Генетические механизмы показывают, как токсичные вещества повреждают балансовые клетки внутреннего уха

Вестибулярная система отвечает за чувство равновесия во внутреннем ухе. Длительное использование токсичных веществ, таких как некоторые антибиотики или противораковые препараты, может повредить волосковые клетки, которые являются частью этой системы, что приведет к изменениям в балансе и других двигательных навыках.

Теперь команда из Университета Барселоны и Института биомедицинских исследований Беллвитге (IDIBELL) определила генетические механизмы, участвующие в деградации вестибулярной системы, в отношении ущерба, вызванного этими ототоксичными соединениями, влияющими на вестибулярный аппарат. Результаты могут помочь улучшить диагностику хронической вестибулярной ототоксичности и других патологий, связанных с волосковые клетки вестибулярной системы.

Изучение, опубликовано в Журнал биомедицинской наукивозглавляет Хорди Льоренс, профессор факультета медицины и медицинских наук Университетского университета и исследователь Института нейронаук (UBneuro) и IDIBELL. В исследовании также приняли участие исследователи из Национального центра геномного анализа (CNAG).

Основными причинами хронической вестибулярной ототоксичности являются антибиотики семейства аминогликозидов, такие как стрептомицин (антибиотик выбора при рецидивах туберкулеза) или противораковые препаратытакие как цисплатин. Продолжительное использование этих препаратов инициирует процесс дегенерации, в результате которого «волосковые клетки отделяются от нейронов, начинают деформироваться и в конечном итоге вытесняются со своего места в сенсорной ткани», — объясняет Льоренс.

Это серьезная проблема, поскольку волосковые клетки вестибулярной системы не восстанавливаются. «У нас есть только те, с кем мы родились. Если мы потеряем их, мы также потеряем равновесие с очень разнообразными последствиями: от неспособности ездить на велосипеде до нечеткости зрения при движении, падений, трудностей с ориентацией, головокружения или вертиго», – объясняет профессор Университетского университета.

Используя анализ RNA-seq, то есть исследование глобальной экспрессии генов, которое показывает, какие гены активируются или деактивируются в тканях вестибулярной системы, исследователи обнаружили, что на начальных стадиях дегенерации волосковые клетки меняют экспрессию своих генов, чтобы адаптироваться к прогрессирующему повреждению, вызванному отототоксичными препаратами.

«Экспрессия многих генов, определяющих идентичность волосковой клетки, то есть тех, которые определяют ее форму и способность реагировать на движение путем генерации сигналов, посылаемых в мозг, снижается», — объясняет Льоренс.

Эти результаты, а также тот факт, что повреждение обратимо на ранних стадиях процесса дегенерации, указывают на то, что важно обнаружить проблему как можно раньше, чтобы остановить токсичность и избежать необратимого повреждения.

«Волосковые клетки отсоединяются от нейронов и перестают отправлять информацию в мозг, но если токсичность прерывается, связи можно восстановить и функция восстанавливается. Это увеличивает шансы избежать необратимой потери функции», — подчеркивает исследователь.

Потенциальный биомаркер

Это исследование также может способствовать прогрессу в диагностике и лечении патологии, поскольку, по мнению исследователей, выявленные ими генетические механизмы в ответ на стресс, вызванный ототоксичными препаратами, позволят в будущем «измерить этот стресс и оценить эффект возможных методов лечения, таких как разработка лекарств, способных остановить процесс уничтожения волосковых клеток или способствовать их восстановлению».

Кроме того, исследование выявило новый ген Vsig10l2, экспрессируемый волосковыми клетками, что значительно снижает его экспрессию во всех проанализированных моделях. «Этот ген представляет большой интерес как возможный маркер хронической ототоксичности в доклинических исследованиях», — говорит Льоренс.

Одинаковая реакция на различные яды

Одним из наиболее примечательных элементов исследования является то, что анализ проводился на четырех различных моделях хронической ототоксичности с использованием двух разных видов животных и двух разных токсинов, а затем перепроверялись результаты всех экспериментов.

Этот всесторонний анализ позволил им определить, что процесс разложения происходит в ответ на самые разные токсины. «Это не реакция, обусловленная конкретным токсином, это базовая реакция волосковых клеток, которая всегда присутствует в ответ на хроническую ототоксичность любого рода», — подчеркивает профессор Университетского университета.

Влияние на другие патологии

Исследование может иметь значение для понимания других патологий, поскольку исследователи предполагают, что реакция, которую они продемонстрировали при хронической ототоксичности, может представлять собой общую реакцию на хронический стресс любого происхождения.

«Результаты могут иметь отношение к любой хронической патологии с прогрессирующей потерей вестибулярных волосковых клеток, включая возрастную потерю вестибулярной функции. Мы также предполагаем, что слуховые волосковые клетки могут реагировать аналогичным образом, поэтому они могут помочь понять глухоту», — объясняет Льоренс.

В этом смысле исследовательская группа изучает возможную значимость потери вестибулярной функции у пациентов с вестибулярной шванномой, опухолью аудиовестибулярного нерва, которая появляется спонтанно или как следствие меньшинства заболевания, нейрофиброматоза 2 типа.

«Благодаря этому проекту мы смогли разработать культуральную модель, которая позволяет нам изучать эти хронические эффекты или то, как волосковые клетки становятся все более поврежденными перед смертью», — заключает он.