Vlasové buňky

vlasové buňky

Cortiho orgán . Vnější vláskové buňky jsou nahoře, vnitřní jsou uprostřed.
Katalogy
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Vláskové buňky  jsou receptory pro sluchový systém a vestibulární aparát u všech obratlovců . U savců jsou sluchové vláskové buňky umístěny v Cortiho orgánu na tenké bazilární membráně v hlemýždi , která se nachází ve vnitřním uchu. Své jméno dostali podle vláken stereocilia, která vyčnívají z vlasového svazku na horním povrchu buňky v kochleárním kanálu (trubice naplněné tekutinou). Vláskové buňky hlemýžďů u savců se dělí na 2 typy, které mají odlišnou strukturu a funkci: vnitřní a vnější. Pokud jsou vláskové buňky poškozeny, dochází k senzorineurální ztrátě sluchu .

Vlasové svazky jako zvukové přijímače a zesilovače

Podle dřívějších výzkumů vnější vláskové buňky neposílají nervové impulsy do mozku, ale spíše mechanicky zesilují slabý zvuk, který vstupuje do hlemýždě. K posílení dochází v důsledku pohybů vlasových svazků nebo pohyblivosti buněčných těl. Vnitřní vláskové buňky přeměňují zvukové vibrace v tekutině uvnitř hlemýždě na elektrické signály, které jsou pak přenášeny sluchovým nervem do mozkového kmene a dále do sluchové kůry.

Vnitřní vláskové buňky - od zvuku k nervovému impulsu

Odchylky stereocilia otevírají mechanosenzitivní iontové kanály , které umožňují vstup libovolných kationtů (hlavně iontů draslíku a vápníku ) do buňky. [1] Na rozdíl od jiných elektricky aktivních buněk nemohou vlasové buňky samy generovat akční potenciál . Místo toho příliv kationtů z endolymfy do scala media depolarizuje buňku a vzniká receptorový potenciál . Otevírá napěťově řízené iontové kanály; pak ionty vápníku vstoupí do buňky a způsobí uvolnění neurotransmiterů z bazálního konce buňky. Neurotransmitery se pohybují podél úzké oblasti mezi vlasovou buňkou a nervovým zakončením, kde se pak vážou na receptory a vytvářejí potenciály v nervu. Zvukový signál se tak přemění na nervový impuls. Repolarizace ve vlasové buňce probíhá zvláštním způsobem. Perilymfa ve scala tympani (scala tympani) má velmi nízkou koncentraci kationtů a elektrochemický gradient způsobuje, že kationty proudí kanály do perilymfy.

Ionty vápníku (Ca 2+ ) neustále vycházejí z vláskových buněk, takže dochází k tonickému uvolňování neurotransmiterů do synapsí . Předpokládá se, že uvolnění tonika umožňuje vlasovým buňkám rychle reagovat na mechanickou zátěž. Rychlost reakce vláskových buněk může být také vysvětlena skutečností, že může zvýšit množství neurotransmiteru uvolněného v reakci na 100 uV změnu membránového potenciálu. [2]

Vnější vlasové buňky jsou předzesilovače

U savců vnější vláskové buňky spouštějí receptorový potenciál aktivními vibracemi buněčného těla. Tato mechanická odezva na elektrické signály se nazývá somatická elektrická mobilita [3] a v buňce dochází k oscilacím, které se vyskytují na frekvenci příchozího zvukového signálu a zajišťují zesílení. Vnější vlasové buňky se nacházejí pouze u savců. Zatímco sluchová citlivost savců je podobná jako u ostatních obratlovců, bez vnějších vláskových buněk je sluchová citlivost snížena o 50 dB. Vnější vláskové buňky rozšiřují u některých mořských savců rozsah sluchu až na 200 kHz. [čtyři]

Molekulární biologie vláskových buněk dosáhla v posledních letech významného pokroku, když byl objeven protein prestin , který je základem somatické elektrické mobility ve vnějších vláskových buňkách. Joseph Santos-Sacchi a další poukázali na to, že působení prestinu závisí na signalizaci přes chloridový kanál a tento proces narušuje pesticid tributylcín ( TBT ). Tato látka , jakmile se uvolní do životního prostředí, se hromadí v organismech zvířat ve zvyšujících se koncentracích na vyšších trofických úrovních a způsobuje značné škody velkým mořským predátorům, jako jsou ozubené velryby . [5]

Inervace

Neurony kochleárního nebo vestibulocochleárního nervu (VIII pár hlavových nervů ) inervují kochleární a vestibulární vláskové buňky. [6] Neurotransmiter je uvolňován vlasovými buňkami ke stimulaci dendritů receptorových neuronů (předpokládá se, že jde o glutamát ). Presynaptické spojení má páskovou synapsi. Je obklopen synaptickými vezikuly a napomáhá uvolňování neurotransmiterů.

Jedna vnitřní vlásková buňka je inervována více nervovými vlákny, zatímco mnoho vnějších vláskových buněk je inervováno jediným nervovým vláknem. Nervová vlákna vnitřní vláskové buňky jsou vysoce myelinizovaná , zatímco nervová vlákna vnějších ne.

Obnova

Výzkum obnovy kochleárních vláskových buněk může pomoci obnovit sluch. Na rozdíl od ptáků a plazů se u lidí a savců buňky ve vnitřním uchu , které přeměňují zvuk na nervové impulsy, obvykle nemohou při poškození regenerovat. [7] Vědci dělají pokroky v genové terapii a léčbě kmenovými buňkami , které dokážou opravit poškozené buňky.

Vědci objevili savčí gen, který je typicky molekulárním spínačem , který blokuje regeneraci kochleárních vláskových buněk u dospělých. [8] Gen Rb1 kóduje protein retinobastoma , který má několik fyziologických funkcí. [9] Nejenže se vláskové buňky v kultivační misce regenerovaly, když byl gen Rb1 odstraněn, ale myši bez genu měly více vláskových buněk než myši, které jej měly. Zničení nebo potlačení inhibitoru buněčného cyklu p27kip1 umožňuje regeneraci kochleárních vláskových buněk u myší. [10] [11]

Obrázky

Poznámky

  1. ↑ Müller, U. Cadherins and mechanotransduction by hair cells  (neopr.)  // Současný názor v buněčné biologii. - 2008. - říjen ( roč. 20 , č. 5 ). - S. 557-566 . — PMID 18619539 .
  2. ↑ Chan DK, Hudspeth AJ Ca2+ proudem řízená nelineární amplifikace kochleou savců in vitro  // Nature Neuroscience  : journal  . - 2005. - únor ( roč. 8 , č. 2 ). - S. 149-155 . - doi : 10.1038/nn1385 . — PMID 15643426 .
  3. ↑ Brownell WE, Bader ČR, Bertrand D., de Ribaupierre Y. Evokované mechanické odezvy izolovaných kochleárních vnějších vláskových buněk  //  Science : journal. - 1985. - 11. ledna ( roč. 227 , č. 4683 ). - S. 194-196 . - doi : 10.1126/science.3966153 . — PMID 3966153 .
  4. ↑ Wartzog D., Ketten DR Senzorické systémy mořských savců // Biologie mořských savců  (neopr.) / J. Reynolds, S. Rommel. - Smithsonian Institution Press, 1999. - S. 132.
  5. ↑ Santos-Sacchi Joseph, Song Lei, Zheng Jiefu, Nuttall Alfred L. Řízení kochleární amplifikace savců chloridovými anionty //  Journal of Neuroscience   : deník. - 2006. - 12. dubna ( roč. 26 , č. 15 ). - S. 3992-3998 . - doi : 10.1523/JNEUROSCI.4548-05.2006 . — PMID 16611815 .
  6. ↑ Hlavový nerv VIII. Vestibulocochleární nerv . Meddean. Získáno 4. června 2008. Archivováno z originálu 29. září 2012.
  7. ↑ Edge AS, Chen ZY Regenerace vlasových buněk  //  Aktuální názor v neurobiologii. — Elsevier , 2008. — Sv. 18 , č. 4 . - str. 377-382 . - doi : 10.1016/j.conb.2008.10.001 . — PMID 18929656 .
  8. ↑ Henderson M. Gen, který už nemusí být hluchý ke stáří  // Times Online  : noviny  . - 2005. - 15. ledna.
  9. ↑ Raphael Y., Martin DM Hluchota: Nedostatek regulace podporuje růst vlasových buněk  //  Gene Therapy: journal. - 2005. - Sv. 12 , č. 13 . - S. 1021-1022 . - doi : 10.1038/sj.gt.3302523 .
  10. ↑ Löwenheim H., Furness DN, Kil J., Zinn C., Gültig K., Fero ML, Frost D., Gummer AW, Roberts JM, Rubel EW, Hackney CM, Zenner HP Gene disorder of p27(Kip1) umožňuje buňku proliferace v postnatálním a dospělém orgánu corti  (anglicky)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1999. - 30. března ( roč. 96 , č. 7 ). - S. 4084-4088 . - doi : 10.1073/pnas.96.7.4084 . — PMID 10097167 . (primární zdroj)
  11. ↑ Ono K., Nakagawa T., Kojima K., Matsumoto M., Kawauchi T., Hoshino M., Ito J. Umlčení p27 reverzuje postmitotický stav podpůrných buněk v kochleách neonatálních myší   // Mol Cell neurosci : deník. - 2009. - Prosinec ( roč. 42 , č. 4 ). - str. 391-398 . - doi : 10.1016/j.mcn.2009.08.011 . — PMID 19733668 . (primární zdroj)

Zdroje

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie