Шёпот заблудился в ухе

Группа учёных из Массачусетского технологического института (MIT) под руководством Рузбеха Гаффари подвела итоги исследования внутреннего уха. В ходе работы специалисты обратили особое внимание на строение такого сложного отдела органов слуха человека, как внутреннее ухо, или лабиринт.

Как известно, внутреннее ухо представляет собой структуру, состоящую из двух основных частей: улитки, отвечающей за восприятие аудиальных импульсов, и вестибулярного аппарата, напрямую связанного с чувством равновесия. В данном случае учёных интересовала улитка – полая трубка, получившая своё название из-за сходства со спиралевидной раковиной моллюска.

Как рассказали учёные, на лабиринте улитки находится так называемая базилярная мембрана – одна из нескольких перепонок, разделяющих улитку на каналы по всей длине. На мембране, в свою очередь, расположен состоящий из более чем 20 тысяч волосковых клеток кортиев орган. Тысячи волосковых клеток, по сути, являются нервными клетками, окончания которых, действительно похожие на кончик волоса, омываются эндолимфой – жидкостью улитки.

Именно эти вдающиеся в жидкость клетки улавливают вибрацию, которая передается от слуховых косточек среднего уха на овальное окно улитки.

В результате колебания воздействуют на разные участки базилярной мембраны, каждый из которых, представленный волосковыми клетками, реагирует на звук определённой частоты. Отвечая вибрацией, волосковые клетки преобразуют колебания в нервные импульсы, которые по нервному волокну поступают в мозг. При этом чем громче звук, тем сильнее оказывается возбуждение нервных клеток базилярной улитки. Именно поэтому мозг воспринимает более громкий звук яснее и отчетливее, нежели более тихий.

Однако преобразование акустической волны, бегущей в каналах внутреннего уха, в электрические сигналы не завершается в кортиевом органе. Над этим органом находится покровная, или текториальная, мембрана, которая также погружена в эндолимфу. По словам учёных, именно эта мембрана воспринимает колебания, отличающиеся от других звуковых волн.

Вибрация также может стимулировать волосковые клетки и даже приводить к увеличению их чувствительности.

Именно эта способность клеток варьировать свою чувствительность в зависимости от типа звуковых волн, а также воспринимать сигналы различной частоты, считает Гаффари, и позволяет мозгу отчетливо воспринимать чуть слышимые сигналы – тихую речь или даже шепот.

По словам Гаффари, это открытие указывает на то, как мало на самом деле мы знаем о работе собственного тела и, в частности, о том, как наш организм воспринимает поступающие извне импульсы. Исследователь также подчеркнул тот факт, что подобные открытия дают результаты, которые можно использовать для улучшения жизни миллионов людей.

Так, ныне уже известный механизм расшифровки шепота позволит создать такие слуховые аппараты, которые смогут различать звуки не вполне доступные даже здоровому уху.

«Большая часть существующих на сегодняшний день устройств работает по принципу усиления любого поступающего сигнала. Наши же уши гораздо «умнее» всех приборов и знают, каким образом отличать звуки. Именно это позволяет нам воспринимать разные звуки по-разному. Получается, что лучшим слуховым аппаратом станет тот, который максимально повторит строение и механику улитки внутреннего уха», – резюмирует Рузб Гаффари.

Долгая жизнь без рака

Преклонный возраст – один из факторов риска развития онкологических заболеваний. Например, вероятность развития опухоли у 65-летнего человека в 100 раз выше, чем у 35-летнего. Однако из данных, опубликованных в Nature Genetics, следует, что можно продлить жизнь, не опасаясь получить рак. По крайней мере, это работает с «мушкой-дрозофилой» современной генетики – круглым червем Caenorhabditis elegans.

Как выяснили Синтия Кеньон и Джули Пинкстон-Госсе из Центра биологии старения имени Хилблома при Университете Калифорнии в Сан-Франциско, у него процессы, замедляющие старение и защищающие организм от развития опухоли, запускает один и тот же механизм.

Несмотря на то, что с этим видом червей, ввиду простого генома и удобства разведения, длительное время работали зоологи и генетики, пристальное внимание геронтологов он привлек к себе лишь в 1993 году. Тогда Кеньон, изменив всего один ген – daf 2, смогла удвоить время жизни «экспериментального животного». Как выяснилось позже, это были не уникальные способности червя, подобные возможности выявились и у лабораторных мышей.

Ген daf-2 кодирует рецептор, воспринимающий инсулин, а также инсулин-подобный белок, вместе отвечающие за рост организма, а следовательно, и за взросление. Но работа daf-2 оказалась сопряжена с функционированием другого гена – daf-16, обладающего уже куда более широким спектром действия.

Белок daf-16 – один из так называемых транскрипционных факторов, способных влиять на считывание кода ДНК в процессе синтеза белков. Среди протеинов, образование которых контролирует daf-16, оказался и daf-2, способный удвоить жизнь C. Elegans.

На сегодняшний день в группу регулируемых daf-16 генов входят уже 734 гена. Определить их влияние на опухолевый рост и продолжительность жизни исследователи и решили в последней работе. Для этого они воспользовались нобелевским открытием Эндрю Файера и Крэга Мелло – РНК-интерференцией, позволяющей с высокой точностью остановить экспрессию любого гена. А, следовательно, – заблокировать продукцию соответствующего белка. Выключая гены поодиночке, исследователи вычеркивали из списка не влияющие на опухоль.

В результате, из этой большой группы осталось 29 генов, способных влиять на развитие опухоли. Причем если одна их часть подавляла рост опухоли, запуская программируемую гибель клетки, то вторая, наоборот, – стимулировала рост опухолевых клеток в теле червя. Среди них были обнаружены аналоги генов, способствующих и подавляющих возникновение рака.

У части экспериментальных животных-долгожителей не было обнаружено ни одной спонтанной опухоли.

Около половины этих генов также влияют на процессы старения. Это укладывается в теорию Кеньон о совместной работе daf-2 и daf-16, обеспечивающих одновременно увеличение продолжительности жизни и защищающих от опухоли. Часть генов, стимулирующих рост опухоли, также приводит к быстрому старению, и наоборот.

Поскольку гомологи этих генов есть и у людей, исследователи не оставляют надежды найти результатам своей работы практическое применение и дать нам долгую жизнь без рака. Заманчиво.