Ученые неправильно лечили глухоту
Представления о том, как функционирует механизм слуховой адаптации, сложились давно. Но оказалось, что в отношении человека и других млекопитающих эти представления неверны.
В том, что касается остроты слуха и ширины диапазона частот воспринимаемых звуковых сигналов, человек далеко не чемпион и уступает многим животным. Даже наши ближайшие родственники среди приматов - шимпанзе, - и те способны регистрировать гораздо более высокие частоты. Что уж тут говорить о собаках, а тем более летучих мышах!
Диапазон - более 120 децибел
Тем не менее, и человеческое ухо обладает поистине поразительными возможностями: например, в том, что касается так называемой слуховой адаптации, то есть способности понижать слуховую чувствительность (повышать порог слышимости) в условиях очень громкого шума.
"Мы слышим звуки в очень широком диапазоне интенсивности, - говорит профессор Энтони Риччи (Anthony Ricci), отоларинголог медицинского факультета Стэнфордского университета в Калифорнии. - Наши уши улавливают и тиканье наручных часов или звук падения булавки на пол, и грохот отбойного молотка или рев моторов взлетающего реактивного самолета. Диапазон между этими уровнями звукового давления превышает 120 децибел. Чтобы справиться со столь сложной задачей, наши органы слуха обладают особым механизмом, устанавливающим нужную в данный момент чувствительность. Это и есть слуховая адаптация".
Волоски, миозин и ионные каналы
До сих пор исследователи были уверены, что знают все - или почти все - об этом механизме. Они представляли себе дело так: мембрана улитки во внутреннем ухе содержит около 15 тысяч рецепторных клеток с высокочувствительными волосками, отклоняющимися под действием звуковых колебаний, поступающих из среднего уха.
Отклонение волосков вызывает натяжение соединенных с ними тончайших нитей из особого фибриллярного белка миозина, что, в свою очередь, приводит к открытию нескольких ионных каналов в мембране рецепторной клетки, и через эти каналы в волосковую клетку начинает течь кальциевый ионный ток. Чем сильнее отклоняются волоски, тем шире открываются ионные каналы и тем больше ионов кальция оказывается внутри рецепторной клетки. Но повышение концентрации кальция ослабляет натяжение миозиновых нитей, в результате чего слуховая чувствительность клетки понижается.
Неожиданные результаты эксперимента
Такое представление о механизме адаптации было общепринятым. У профессора Риччи эта теория тоже сомнений не вызывала, но он захотел уточнить некоторые детали и провел серию экспериментов с рецепторными клетками крыс, блокируя в них действие ионов кальция.
Результаты экспериментов оказались совершенно неожиданными. Ученый поясняет: "Можно изменить пути попадания кальция в клетку, можно полностью заблокировать его проникновение в клетку, можно, если он там уже оказался, быстро его связать и тем самым предотвратить его воздействие на внутриклеточные процессы. Но что бы мы ни делали в наших экспериментах, слуховая адаптация клеток сохранялась в полной мере. Видимо, моторная составляющая из миозиновых нитей и ионов кальция никакой роли в механизме адаптации не играет".
Интересно, но досадно
Изначально теория, в которой ключевая роль отводилась миозину и кальцию, возникла около 30 лет назад: тогда исследователи обнаружили этот механизм у жаб и черепах. И хотя у амфибий и рептилий слуховая сенсорная система устроена намного проще, чем у млекопитающих, ученые сочли, что описанный ими механизм адаптации носит универсальный характер.
Теперь эксперименты профессора Риччи заставляют взглянуть на старую теорию по-новому. "Все те результаты, которых мы ожидали, мы получили в опытах на черепахах, но это никак не распространяется на млекопитающих, - говорит исследователь. - Нас это очень удивило. Либо все наши эксперименты - одна сплошная ошибка, либо механизм слуховой адаптации у земноводных и пресмыкающихся кардинально отличается от такового у млекопитающих. Это, конечно, крайне интересно, но в то же время и досадно. Ведь это такие простые опыты, что невольно думаешь: не может быть, чтобы их до тебя никто не проделал. А разве не досадно, когда ты уверен, что идешь вперед, и вдруг оказывается, что на самом деле ты отброшен назад!"
Назад, к фундаментальным исследованиям
Назад отброшены, прежде всего, исследования, направленные на разработку лекарственных препаратов для терапии тугоухости, связанной с нарушением слуховой адаптации. Такие исследования - одно из направлений деятельности лаборатории профессора Риччи. "Нарушение процесса адаптации приводит, в конечном счете, к глухоте, - поясняет ученый. - Выяснив, какие вещества или механические силы участвуют в регуляции слуховой адаптации, мы сможем предложить препараты, защищающие от глухоты. До сих пор наше внимание было сконцентрировано на миозине и кальции, но, как оказалось, зря ".
Теперь ученым предстоит заняться фундаментальными исследованиями. И лишь выяснив, как же на самом деле функционирует механизм слуховой адаптации у человека и других млекопитающих, они вновь смогут обратиться к решению прикладных задач - разработке лекарств для терапии глухоты.
Дата 03.03.2014
Автор Владимир Фрадкин
Редактор Ефим Шуман
