Восстановление слуха: новый подход

Исследователи разрабатывают новый подход к восстановлению слуха. В новом исследовании, опубликованном в Европейском журнале неврологии, ученые смогли восстановить сенсорные волосковые клетки, обнаруженные в улитке – части внутреннего уха, которая преобразует звуковые колебания в электрические сигналы и может быть утеряна из-за возраста или шума.

Нарушение слуха уже давно считается неотъемлемой частью жизни пожилого населения – около 30 миллионов американцев страдают от разных степеней потери слуха. Однако, ученые давно заметили, что у животных, а именно птиц, лягушек и рыб есть способы восстанавливать утраченные сенсорные волосковые клетки.

«Это забавно, но млекопитающие – большие оригиналы в рамках всего животного мира, когда речь идет о регенерации кохлеарной ткани», – сказал Джинюань Чжан, доктор философии Биологического факультета Университета Рочестера и соавтор исследования. «Мы – единственные позвоночные, которые не могут этого сделать».

Исследования, проведенные в лаборатории Патрисии Уайт, доктора философии, в 2012 году определили семейство рецепторов, называемое эпидермальным фактором роста (EGF), ответственным за активацию поддерживающих клеток в слуховых органах птиц. При срабатывании эти клетки размножаются и способствуют генерации новых сенсорных волосковых клеток. Доктор Уайт предположила, что этот сигнальный путь потенциально может быть использован для получения аналогичного результата у млекопитающих. Уайт является научным доцентом в Медицинском центре Университета Рочестера (URMC) Дель Монте Нейробиологии и автором настоящего исследования.

«У мышей улитка имеет рецепторы EGF на протяжении всей жизни животного, но они, по-видимому, никогда не приводят к регенерации волосковых клеток», – сказал Уайт. «Возможно, во время эволюции млекопитающих произошли изменения в экспрессии внутриклеточных регуляторов передачи сигналов рецептора EGF. Эти регуляторы могли изменить исход сигнализации, блокируя регенерацию. Наши исследования направлены на поиск способа временного переключения пути для содействия как регенерации волосковых клеток, так и их интеграции с нервными клетками, которые имеют решающее значение для слуха».

В новом исследовании, в котором участвовали исследователи из URMC и Массачусетской ушной и глазной клиники, которые входят в Гарвардскую медицинскую школу, команда проверила теорию о том, что передача сигналов из семейства рецепторов EGF может сыграть роль в регенерации кохлеарной функции у млекопитающих. Исследователи сосредоточились на вызываемом ERBB2 специфическом рецепторе, который находится в кохлеарных опорных клетках.

Ученые исследовали ряд различных методов активации сигнального пути EGF. Один набор экспериментов включал использование вируса для нацеливания рецепторов ERBB2. Был проведен другой ряд экспериментов на мышах, генетически модифицированных для сверхэкспрессии активированного ERBB2. Третий эксперимент включал тестирование двух препаратов, первоначально разработанных для стимулирования активности стволовых клеток в глазах и поджелудочной железе, которые, как известно, активируют сигнализацию ERBB2.

Ученые обнаружили, что активация пути ERBB2 вызвала каскадную серию клеточных событий, благодаря которым клетки кохлеарной поддержки начинали размножаться и запускали процесс активации других соседних стволовых клеток, чтобы стать новыми сенсорными волосковыми клетками. Кроме того, похоже, что этот процесс может не только влиять на регенерацию сенсорных волосковых клеток, но и поддержать их интеграцию с нервными клетками.

«Процесс восстановления слуха является серьезной проблемой и требует серии клеточных событий», – сказал Уайт. «Вы должны регенерировать сенсорные волосковые клетки, и эти клетки должны нормально функционировать и соединяться с необходимой сетью нейронов. Данное исследование демонстрирует сигнальный путь, который может быть активирован различными методами и может представлять собой новый подход к регенерации кохлеарных клеток и, в конечном счете, восстановление слуха”.

Jingyuan Zhang, Quan Wang, Dunia Abdul-Aziz, Jonelle Mattiacio, Albert S.B. Edge, Patricia M. White.

ERBB2 signaling drives supporting cell proliferation in vitro and apparent supernumerary hair cell formation in vivo in the neonatal mouse cochlea. 

European Journal of Neuroscience, 2018; DOI: 10.1111/ejn.14183