Hårceller

hårceller

Orgel af Corti . De ydre hårceller er øverst, de indre er i midten.
Kataloger
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Hårceller  er receptorer for det auditive system og vestibulære apparater hos alle hvirveldyr . Hos pattedyr er de auditive hårceller placeret i Cortis organ på en tynd basilar membran i cochlea , som findes i det indre øre. De får deres navn fra filamenterne af stereocilia, der stikker ud fra hårbundtet på toppen af ​​cellen, i cochlearkanalen (væskefyldt rør). Sneglehårceller hos pattedyr er opdelt i 2 typer, som har forskellig struktur og funktion: indre og ydre. Hvis hårcellerne er beskadigede, opstår der sensorineuralt høretab .

Hårbundter som lydmodtagere og forstærkere

Ifølge tidligere forskning sender de ydre hårceller ikke nerveimpulser til hjernen, men forstærker derimod mekanisk den svage lyd, der kommer ind i sneglen. Styrkelsen opstår på grund af hårbundts bevægelser eller cellelegemernes mobilitet. Interne hårceller omdanner lydvibrationer i væsken inde i sneglen til elektriske signaler, som derefter overføres af hørenerven til hjernestammen og videre til den auditive cortex.

Indre hårceller - fra lyd til nerveimpuls

Afvigelser af stereocilia åbner mekanofølsomme ionkanaler , som tillader eventuelle kationer (hovedsageligt kalium- og calciumioner ) at komme ind i cellen. [1] I modsætning til andre elektrisk aktive celler kan hårceller ikke selv generere et aktionspotentiale . I stedet depolariserer tilstrømningen af ​​kationer fra endolymfen i scala-mediet cellen, og der opstår et receptorpotentiale . Det åbner spændingsstyrede ionkanaler; så trænger calciumioner ind i cellen og forårsager frigivelse af neurotransmittere fra cellens basale ende. Neurotransmitterne rejser langs det smalle område mellem hårcellen og nerveenden, hvor de derefter binder sig til receptorer og genererer potentialer i nerven. Dermed omdannes lydsignalet til en nerveimpuls. Repolarisering i hårcellen sker på en særlig måde. Perilymfen i scala tympani (scala tympani) har en meget lav koncentration af kationer, og en elektrokemisk gradient får kationerne til at strømme gennem kanaler ind i perilymfen.

Calciumioner (Ca 2+ ) kommer konstant ud af hårcellerne, så der sker en tonisk frigivelse af neurotransmittere til synapserne . Det menes, at tonic-frigivelsen gør det muligt for hårcellerne at reagere hurtigt på mekanisk stress. Hastigheden af ​​hårcelleresponsen kan også forklares ved, at den kan øge mængden af ​​neurotransmitter frigivet som reaktion på en 100 µV ændring i membranpotentialet. [2]

Ydre hårceller er forforstærkere

Hos pattedyr udløser de ydre hårceller receptorpotentialet ved aktive vibrationer i cellekroppen. Denne mekaniske reaktion på elektriske signaler kaldes somatisk elektrisk mobilitet [3] og der er svingninger i cellen, der opstår ved frekvensen af ​​det indkommende lydsignal og giver forstærkning. Ydre hårceller findes kun hos pattedyr. Mens pattedyrs hørefølsomhed svarer til andre hvirveldyrs, uden eksterne hårceller, er den auditive følsomhed reduceret med 50 dB. De ydre hårceller udvider høreområdet op til 200 kHz hos nogle havpattedyr. [fire]

Hårcellernes molekylære biologi har gjort betydelige fremskridt i de senere år, med opdagelsen af ​​proteinet prestin , som ligger til grund for somatisk elektrisk mobilitet i de ydre hårceller. Joseph Santos-Sacchi og andre har påpeget, at prestins virkning afhænger af signalering gennem chloridkanalen , og denne proces forstyrres af pesticidet tributyltin ( TBT ). Dette stof , når det først er frigivet til miljøet, akkumuleres i dyrs organismer i stigende koncentrationer ved højere trofiske niveauer , det forårsager betydelig skade på store marine rovdyr såsom tandhvaler . [5]

Innervation

Neuroner i cochlear eller vestibulocochlear nerve (VIII par kranienerver ) innerverer cochlear og vestibulære hårceller. [6] Neurotransmitteren frigives af hårceller for at stimulere dendritterne af receptorneuroner (formodes at være glutamat ) . Den præsynaptiske forbindelse har en båndsynapse. Det er omgivet af synaptiske vesikler og hjælper med frigivelse af neurotransmitter.

En indre hårcelle innerveres af flere nervefibre, mens mange ydre hårceller innerveres af en enkelt nervefiber. Nervefibrene i den indre hårcelle er stærkt myelinerede , mens nervefibrene i de ydre ikke er det.

Fornyelse

Forskning i cochlear hårcellefornyelse kan hjælpe med at genoprette hørelsen. I modsætning til fugle og krybdyr, hos mennesker og pattedyr, kan cellerne i det indre øre , som omdanner lyd til nerveimpulser, normalt ikke regenerere, når de bliver beskadiget. [7] Forskere gør fremskridt inden for genterapi og stamcellebehandlinger, der kan reparere beskadigede celler.

Forskere har opdaget et pattedyrsgen, der typisk er en molekylær switch , der blokerer regenereringen af ​​cochleære hårceller hos voksne. [8] Rb1-genet koder for proteinet retinobastoma , som har flere fysiologiske funktioner. [9] Ikke kun regenererede hårceller i dyrkningsskålen, da Rb1-genet blev slettet, men mus uden genet havde flere hårceller end mus, der havde det. Destruktion eller undertrykkelse af cellecyklushæmmeren p27kip1 tillader cochleære hårceller at regenerere i mus. [10] [11]

Billeder

Noter

  1. ↑ Müller, U. Cadheriner og mekanotransduktion af hårceller  (neopr.)  // Aktuel mening i cellebiologi. - 2008. - Oktober ( bind 20 , nr. 5 ). - S. 557-566 . — PMID 18619539 .
  2. ↑ Chan DK, Hudspeth AJ Ca2+ strømdrevet ikke-lineær forstærkning af pattedyrscochlea in vitro  // Nature Neuroscience  : journal  . - 2005. - Februar ( bind 8 , nr. 2 ). - S. 149-155 . - doi : 10.1038/nn1385 . — PMID 15643426 .
  3. ↑ Brownell WE, Bader CR, Bertrand D., de Ribaupierre Y. Fremkaldte mekaniske reaktioner fra isolerede cochleære ydre hårceller  //  Science : journal. - 1985. - 11. januar ( bd. 227 , nr. 4683 ). - S. 194-196 . - doi : 10.1126/science.3966153 . — PMID 3966153 .
  4. ↑ Wartzog D., Ketten DR Marine Mammal Sensory Systems // Biology of Marine Mammals  (neopr.) / J. Reynolds, S. Rommel. - Smithsonian Institution Press, 1999. - S. 132.
  5. ↑ Santos-Sacchi Joseph, Song Lei, Zheng Jiefu, Nuttall Alfred L. Kontrol af pattedyrs cochlear amplifikation af chloridanioner //  Journal of Neuroscience   : journal. - 2006. - 12. april ( bind 26 , nr. 15 ). - S. 3992-3998 . - doi : 10.1523/JNEUROSCI.4548-05.2006 . — PMID 16611815 .
  6. ↑ Kranienerve VIII. Vestibulocochlear nerve . Meddean. Hentet 4. juni 2008. Arkiveret fra originalen 29. september 2012.
  7. ↑ Edge AS, Chen ZY Regenerering af hårceller  //  Current Opinion in Neurobiology. — Elsevier , 2008. — Vol. 18 , nr. 4 . - s. 377-382 . - doi : 10.1016/j.conb.2008.10.001 . — PMID 18929656 .
  8. ↑ Henderson M. Gen, der måske ikke længere vender det døve øre til alderdom  // Times Online  : avis  . - 2005. - 15. januar.
  9. ↑ Raphael Y., Martin DM Døvhed: Mangel på regulering fremmer hårcellevækst  //  Genterapi: tidsskrift. - 2005. - Bd. 12 , nr. 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 Genforstyrrelse af p27(Kip1) tillader celle spredning i det postnatale og voksne organ i corti  (engelsk)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1999. - 30. marts ( bind 96 , nr. 7 ). - S. 4084-4088 . - doi : 10.1073/pnas.96.7.4084 . — PMID 10097167 . (primær kilde)
  11. ↑ Ono K., Nakagawa T., Kojima K., Matsumoto M., Kawauchi T., Hoshino M., Ito J. Silencing p27 reverserer post-mitotisk tilstand af understøttende celler i neonatale musecochleae   // Mol Cell neurosci : journal. - 2009. - December ( bind 42 , nr. 4 ). - S. 391-398 . - doi : 10.1016/j.mcn.2009.08.011 . — PMID 19733668 . (primær kilde)

Kilder

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier