Zweistufigen Mechanismus Of " Inner Ear Tip Link für 'Nachwachsen ' Angebote Potenzial für Interventionen, die Könnte Gehör speichern

Ein Team von NIH - unterstützten Forscher ist die erste zu zeigen , bei Mäusen , ein unerwarteter zweistufigen Verfahren , die während des Wachstums und der Regeneration von InnenohrspitzeLinks geschieht . Tip Links sind extrazelluläre Haltegurte , die Stereozilien , die winzigen sensorischen Projektionen auf inneren Haarzellen , die Schall in elektrische Signale umwandeln zu verknüpfen, und spielen eine Schlüsselrolle bei der Anhörung . Die Entdeckung bietet einen möglichen Mechanismus für mögliche Interventionen, die Konserve zu hören könnte bei Menschen, deren Hörverlust wird von genetischen Erkrankungen , die auf VerbindungsstörungenSpitze verursacht . Die Arbeit wurde von der National Institute on Taubheit und andere Communication Disorders ( NIDCD ) , eine Komponente von den National Institutes of Health .

Die Ergebnisse in der Online-Ausgabe erscheinen PLoS Biology .Der leitende Autor der Studie ist Gregory I. Frolenkov , Associate Professor in der College of Medicine an der Universität von Kentucky, Lexington , und seine Kollegen , Artur A. Indzhykulian , Ph.D., ist der Hauptautor .

Stereozilien sind Bündel von borstigen Projektionen, die von den Spitzen der Sinneszellen , die so genannte Haarzellen zu verlängern, im Innenohr . Jedes Stereozilien Bündel in drei ordentlichen Reihen , die vom niedrigsten wie Treppenstufen steigen, um höchsten angeordnet . Tip Links sind winzige fadenförmige Stränge, die die Spitze eines kürzeren Stereoziliums auf der Seite der größere der beiden hinter sich zu verbinden. Wenn Schallwellen in das Innenohr , die Stereozilien , die von den Tip-Links verbunden sind, allen Schräg auf die gleiche Seite und offene spezielle Kanäle , genannt Mechanotransduktion Kanäle . Diese porenartige Öffnungen ermöglichen Kalium und Kalzium Ionen , um die Haarzelle eindringen und beginnen ein elektrisches Signal , das schließlich reist an das Gehirn , wo sie als Ton interpretiert.

Die Ergebnisse basieren auf einer Reihe von jüngsten Entdeckungen in Labors zu NIDCD und anderswo , die sorgfältig aufgetragen haben die Struktur und Funktion der Tip-Links und den Proteinen , die sie enthalten. Cadherin -23 ( CDH23 ) und protocadherin -15 ( PCDH15 ) - - , die auf den Link , mit PCDH15 am unteren Rand der Spitze Link auf dem Gelände des das machen beitreten Frühere Studien hatten diesen Tip-Links bestehen aus zwei Proteinen gezeigt mechanotransduction Kanal und CDH23 am oberen Ende . Wissenschaftler davon ausgegangen , dass die Versammlung war statisch und stabil , wenn die beiden Proteine ​​gebunden .

Tip Links brechen leicht mit Exposition gegenüber Lärm . Aber im Gegensatz zu Haarzellen , die beim Menschen nicht regenerieren kann , Spitze Links reparieren sich selbst , meist innerhalb weniger Stunden. Das Brechen des Tip-Links , und ihre Regeneration , hat über viele Jahre bekannt und wird als eine der Ursachen der vorübergehenden Hörverlust Dir vielleicht nach einem lauten laute Ton (oder einem lauten Konzert ) erleben zu sehen . Sobald die Spitze Links zu regenerieren , kehrt Haarzellfunktionin der Regel auf ein normales Niveau . Was die Wissenschaftler nicht wusste, war , wie die Spitze Link wieder zusammengesetzt.

Um Tip Verbindungsanordnung zu untersuchen, behandelten die Forscher junge , postnatale (5-7 Tage ) Maus sensorischen Haarzellen mit BAPTA - eine Substanz, die , wie laute Geräusche , Schäden und Spitze Links stört . Um das Bild zu den Proteinen , Pionier der Konzern ein verbessertes Rasterelektronenmikroskopie (SEM) Technik der Immungoldmarkierung , die Antikörper an Goldpartikel , die an die Proteine ​​gebunden befestigen verwendet . Dann unter Verwendung von SEM sie die Zellen bei hoher Auflösung abgebildet werden, um die Positionen der Proteine ​​vor der Bestimmung , während und nach der Behandlung BAPTA .

Was die Forscher fanden heraus, dass , nachdem eine Spitze Link chemisch aufgebrochen , eine neue Spitze Link Formen, aber anstelle der normalen Kombination CDH23 und PCDH15 , der Link besteht aus PCDH15 Proteine ​​an beiden Enden hergestellt . Im Laufe der nächsten 24 Stunden wird die PCDH15 Protein am oberen Ende durch CDH23 ersetzt und die Spitze Link ist wieder normal .

Deshalb Tip-Links zu regenerieren unter Verwendung eines Zweischrittanstelle eines ordentlichen einstufiges Verfahren ist nicht bekannt. Aus Gründen, die noch unklar sind , verschwindet CDH23 von Stereozilien nach Lärmschädenwährend PDCH15 bleibt rund . Auf der Suche , um schnell zu regenerieren , die Riegel der untere PDCH15 auf eine andere PDCH15 , bilden eine kürzere und funktional etwas schwächer Spitze Link. Später , zu einem bestimmten Zeitpunkt während der 36 Stunden nach dem Schaden , wenn CDH23 zurückkehrt, gibt PDCH15 up seiner vorläufigen Partner und Schlösser auf ihre viel stärker Kollegen in CDH23 . Mit anderen Worten, zieht PDCH15 mit CDH23 sein , aber im Notfall wird es schwach mit einem anderen Stück PDCH15 Anleihe bis CDH23 auftaucht.

Die Forscher verbunden die SEM Beobachtungen mit elektrophysiologischen Studien zu zeigen, wie die funktionellen Eigenschaften der Tip-Links in diesem zweistufigen Verfahren geändert. Die temporäre PCDH15 / PCDH15 Spitze Link hat eine etwas andere funktionelle Antwort als die permanente PDCH15 / CDH23 Kombination . Die Forscher waren in der Lage , um die Unterschiede in Funktion mit den Protein -Kombinationen, bis die Spitze Link machen korrelieren.

Zusätzliche Experimente zeigten, dass , wenn Haarzellen zu entwickeln , die Tip-Links das gleiche Zweistufenverfahren .

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sowohl CDH23 und PCDH15 für normales Hören und Vision erforderlich. In der Tat, NIDCD Wissenschaftler in früheren Studien haben gezeigt, dass Mutationen in einem dieser Gene können den Hörverlust oder Taubblindheitin Usher -Syndrom -Typen 1D und 1F gefunden haben.

" Im Fall von gehörlosen Personen, die nicht in der Lage , funktionelle CDH23 machen sind , Wissen über diese neue vorübergehende Allianz von PCDH15 Proteine ​​bilden einen schwächeren , aber immer noch funktionsfähig, könnte Spitze Link Behandlungen, die die Doppelbindungzu fördern PCDH15 dauerhaft zu werden und zu pflegen würden informieren zumindest begrenzt Gehör ", sagte Tom Friedman, Ph.D., Leiter des Labors für Molekulare Genetik an NIDCD in denen die Forschung begann .