Ген Tbx2 контролирует дифференцировку волосковых клеток внутреннего уха

Ухудшение слуха с возрастом, а также после некоторых видов противоопухолевой терапии и антибиотиков, необратимо. Причиной чаще всего бывает гибель волосковых клеток в кортиевом органе улитки внутреннего уха. Встречается также врожденная нейросенсорная тугоухость, вызванная нарушением формирования этих клеток. Ученые ищут методы компенсации этого дефекта, от трансплантации стволовых клеток в улитку до исследования молекулярных механизмов, регулирующих пути развития клеток внутреннего уха.

Команда из Северо-Западного университета (США) изучила роль гена Tbx2 в дифференцировке внутренних и внешних волосковых клеток и переключении между этими типами клеток. Исследование провели на мышиных моделях.

За восприятие звуковых раздражителей отвечают внутренние волосковые клетки: они преобразуют колебания перилимфы во внутреннем ухе в электрические сигналы и передают их на нервные волокна. У млекопитающих есть еще наружные волосковые клетки, которые механически усиливают колебания, тем самым повышая чувствительность восприятия. Гибель наружных волосковых клеток улитки — наиболее частая причина нарушений слуха.

«Это как балет, —объясняет первый автор статьи Хайме Гарсия-Ановерос. — Внешние клетки приседают и подпрыгивают, тем самым активируя внутренние клетки, находящиеся глубже … Ухо прекрасный орган. У млекопитающих нет другого органа, в котором клетки были бы насколько точно позиционированы (с микрометрической точностью)».

Авторы нового исследования обнаружили, что в дифференцировке волосковых клеток и переключении между типами ключевую роль играет ген Tbx2. В экспериментах на трансгенных мышах ученые показали, что Tbx2 необходим как для инициации дифференцировки внутренних волосковых клеток, так и для поддержания их в зрелом состоянии.

Ранее было показано, что транскрипционный фактор INSM1 направляет дифференцировку в наружные волосковые клетки: в его отсутствие изменяется экспрессия ряда генов. Один из них — Tbx2: он привлек внимание ученых также тем, что сам кодирует транскрипционный фактор и в норме экспрессируется в внутренних волосковых клетках, но не в наружных.

Если Tbx2 отсутствует в эмбриональном периоде, предшественники волосковых клеток дифференцируются в наружные волосковые клетки. (Это подтвердило иммуногистохимическое исследование, выявляющее маркеры разных типов клеток.) У взрослых мышей с выключенным Tbx2 возникает глухота и отсутствуют ответы слухового отдела ствола мозга.

Постнатальные внутренние волосковые клетки, в которых нарушена экспрессия Tbx2, идут по одному из двух путей. Они дедифференцируются в ранние волосковые клетки и повторяют путь дифференцировки в наружные волосковые клетки либо трансдифференцируются в данный тип клеток без возращения в нативное состояние. Тем не менее трансдифференцированные внешние волосковые клетки имеют признаки внутренних волосковых клеток. В частности, внешний вид стереоцилий (волосков на мембране) остается прежним.

Перспективной целью ученые называют репрограммирование опорных клеток, которые окружают волосковые клетки и обеспечивают им механическую поддержку, во внутренние и наружные волосковые клетки. Возможно, это когда-нибудь позволит вернуть слух глухим и слабослышащим людям.