Более полумиллиона американцев ежегодно теряют слух из-за ототоксичных лекарственных препаратов. В их число входят некоторые антибиотики и цисплатин, применяющийся для химиотерапии. Помимо этого, примерно 15% американцев в возрасте от 20 до 70 лет имеют вызванную шумом потерю слуха, которая также является результатом повреждения сенсорных волосковых клеток.
После того, как они были повреждены или разрушены шумом или лекарствами, сенсорные волосковые клетки внутреннего уха у человека не восстанавливаются и не вырастают заново, в отличие от сенсорных волосковых клеток других видов животных, таких, как птицы и земноводные. Поэтому поиск возможных путей защиты или восстановления волосковых клеток у человека является важной темой в научных исследованиях.
«Если вы пытаетесь защитить волосковые клетки, вы должны обратить внимание на опорные клетки», — говорит руководитель исследований д-р Лиза Каннингем. Возглавляемая ею лаборатория биологии сенсорных клеток при Национальном институте глухоты и других нарушений коммуникации (США), который является частью Национального института здравоохранения, сыграла ведущую роль в исследовании. — «Наше изыскания показали, что когда внутреннее ухо испытывает стресс, то за выработку защитных белков отвечают не волосковые клетки, а опорные».
Предыдущие работы сотрудников группы Каннингем и других лабораторий доказали, что HSP70 может защитить волосковые клетки. Но механизм этой защиты не было полностью понят. В ходе исследования ученые подвергали нагреву эндолимфатический мешочек ушного лабиринта, а затем быстро сохраняли его. Они обнаружили выраженное выделение HSP70, однако микроскопия показала, что этот протеин располагался только в опорных клетках, а не в волосковых.
Дальнейшие эксперименты показали, что опорные клетки не сохраняют HSP70 для себя, а выделяют его, чтобы он мог защитить соседние волосковые клетки. Когда эндолимфатический мешочек, не подвергавшийся шоковому нагреву, был помещен в ту же самую культуру, что и мешочек, подвергшийся нагреву, волосковые клетки в необработанном мешочке были защищены от клеточной смерти после действия ототоксичного антибиотика. Это могло произойти только в том случае, если опорные клетки, подвергшиеся тепловому шоку, поделились своим HSP70, так как необработанные мешочки сами не выделяли HSP70. Более того, когда ученые использовали методы, предохраняющие мешочки, подвергнутые тепловому шоку, от выделения HSP70, этот защитный эффект пропадал.
Исследователи ожидали увидеть, что волосковые клетки поглощают HSP70, выделенный нагретыми опорными клетками, но этого не произошло. Используя три разные лабораторные методики, они не смогли обнаружить HSP70 внутри волосковых клеток эндолимфатических мешочков мышей.
Д-р Каннигем говорит, что это может означать одну из двух вещей. Во-первых, волосковые клетки могут поглощать лишь крошечные количества HSP70, на уровне, который слишком низок для обнаружения. Во-вторых, HSP70 может работать снаружи клетки, возможно, присоединяясь к какому-либо рецептору; при этом ему не нужно попадать внутрь клетки, чтобы активировать защитный механизм. В ходе последующих работ лаборатория д-ра Каннингем попытается идентифицировать этот рецептор.
Результаты других лабораторий, изучавших опорные клетки внутреннего уха, свидетельствуют о том, что эти клетки могут убивать волосковые клетки, слишком поврежденные для восстановления. «Когда волосковая клетка подвергается стрессу, похоже на то, что именно опорная клетка принимает решение — жить ей или умереть», — говорит д-р Каннингем. Все еще требует объяснений то, как волосковая клетка сигнализирует о неприятностях, как опорная клетка воспринимает этот сигнал, и как она решает, спасти ли волосковую клетку или убить ее.
Однако полное понимание защитного механизма не требуется для того, чтобы использовать его защитный потенциал. Д-р Каннигем и ее коллеги готовятся к опытам на человеке, чтобы попытаться активировать выделение HSP70 во внутреннем ухе до лечения ототоксичными лекарствами.
