Ученые восстановили слух мышей, частично оглушенных шумом, с помощью передовых инструментов для увеличения выработки в их ушах ключевого белка.
Демонстрируя важность белка NT3 для поддержания связи между ушами и мозгом, эти новые результаты открывают путь для исследований на людях, которые могут улучшить лечение потери слуха, вызванной воздействием шума и нормальным старением.
В новой статье в онлайн-журнале eLife команда из Исследовательского института слуха Kresge Медицинской школы Мичиганского университета и Гарвардского университета сообщают о результатах своей работы, чтобы понять роль NT3 во внутреннем ухе и влияние увеличения производства NT3 на слух. после шумового воздействия.
Их работа также иллюстрирует ключевую роль клеток, которые традиционно рассматривались как "актеры второго плана" связи ухо-мозг. Они называются опорными клетками и образуют физическую основу слуховой системы "звезды": волосковые клетки в ухе, которые напрямую взаимодействуют с нервами, передающими звуковые сигналы в мозг. Это новое исследование определяет критическую роль этих поддерживающих клеток вместе с молекулами NT3, которые они производят.
Исследователи демонстрируют, что NT3 имеет решающее значение для способности организма формировать и поддерживать связи между волосковыми клетками и нервными клетками. Этот особый тип соединения, называемый ленточным синапсом, обеспечивает сверхбыструю передачу сигналов, которые проходят туда и обратно через крошечные промежутки между двумя типами клеток.
"Стало очевидно, что потеря слуха из-за поврежденных ленточных синапсов является очень распространенной и сложной проблемой, будь то шум или нормальное старение," говорит Габриэль Корфас, доктор философии.D., который руководил командой и руководит институтом U-M. "Мы начали эту работу 15 лет назад, чтобы ответить на самые простые вопросы о внутреннем ухе, и теперь мы смогли восстановить слух после частичного оглушения шумом, что является распространенной проблемой для людей. Это очень волнительно."
Используя специальный генетический метод, исследователи позволили некоторым мышам производить дополнительный NT3 в клетках определенных областей внутреннего уха после того, как они подверглись шуму, достаточно громкому, чтобы снизить слух. Мыши с лишним NT3 восстановили способность слышать намного лучше, чем контрольные мыши.
Теперь, говорит Корфас, его команда будет исследовать роль NT3 в человеческом ухе и искать лекарства, которые могут усилить действие или производство NT3. Хотя до использования таких лекарств у людей может потребоваться несколько лет, новое открытие ставит перед ними конкретную цель.
Корфас, профессор и доцент кафедры отоларингологии UM, работал над исследованием с первым автором Guoqiang Wan, Ph.D., Мария Э. Гомес-Касати, доктор философии.D., и другие в его бывшем институте, Гарварде. Некоторые из авторов сейчас работают с Корфасом в его новой лаборатории UM. Они задались целью выяснить, как формируются ленточные синапсы, которые встречаются только в ушах и глазах, и какие молекулы важны для их образования и поддержания.
Любой, кто испытывал проблемы с разбором голоса человека рядом с ним в переполненной комнате, почувствовал эффект уменьшения ленточных синапсов. Так бывает у любого, кто испытал временное снижение слуха после посещения громкого концерта. Повреждение, вызванное шумом – в течение всей жизни или всего за один вечер – снижает способность волосковых клеток разговаривать с мозгом через ленточные синаптические связи с нервными клетками.
Целенаправленная генетика сделала открытие возможным
После определения того, что поддерживающие клетки внутреннего уха поставляют NT3, команда обратилась к технике, называемой условной рекомбинацией генов, чтобы посмотреть, что произойдет, если они увеличат выработку NT3 поддерживающими клетками. Этот подход позволяет ученым активировать гены в определенных клетках, давая дозу лекарства, которое заставляет клетку "читать" дополнительные копии вставленного в них гена. Для этого исследования ученые активировали дополнительные гены NT3 только в поддерживающих клетках внутреннего уха.
Гены не включались до тех пор, пока ученые этого не захотели – либо до, либо после того, как они подвергли мышей громкому звуку. Ученые включили гены NT3, введя дозу препарата тамоксифен, который заставил поддерживающие клетки производить больше белка. До и после этого шага они проверили слух у мышей, используя метод, называемый слуховой реакцией ствола мозга или ABR – тот же тест, что и на людях.
Результат: мыши с дополнительным NT3 восстановили слух в течение двух недель и смогли слышать намного лучше, чем мыши без дополнительной продукции NT3. Ученые также проделали то же самое с другим фактором роста нервных клеток или нейротрофином, называемым BDNF, но не обнаружили такого же эффекта на слух.
Следующие шаги
Теперь, когда роль NT3 в создании и поддержании ленточных синапсов стала ясна, Корфас говорит, что следующая задача – изучить его на человеческом ухе и найти лекарства, которые могут работать так же, как NT3. Корфас имеет в виду некоторые кандидаты в лекарственные препараты и надеется сотрудничать с промышленностью в поисках других.
По его словам, увеличение производства NT3 у людей с помощью генной терапии также может быть вариантом, но подход на основе лекарств будет проще и его можно будет применять столько, сколько потребуется для восстановления слуха.
Корфас отмечает, что мыши в исследовании не были полностью оглушены, поэтому пока неизвестно, может ли повышение активности NT3 восстановить полностью утраченный слух. Он также отмечает, что исследование может иметь значение для других заболеваний, при которых теряются связи нервных клеток, – так называемых нейродегенеративных заболеваний. "Это привлекает внимание к поддерживающим клеткам и начинает показывать, насколько они способствуют пластичности, развитию и поддержанию нейронных связей," он говорит.