Може ли една малка рибка да спаси слуха ви?

02.10.2009 г.

Изледователи използват зебровидното данио в търсене на начини за регененриране на важни за слуха клетки.

Автор: Шърли С. Уанг, Уолстрийт джърнъл

Много хора страдат от необратима загуба на слуха. За учените, които се опитват да решат този проблем, един от отговорите може би се крие (или плува) в сладководните аквариуми.

Спред нови проучвания един на всеки 10 американци страда от разстройство на слуха. Най-разпространената причина за загуба на слуха е повреда на така наречените клететъчни влакна във вътрешното ухо, причинена от силен шум, някои заболявания и медикаменти или просто от остаряване. Проблемът е, че след като тези клетъчни влакна умрат, при хората (както и при другите бозайници) не израстват нови.

През последните години екип от Вашингтонския университет в Сиатъл работи върху откриването на решение за този проблем, като използва в експериментите си зебровидно данио, често обитател на домашните аквариуми. Даниото, както много други риби, има снопчета от подобни на влакна клетки, разположени отстрани по цялата дължина на тялото му, които му помагат да усеща вибрациите по начин, много подобен на този, чрез който хората чуват с помощта на клетъчните влакна във вътрешното ухо. За разлика от хората обаче рибите могат да регенерират повредените клетъчни влакна. Учените се надяват, че работата им ще помогне да се намери способ за регенериране на човешките клетъчни влакна.

Клетъчните влакна, които всъщност са клетки, получили името си заради това, че под микроскоп приличат на клетки с косми по тях, са важно звено от процеса на чуване. Влакънцата по тях се движат от вибрациите, постъпващи в ухото. Това кара самите клетки да генерират електрически сигнал, който след това по слуховия нерв се предава в мозъка. Устройства като слухови апарати, които усилват звука и кохлеарни импланти, които стимулират директно слуховия нерв, помагат на хората да чуват, но не възстановяват нормалния слух.

До средата на 80-те години на 20-ти век учените смятали, че топлокръвните гръбначни животни, в това число и хората, не могат да регенерират тези клетъчни влакна. След това започнали да се появяват сведения за регенерация при птици, чиито слух е бил увреден от шум или медикаменти. Разбрали също, че регенерацията на клетъчни влакна може да доведе и до подобряване на слуха – пойните птици, подложени на слухово увреждане и регенерирали след това клетъчните си влакна, можели да продължат да пеят песните си все така перфектно, както преди увреждането.

Няма обаче данни, че бозайници могат да регенерират клетъчните влакна. Не е известно и защо дори в рамките на един биологичен вид някои индивиди са по-податливи на измиране на клетъчните влакна от други.

„Години наред си блъсках главата над тази вариативност“ - казва Ед Рубел, ръководител на изледователсния екип от Вашингтонския университет.

Зебровидното данио има върху тялото си клетъчни влакна, които работят по същия начин като тези в човешкото ухо.

Има две основни насоки на изследванията по въпроса за регенериране на клетъчните влакна. Някои изследователи се опитват да накарат стволови клетки (все още неопределени зародишни клетки, които могат да се развият в различна специализирана тъкан) да се променят в клетъчни влакна като или трансплантират стволови клетки от други части на тялото, или се опитват да стимулират тези, които вече са във вътрешното ухо, за да станат те клетъчни влакна.

Албър Едж, учен от Харвадския медицински институт казва, че в лабораторни условия екипът му е успял да превърне стволови клетки от мишки в клетъчни влакна, въпреки че не е ясно дали тези клетки функционират или не.

Други изследователи, като тези от Вашингтонския университет, са се насочили към проучване на процесите на молекулярно и генно ниво, които имат отношение към регенерирането на клетъчни влакна и се опитват да ги повторят при животни, при които такова спонтанно регенериране не се наблюдава.

Учените казват, че някои резултати именно от такива изследвания ще са първите, които ще могат да намерят приложение при хората. Д-р Рубел в сътрудничество с друг учен от Вашингтонския университет, Дейвид Рейбъл, са идентифицирали няколко вещества, които изглежа предпазвт клетъчните влакна от увреждане. В един от техните експерименти зебровидните данио са третирани с багрило, което оцветява само живите клетъчни влакна. След това по една или по две от младите рибки с размер само 3-4 мм, използвани за проучването, са поставени в 96 плитки дупчици. След това във всяка от дупките са поставени различни вещества, които могат да допринесат за защитата на клетъчните влакна.

Накрая е добавено и вещество, за което е известно, че убива клетъчните влакан при рибите. След това учените разглеждат рибките под микроскоп, за да разберат в кои случаи багрилото още се вижда, което би означавало, че все още има живи клетъчни влакна и предпазващите вещества са си свършили работата.

В момента въпросните вещества се тестват върху мишки и плъхове. Целта е щом бъде открито лекарство, което ефективно предпазва клетъчните влакна и е беозпасно за хора, то да бъде използвано при пациенти, лекувани с медикаменти, коиото убиват тези клетки (някои лекарства за химиотерапия например).

Устройство на човешкото ухо: 1 - ушна мида; 2 - външен слухов канал; 3 - слухова тръба; 4 - вестибуларен апарат; 5 - слухов нерв; 6 - слухови костици; (чукче, наковалня, стреме); 7 - тъпанчева мембрана; 8 - охлюв.

Екипите на д-р Рубел и д-р Рейбъл също така изучават и генетиката на зебровидните данио, за да идентифицират маркерите, отговарящи за защитата на клетъчните влакна.

През последната година заедно те са идентифицирали няколко генни мутации и химически вещества, които предпазват клетките. Резултатите им са публикувани в списание „PLoS Genetics“. В отделно проучване, публикувано перз 2007 в „Hearing Research“, те описват няколко вещества, които предпазват клетъчните влакна и вече са одобрени за употреба за други цели от Администрацията по храните и лекарствата. Никое от тях обаче все още не е тествано върху хора.

Екипите работят също така и върху други проучвания, за да разберат механизма, чрез който клетъчните влакна се възстановяват при зебровидните данио и птиците.

Клетките, които поддържат клетъчните влакна, могат както да се превърнат директно в клетъчни влакна, така и да създадат нови такива. Екипът на д-р Рубел проучва и двата процеса. „Ако разберем модела на гените, замесени в делението на тези клетки, ще можем и да влияем на този модел, за да възпроизведем регенерирането при бозайниците“ - казва той.

Едно от откритията е свързан с растежа специфичен протеин, който се среща само при животните, които могат да регененрират клетъчни влакна. Член на екипа е попаднал на повишени нива от него при пиленца, които регегенерират клетъчни влакна след тяхното увреждане.

Според учените клинични проучвания на медикаменти, предпазващи от загуба на слуха, могат да започнат след по-малко от десетилетие. Терапията за пълно възстановяване на слуха обаче все още е далеч – най-малко на 20 години сме от нея, казват те.

„Устройствата, подпомагащи слуха, не решават пробема“ - казва Нанси Фрийман, директор на програма в „Националния институт по глухотата и други комуникативни разстройства“ на САЩ.

„Надеждата е, че подходът, свързан с регенериране на клетките, в крайна сметка ще доведе до пълно възстановяване на слуховите функции.“