной в издании «European Journal of Neuroscience» 30 сентября 2018 г., сообщается о возможностях восстановления активности сенсорных волосковых клеток, преобразующих звуковые колебания в электрические сигналы.
Материалы и результаты исследования
В новой работе ученые выдвинули гипотезу о том, что передача сигналов рецепторов эпидермального фактора роста (epidermal growth factor — EGF) может играть решающую роль в механизме регенерации кохлеарных рецепторных структур. Так, в результатах исследований, проведенных научными сотрудниками лаборатории Патриции Уайт (Patricia White) в 2012 г., описано семейство рецепторов EGF, ответственных за активацию опорных клеток в рецепторной части слухового анализатора птиц. Был описан потенциал этих клеток к опосредованной генерации новых сенсорных волосковых клеток. На основании полученных данных учеными были выдвинуты предположения о том, что указанный сигнальный путь, вероятно, может быть использован для достижения аналогичного результата у млекопитающих. П. Уайт, доцент кафедры нейробиологии Медицинской школы Университета Рочестера (University of Rochester School of Medicine), США, и руководитель нового исследования, отметила: «Представляется невероятным то, что в рецепторных кохлеарных структурах мышей рецепторы EGF присутствуют на протяжении всей жизни животного. Возможно, процессы эволюции видов млекопитающих обусловили изменения в экспрессии внутриклеточных регуляторов передачи сигналов от рецептора EGF. Эти регуляторы могли оказать влияние на изменение исхода передачи сигналов, блокируя регенерацию. Наши исследования сосредоточены на поиске способов временного переключения описанного сигнального пути в целях активации регенераторных возможностей волосковых клеток, поскольку их интеграция и взаимосвязь с нейрональными путями имеют решающее значение для нормальной функции слухового анализатора».
Таким образом, в новом исследовании ученые осуществили практическую апробацию предположений о том, что передача сигналов группы рецепторов EGF может играть роль в восстановлении кохлеарной функции у млекопитающих. Авторы сосредоточили внимание на изучении специфического рецептора ERBB2, представленного в кохлеарных опорных клетках.
В ходе работы ученые провели тестирование ряда различных методов активации сигнального пути EGF. Так, один набор экспериментов включал применение вирусных частиц для целевого воздействия на рецепторы ERBB2. На следующем этапе исследования проводили на моделях генетически модифицированных лабораторных мышей для сверхэкспрессии активированного ERBB2. Третья серия экспериментов включала тестирование двух препаратов, первоначально разработанных для стимуляции активности стволовых клеток в структурах глаза и поджелудочной железы, активирующих сигнальные механизмы ERBB2. В результате установлено, что активация пути ERBB2 вызывает развитие каскада клеточных реакций, в результате чего происходит размножение опорных кохлеарных клеток с последующей активацией соседних стволовых клеток и дифференциацией их в сенсорные волосковые клетки. Кроме того, выявлено, что описанный процесс может не только влиять на регенерацию сенсорных волосковых клеток, но и способствовать поддержанию их интеграции с нервными клетками.
Выводы
В заключение авторы подчеркнули, что восстановление слуха является сложным процессом, обусловленным множеством клеточных событий. Результаты же нового исследования описывают сигнальный путь, который, будучи активирован различными методами, может представлять собой новый подход к регенерации кохлеарных клеток и в конечном счете — восстановлению слуха.
- University of Rochester Medical Center (2018) Study points to possible new therapy for hearing loss. ScienceDaily, Oct. 15.
- Zhang J., Wang Q., Abdul-Aziz D. et al. (2018) ERBB2 signaling drives supporting cell proliferation in vitro and apparent supernumerary hair cell formation in vivo in the neonatal mouse cochlea. Eur. J. Neurosci., Sep. 30 [Epub. ahead of print].
Наталья Савельева-Кулик
