Исследование, опубликованное в онлайн-выпуске журнала Journal of Clinical Investigation от 25 июля 2013 года, показывает, что поддерживающие клетки и производимое ими химическое вещество, называемое белком теплового шока 70 (HSP70), по-видимому, играют роль в защите поврежденных волосковых клеток от смерти. Поиск способа запустить этот процесс в поддерживающих клетках предлагает потенциальный путь предотвращения потери слуха, вызванной некоторыми лекарствами и, возможно, воздействием чрезмерного шума.
Исследование было проведено учеными Национального института здоровья.Ежегодно более полумиллиона американцев страдают потерей слуха из-за ототоксичных лекарств — лекарств, которые могут повредить волосковые клетки внутреннего уха.
К ним относятся некоторые антибиотики и химиотерапевтический препарат цисплатин. Кроме того, около 15 процентов американцев в возрасте от 20 до 69 лет страдают потерей слуха, вызванной шумом, которая также является следствием повреждения сенсорных волосковых клеток.Будучи разрушенными или поврежденными шумом или лекарствами, сенсорные волосковые клетки во внутреннем ухе человека не отрастают и не восстанавливаются, в отличие от сенсорных волосковых клеток других животных, таких как птицы и земноводные. Это сделало изучение потенциальных путей защиты или повторного роста волосковых клеток у людей основным направлением исследований слуха.
«Если вы хотите защитить волосковые клетки, вам следует обратить внимание на поддерживающие клетки», — сказала старший автор Лиза Каннингем, доктор философии, чья лаборатория биологии сенсорных клеток в Национальном институте глухоты и других коммуникативных расстройств (NIDCD) , компонент NIH, возглавил исследование. «Наше исследование показывает, что когда внутреннее ухо находится в состоянии стресса, клетка, которая отвечает, производя защитные белки, является не волосковой клеткой, а поддерживающей клеткой».Более ранняя работа группы доктора Каннингема и других лабораторий показала, что HSP70 — белок, вырабатываемый во внутреннем ухе после воздействия стрессовых факторов, таких как токсины окружающей среды, окислительный стресс, химические токсины и шум, — может защищать волосковые клетки. Однако механизм не был полностью понят.
В этом исследовании исследователи подвергли мышей ультракороткому воздействию тепла, а затем быстро сохранили их. Ученые обнаружили устойчивую экспрессию HSP70; однако методы микроскопии показали, что белок находится только в поддерживающих клетках, а не в волосковых клетках.Дальнейшие эксперименты показали, что поддерживающие клетки не удерживают HSP70 в себе — они секретируют HSP70, который затем может защищать соседние волосковые клетки.
Когда матки, не подвергшиеся тепловому шоку, помещали в ту же культуру, что и маточки, подвергшиеся тепловому шоку, волосковые клетки в необработанной сумке были защищены от гибели клеток после воздействия ототоксичного антибиотика. Скорее всего, это могло произойти только в том случае, если бы поддерживающие клетки, подвергшиеся тепловому шоку, совместно использовали свой HSP70, поскольку не подвергшиеся тепловому шоку клетки не генерировали собственный HSP70.
Кроме того, когда исследователи использовали методы предотвращения выработки или секреции HSP70 в маточках, подвергшихся тепловому шоку, этот защитный эффект исчез.Исследователи ожидали увидеть, что волосковые клетки в конечном итоге воспользуются HSP70, продуцируемым поддерживающими клетками, подвергшимися тепловому шоку, но этого не произошло. Используя три различных лабораторных метода, они не смогли найти следов HSP70 внутри волосковых клеток в маточках мышей.
Доктор Каннингем говорит, что это может означать одно из двух. Одна из возможностей состоит в том, что волосковые клетки захватывают лишь крошечные количества HSP70 на слишком низком уровне, чтобы его можно было обнаружить. Во-вторых, HSP70 работает вне клетки, возможно, прикрепляясь к рецептору, который не нужно поглощать волосковой клеткой для активации защитного сигнального пути.
Последующая работа в лаборатории доктора Каннингема попытается идентифицировать такой рецептор.Результаты других лабораторий, изучающих поддерживающие клетки внутреннего уха, показали, что эти клетки также могут убивать волосковые клетки, которые слишком повреждены для восстановления. «Когда волосковая клетка находится в состоянии стресса, похоже, что поддерживающая клетка — это та, которая решает, выживет она или умрет», — сказал доктор Каннингем.Еще предстоит объяснить, как волосковая клетка сигнализирует о том, что у нее проблемы, как поддерживающая клетка воспринимает сигнал и, в конечном итоге, как поддерживающая клетка решает, что она собирается спасти волосковую клетку или убить ее.Однако полное понимание защитного механизма не требуется, чтобы использовать его клинический потенциал.
Доктор Каннингем и ее коллеги в сотрудничестве с клинической группой из NIDCD планируют испытание на людях, чтобы изучить способы стимулирования продукции HSP70 во внутреннем ухе перед лечением ототоксическими препаратами.Исследование было поддержано очными фондами NIDCD DC000079 и грантами NIDCD DC007613 и DC07613-SI.