Ciertas proteínas que podrían restaurar las células dañadas de detección de sonido en el oído

Usando herramientas genéticas en ratones, los investigadores de Johns Hopkins Medicine dicen que han identificado un par de proteínas que controlan con precisión cuando las células de detección de sonido, conocidas como células ciliadas que nacen en el oído interno de los mamíferos. Las proteínas pueden ser la clave para futuras terapias para restaurar la audición en personas con sordera irreversible.

"Los científicos en nuestro campo han estado buscando durante mucho tiempo las señales moleculares que desencadenan la formación de las células ciliadas que perciben y transmiten el sonido", dice Angelika Doetzlhofer, profesora asociada de neurociencia en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Estas células ciliadas son un jugador importante en la pérdida auditiva, y saber más sobre cómo se desarrollan nos ayudará a encontrar formas de reemplazar las células ciliadas dañadas".

Para que los mamíferos escuchen, las vibraciones sonoras viajan a través de una estructura hueca de caracol llamada cóclea. En el interior de la cóclea hay dos tipos de células detectoras de sonido, las células ciliadas internas y externas, que transmiten información de sonido al cerebro.

Se estima que el 90% de la pérdida auditiva genética es causada por problemas con las células ciliadas o daño a los nervios auditivos que conectan las células ciliadas con el cerebro. La sordera debido a la exposición a ruidos fuertes o ciertas infecciones virales surge del daño a las células ciliadas. A diferencia de sus contrapartes en otros mamíferos y aves, las células ciliadas humanas no pueden regenerarse. Entonces, una vez que las células ciliadas están dañadas, la pérdida de audición es probablemente permanente.

Los científicos han sabido que el primer paso en el nacimiento de las células ciliadas comienza en la parte más externa de la cóclea en espiral. Aquí, las células precursoras comienzan a transformarse en células ciliadas. Luego, al igual que los fanáticos de los deportes que realizan "la ola" en un estadio, las células precursoras a lo largo de la forma espiral de la cóclea se convierten en células ciliadas a lo largo de una ola de transformación que se detiene cuando llega a la parte interna de la cóclea. 

Al saber dónde comienzan su desarrollo las células ciliadas, Doetzlhofer y su equipo buscaron señales moleculares que se encontraran en el lugar correcto y en el momento correcto a lo largo de la espiral coclear.

De las proteínas que los investigadores examinaron, el patrón de dos proteínas, la activina A y la folistatina, se destacaba del resto. A lo largo del camino en espiral de la cóclea, los niveles de Activina A aumentaron donde las células precursoras se convertían en células ciliadas. Sin embargo, la folistatina parecía tener el comportamiento opuesto de la activina A. Sus niveles eran bajos en la parte más externa de la cóclea cuando las células precursoras comenzaban a transformarse en células ciliadas y altas en la parte más interna de la espiral de la cóclea donde las células precursoras no tenían Aún no ha comenzado su conversión. La activina A parecía moverse en una ola hacia adentro, mientras que la folistatina se movía en una ola hacia afuera.

"En la naturaleza, sabíamos que la activina A y la folistatina funcionan de manera opuesta para regular las células", dice Doetzlhofer. "Y parece que, según nuestros hallazgos, como en el oído, las dos proteínas realizan un acto de equilibrio en las células precursoras para controlar la formación ordenada de las células ciliadas a lo largo de la espiral coclear".

Para descubrir cómo exactamente la activina A y la folistatina coordinan el desarrollo de las células ciliadas, los investigadores estudiaron los efectos de cada una de las dos proteínas individualmente. Primero, aumentaron los niveles de Activina A en las cócleas de los ratones normales. En estos animales, las células precursoras se transformaron en células ciliadas demasiado temprano, haciendo que las células ciliadas aparecieran prematuramente a lo largo de la espiral coclear. En ratones diseñados para producir en exceso la folistatina o no producir Activina A, las células ciliadas se formaron tarde y aparecieron desorganizadas y dispersas en varias filas dentro de la cóclea.

"La acción de la activina A y la folistatina se sincroniza con tanta precisión durante el desarrollo que cualquier trastorno puede afectar negativamente la organización de la cóclea", dice Doetzlhofer. "Es como construir una casa: si los cimientos no se colocan correctamente, cualquier cosa construida sobre ella se ve afectada".

Al observar más de cerca por qué la sobreproducción de folistatina produce células ciliadas desorganizadas, los investigadores descubrieron que los altos niveles de esta proteína causaban que las células precursoras se dividieran con mayor frecuencia, lo que a su vez hacía que más de ellas se convirtieran en células ciliadas internas de manera aleatoria.

Doetzlhofer señala que su investigación en el desarrollo de las células ciliadas, aunque es fundamental, tiene aplicaciones potenciales para tratar la sordera causada por las células ciliadas dañadas.  @mundiario