Кіріспе

Шаш клеткаларының механосезгіш органелдері – құлақтың стереоцилиялары. Ішкі құлақта стереоцилиялар – бұл сұйықтық қозғалысына жауап беретін, жануарлардың көптеген түрлерінде есту және тепе-теңдік сияқты әртүрлі функцияларды атқаратын механосезгіш органелдер. Олардың ұзындығы шамамен 10–50 микрометр және микровиллилерге ұқсас белгілі бір ерекшеліктері бар. Шаш жасушалары стереоцилия таяқшаларын құрайтын көптеген микровиллилер арқылы сұйықтық қысымын және басқа механикалық күштерді электрлік сигналдарға түрлендіреді. Стереоцилиялар есту және вестибулярлық жүйелерде кездеседі.

Морфология

Шаш тәрізді өскіндерге ұқсайтын стереоцилиялар 30–300 санындағы топтарға жиналған. Топтардың ішінде стереоцилиялар көбінесе сатыға ұқсас, биіктігі артатын бірнеше қатарға тізілген. Осы шаш тәрізді стереоцилиялардың негізінде әр 48 сағат сайын жаңарып отыратын байланысқан актин талшықтары бар. Бұл актин талшықтарының оң ұштары стереоцилиялардың ұштарына, ал теріс ұштары табанына қаратылған, ал ұзындығы 120 микрометрге дейін жете алады.

Тыңдау жолы

Сүтқоректілерде дыбыс сезімталдық сенсорлары ретінде стереоцилиялар ішкі құлақтың кохлеясындағы Корти органының ішінде тізіліп орналасқан. Есту кезінде стереоцилиялар дыбыс толқындарының механикалық энергиясын шашты жасушалар үшін электр сигналдарына түрлендіреді, бұл есту нервінің қозғалуына әкеледі. Стереоцилиялар цитоплазмадан тұрады, оның ішінде өзара байланысқан актин жіпшелері орналасқан. Актин жіпшелері жасуша мембранасының жоғарғы бөлігіне және жасушаның терминалдық торларына бекітіліп, биіктік деңгейі бойынша реттеледі.

Механоэлектрлік трансдукция

Кохлеада текториялық мембрана мен базалық мембрана арасындағы серпілістік қозғалыс стереоцилияларды иіп, ұштық байланыс жіпшелеріндегі кернеуге әсер етеді, одан кейін олар ерекше емес иондық каналдарды ашады және жабады. Стереоцилияның ең биік стереоцилияға қарай иілуі ерекше емес катиондық каналдардың ашылу жиілігінің артуына алып келеді. Бұл өз кезегінде рецептордың деполяризациясына және шашты клетканың табанында орналасқан кохлеарлық жүйке афференттерінің қоздырылуына әкеледі. Стереоцилияның ең қысқа стереоцилияға қарама-қарсы бағытта иілуі трансдукциялық каналдардың жабылуына себеп болады. Мұндай жағдайда шашты клеткалар гиперполяризацияланады және жүйке афференттері қоздырылмайды. Ішкі құлақтың түкті клеткаларын қоршап тұратын екі түрлі сұйықтық бар. Эндолимфа – шашты клеткалардың апикальды бетін қоршап тұратын сұйықтық. Калий эндолимфадағы басты катион болып табылады және кохлеадағы рецепторлық тоқтарды тасымалдауға жауапты деп саналады. Перилимфа түкті клеткалардың бүйірлері мен табандарын қоршап тұрады. Перилимфада калийдің мөлшері аз, ал натрийдің мөлшері көп. Қоршаған сұйықтықтың әртүрлі иондық құрамы және шашты клетканың тыныш күй потенциалы шашты клетканың апикальды мембранасында потенциал айырмашылығын тудырады, сондықтан трансдукциялық каналдар ашылғанда калий ішке өтеді. Калий иондарының ағыны клетканы деполяризациялайды және шашты клетканың табанында синапсқа түсетін сезімдік нейрондарда жүйке импульстарын тудыруға қабілетті нейротрансмиттердің бөлінуіне себеп болады.

Стереоцилиялардың жойылуы

Стереоцилиялар (барлық шашты жасушалармен бірге) сүтқоректілерде жоғары деңгейдегі шу, ауру, дәрі-дәрмектер және токсиндердің әсерінен зақымдануы немесе жойылуы мүмкін, сондай-ақ қайта жаңартылмайды. АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің мәліметінше, қоршаған ортаның шуынан туындаған есту қабілетінің нашарлауы – бұл денсаулыққа шудың ең көп таралған әсері. Стереоцилиялар шоғырының бұрмаланған құрылымы/ұйымдасуы да саңыраулыққа алып келуі мүмкін, бұл өз кезегінде адамда тепе-теңдік проблемаларын тудырады. Басқа омыртқалы жануарларда шашты жасуша зақымданған жағдайда, қолдаушы жасушалар бөлініп, зақымдалған шашты жасушаларды алмастырады. Бұған қоса, жүктілік шағы және өсімдіктердің суық ортаға төзімділігі сияқты көптеген факторлар да әсер етеді. Патогенездің нақты механизмі белгісіз болғанымен, апоптоздық жасуша өлімімен байланысты болуы мүмкін. DFNB74 гені де рецессивті есту қабілетінің жоғалуына қатысатын ген ретінде анықталды. DFNB74 геніне байланысты есту қабілетінің нашарлауы митохондриялық дисфункциямен байланысты болуы мүмкін. DFNB74 және MsrB3 гендеріне байланысты саңыраулық бір-бірімен байланысты болуы мүмкін. Бұл гендерді зерттеу рецессивті саңыраулықпен ауыратын отбасыларға негізделген, және осы саңыраулықпен ауыратын бірнеше туыс емес отбасыларда DFNB74 және MsrB3 гендерінде мутациялар анықталды. Генетикалық мутациялар нәтижесінде зақымданған немесе бұрмаланған стереоцилиялар көбінесе есту қабілетінің жоғалуына және басқа да асқынуларға әкеледі, сонымен қатар балаларға берілуі мүмкін. Жақында жүргізілген зерттеуде зерттеушілер вирлин деп аталатын шашты жасуша генінің мутациясын мұраға алған тышқандарды зерттеді, бұл стереоцилиялардың қысқаруына және жуандауына, сондай-ақ қосымша қатарларға ұйымдасуына және туғаннан кейін көбінесе өлуіне әкеледі. Қазіргі уақытта адамдарда осындай ақаулы шашты жасушаларды алмастыруға арналған ешқандай терапиялық немесе қалпына келтіру шаралары жоқ. Бұл мутацияны түзету үшін зерттеушілер генетикалық мутациясы бар тышқандардың ішкі құлағына түзетілген генді қамтитын гендік терапияны енгізді. Терапия стереоцилияларды қалыпты ұзындығына дейін қалпына келтіріп, жаңа туған вирлин тышқандарында стереоцилиялардың қосымша қатарларын жойды. Шашты жасушалардың қалпына келуіне қарамастан, емделген вирлин тышқандары бір ай және үш айдан кейін тексерілгеннен кейін есту қабілетінің жақсарғанын көрсетпеді. Келешектегі зерттеулер стереоцилияларды қалпына келтірудің мутацияланған тышқандардың есту қабілетін жақсартпауының себебін анықтауға бағытталған.

Қазіргі зерттеулер

Белгілі бір децибелден жоғары дыбыс ішкі құлақтың стереоцилиясына тұрақты зақым келтіреді. Жаңа зерттеулер көрсеткендей, егер стереоцилиядағы кейбір белоктарды жөндесек немесе қайта жасасақ, бұл зақымды кері қайтаруға мүмкіншілік бар. Осы зерттеуде ғалымдар зебра балықтарын тірі құлақ жасушаларындағы белоктардың қозғалысын конфокалды микроскоп арқылы зерттеу үшін пайдаланды. Бұл стереоцилиядағы белоктардың жылдам қозғалатынын көрсетті, соның салдарынан шашты жасушалардағы белоктардың қозғалысы ішкі құлақтағы шашты түйіндердің қалыпты күйін сақтауда маңызды рөл атқаруы мүмкін. Келесі зерттеулерде миозин мен актин – жасушалардың қозғалысы үшін маңызды екі белоктың – өте жылдам қозғалатыны анықталды. Актиннің байланысын қамтамасыз ететін 2b фасцин белгілі бір белгілі бір белок тіпті одан да жылдам қозғалады. Жасушалар ішіндегі белоктардың үнемі қозғалысы, олардың жаңаруы және қайта орналасуы жасушалардың зақымдануын жөндеуге көмектеседі. Бұл белоктардың жылдам қозғалысы стереоцилия туралы біздің түсінігімізді өзгертті және стереоцилиядағы белоктардың қозғалмайтын және тұрақты емес екенін көрсетті. Алдағы зерттеулер белок динамикасын өзгерту арқылы зақымдалғаннан кейін адамның есту қабілетін қалпына келтіруге бағытталған.