El descubrimiento de proteínas podría conducir a nuevos tratamientos para la pérdida auditiva
Un nuevo estudio genético en ratones ha identificado dos proteínas que ayudan a organizar el desarrollo de las células ciliadas que captan las ondas sonoras en el oído interno.
Los investigadores de la Escuela de Medicina Johns Hopkins en Baltimore, MD, creen que sus hallazgos podrían ser la clave para revertir la pérdida auditiva que surge de las células ciliadas dañadas.
Un artículo reciente en la revista eLife da una descripción completa de la investigación.
"Los científicos en nuestro campo", dice Angelika Doetzlhofer, Ph.D., profesora asociada de neurociencia en Johns Hopkins, "han estado buscando durante mucho tiempo las señales moleculares que desencadenan la formación de las células ciliadas que detectan y transmiten el sonido".
“Estas células ciliadas son un factor importante en la pérdida de audición, y saber más sobre cómo se desarrollan nos ayudará a encontrar formas de reemplazar las células ciliadas dañadas”, agrega.
En los mamíferos, la capacidad de oír depende de dos tipos de células que detectan el sonido: las células ciliadas internas y externas.
Ambos tipos de células ciliadas recubren el interior de la cóclea, un hueco en forma de espiral en el oído interno. Las células ciliadas forman un patrón distinto que comprende tres filas de células externas y una fila de células internas.
Las células detectan ondas sonoras a medida que viajan por la estructura en forma de caparazón y transmiten la información al cerebro.
Desarrollo y pérdida de células ciliadas.
Los problemas con las células ciliadas y los nervios que las conectan con el cerebro son responsables de más del 90% de la pérdida auditiva.
La mayoría de los mamíferos y las aves tienen la capacidad de reemplazar automáticamente las células ciliadas perdidas o dañadas, pero esto no sucede en los humanos. Una vez que perdemos nuestras células ciliadas, parece que la pérdida auditiva es irreversible.
La producción de células ciliadas en la cóclea durante el desarrollo del embrión es un proceso muy organizado e intrincado que implica un momento y una ubicación precisos.
El proceso comienza cuando las células inmaduras de la cóclea externa se transforman en células ciliadas completamente formadas.
Desde la cóclea externa, la transformación ordenada procede como una onda a lo largo del revestimiento interno de la espiral hasta que alcanza la región más interna.
Aunque los científicos han descubierto mucho sobre la formación de células ciliadas, las señales moleculares que controlan el "patrón celular preciso" no han sido claras.
¿Cómo hacen las señales que la parte correcta del proceso suceda en el momento correcto para "promover la diferenciación sensorial auditiva e instruir su patrón gradual?"
Señalización de proteínas y gradientes.
Para intentar responder a la pregunta, Doetzlhofer y sus colegas estudiaron el desarrollo coclear en embriones de ratón. Investigaron proteínas de señalización que desempeñan un papel en la formación de células ciliadas en la cóclea en desarrollo.
Dos de las proteínas que investigaron los investigadores les llamaron la atención: Activina A y folistatina.
Vieron cómo cambiaban los niveles de las dos proteínas durante la transformación de las células precursoras en células ciliadas maduras a lo largo del interior de la espiral coclear.
Los niveles de proteína parecían variar según el momento y la ubicación del patrón de desarrollo.
Los niveles de activina A eran bajos en la parte más externa de la cóclea cuando las células inmaduras comenzaron a convertirse en células ciliadas y altos en la parte más interna de la espiral, donde las células inmaduras aún no habían comenzado a transformarse.
Los autores se refieren a cambios en el nivel de proteínas de alto a bajo como gradientes de señalización.
“Los gradientes de señalización juegan un papel fundamental en el control del crecimiento y la diferenciación durante el desarrollo embrionario”, señalan.
Las dos proteínas "funcionan de manera opuesta"
Mientras que el gradiente de señalización de Activina A fue en una dirección, moviéndose en una onda que fue hacia adentro, el gradiente de señalización de folistatina fue en la otra dirección, como una onda que se mueve hacia afuera.
"En la naturaleza, sabíamos que la activina A y la folistatina funcionan de manera opuesta para regular las células", explica Doetzlhofer.
Estos hallazgos parecen sugerir que las dos proteínas controlan el desarrollo preciso y delicado de las células ciliadas a lo largo de la espiral coclear equilibrándose entre sí.
Investigaciones adicionales con ratones normales y modificados genéticamente confirmaron esta noción.
El aumento de Activina A en las cócleas de ratones normales hizo que las células ciliadas maduraran demasiado pronto.
Por el contrario, las células ciliadas se formaron demasiado tarde en ratones modificados genéticamente que produjeron demasiada folistatina o no produjeron activina A en absoluto. El resultado fue un patrón desorganizado de células ciliadas en el interior de la espiral coclear.
"La acción de la activina A y la folistatina se sincroniza con tanta precisión durante el desarrollo que cualquier alteración puede afectar negativamente la organización de la cóclea".
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer sugiere que los hallazgos podrían conducir a nuevos tratamientos para restaurar la audición que se deteriora debido a la pérdida de células ciliadas.
