O nouă cercetare arată că unele proteine esenţiale pentru auz au un rol mai complex decât se credea până acum. Atunci când acest rol este afectat de mutaţii genetice sau de anumite medicamente, celulele senzoriale din urechea internă pot fi distruse definitiv. Descoperirea oferă o explicaţie suplimentară pentru unele forme de pierdere ireversibilă a auzului şi deschide noi direcţii pentru prevenţie.
Oamenii de ştiinţă din domeniul medical au descoperit că proteinele esenţiale pentru auz nu doar transformă sunetul în semnale electrice, ci reglează şi organizarea lipidelor din membrana celulară. Când această funcţie este perturbată, celulele senzoriale din urechea internă încep să prezinte semne de moarte celulară programată, ceea ce poate duce la pierderea definitivă a auzului.
Studiul a fost prezentat la Reuniunea Anuală a Societăţii de Biofizică, ediţia a 70-a (70th Biophysical Society Annual Meeting), desfăşurată între 21 0 25 februarie, la San Francisco, de o echipă de la National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (Institutul Naţional pentru Surditate şi Alte Tulburări de Comunicare) din cadrul National Institutes of Health (NIH) din Statele Unite.
În urechea internă, celulele senzoriale numite celule ciliate transformă undele sonore în semnale electrice interpretate de creier. Aceste celule au pe suprafaţă prelungiri fine, numite stereocili, dispuse în mănunchiuri. Când vibraţiile sonore le îndoaie, se deschid canale ionice, adică structuri proteice prin care particulele încărcate electric pătrund în celulă, declanşând semnalul electric transmis către creier.
De mai mulţi ani, cercetătorii au studiat două proteine, TMC1 şi TMC2, considerate componente centrale ale mecanismului care transformă vibraţiile mecanice în semnale electrice. Mutaţiile genei TMC1 reprezintă una dintre cele mai frecvente cauze de surditate ereditară.
Noua cercetare arată că aceste proteine au şi o a doua funcţie, distinctă de rolul lor de canale ionice.
Pe lângă rolul de canale ionice, TMC1 şi TMC2 au capacitatea de a redistribui fosfolipidele între stratul intern şi cel extern al membranei celulare, menţinând diferenţa normală de distribuţie a acestor lipide între cele două feţe ale membranei - asigurând faptul că anumite tipuri de lipide rămân pe partea internă, iar altele pe partea externă a membranei.
În mod normal, anumite fosfolipide sunt localizate predominant pe partea internă a membranei celulare, iar altele pe partea externă, această organizare strictă fiind necesară pentru funcţionarea normală a celulei. Atunci când un fosfolipid numit fosfatidilserină apare la suprafaţa externă a membranei, acesta semnalează de obicei declanşarea morţii celulare programate.
În modele experimentale la şoarece cu mutaţii ale TMC1 asociate pierderii auzului, cercetătorii au observat dereglarea acestei organizări normale a lipidelor în membrană: fosfatidilserina este expusă la exterior, iar membrana celulară începe să formeze vezicule şi să se dezintegreze. Aceste modificări sunt caracteristice apoptozei, forma programată de moarte celulară, şi sunt responsabile de distrugerea celulelor ciliate.
Întrucât aceste celule nu se regenerează, pierderea auzului este permanentă.
Cercetătorii au aflat de ce mor celulele din urechea internă. Ce înseamnă această descoperire pentru prevenirea pierderii auzului, Credit: Biophysical Society,
Descoperirea ar putea explica şi de ce anumite medicamente afectează auzul. Aminoglicozidele, o clasă frecvent utilizată de antibiotice, sunt cunoscute pentru toxicitatea lor asupra urechii interne.
Echipa a arătat că aceste medicamente declanşează, in vivo, aceeaşi activitate de redistribuire necontrolată a fosfolipidelor între cele două straturi ale membranei, care perturbă organizarea acesteia.
În modele experimentale de şoareci cu mutaţii ale TMC1 asociate pierderii auzului, analizate în organismul viu, cercetătorii au observat că distribuţia normală a lipidelor între partea internă şi cea externă a membranei celulare nu mai este menţinută.
Iniţial, se considera că aminoglicozidele provoacă pierderea auzului prin blocarea funcţiei de canal ionic a proteinelor TMC.
Noile date sugerează că, în mediul complex al celulei ciliate vii, aceste medicamente duc la pierderea organizării normale a lipidelor între partea internă şi cea externă a membranei celulare.
Într-un sistem experimental reconstituit în laborator, în care proteina a fost studiată separat de restul componentelor celulare, aceasta nu a reacţionat la fel, ceea ce indică posibilul rol al altor factori, precum compoziţia lipidică sau interacţiunea cu alte proteine.
Cercetătorii au constatat, de asemenea, că procesul prin care aceste proteine redistribuie fosfolipidele între partea internă şi cea externă a membranei celulare depinde de nivelul colesterolului din membrana celulară.
Această observaţie ar putea sta la baza unor viitoare strategii de prevenţie, inclusiv dezvoltarea unor antibiotice care să nu activeze acest mecanism şi să nu determine pierderea definitivă a auzului.
