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Um grupo de pesquisa japonês tornou-se o primeiro a revelar que o arranjo em forma de tabuleiro de xadrez das células no órgão de Corti do ouvido interno é vital para a audição. A descoberta oferece uma nova visão de como a audição funciona do ponto de vista da auto-organização celular e também permitirá que vários distúrbios de perda auditiva sejam melhor compreendidos.
O grupo de pesquisa incluiu o professor assistente TOGASHI Hideru, da Escola de Medicina da Universidade de Kobe, e o Dr. KATSUNUMA Sayaka, do Hospital Infantil de Hyogo Prefectural Kobe.
Os resultados da pesquisa foram publicados online no Fronteiras em Biologia Celular e do Desenvolvimento em 8 de dezembro de 2022.
Pontos principais
- No órgão de Corti, no ouvido interno, existem dois tipos de células dispostas em um padrão de mosaico semelhante a um tabuleiro de damas; células ciliadas responsáveis pela audição e suas células de sustentação. No entanto, a relação entre esse padrão quadriculado e a função auditiva permaneceu incerta por muito tempo.
- Em camundongos em que as células do órgão de Corti não conseguiram se formar nesse padrão quadriculado, apenas as células ciliadas morreram (apoptose), o que resultou em surdez.
- Pela primeira vez no mundo, entendeu-se que o layout quadriculado desempenha um papel estrutural fundamental na preservação das células ciliadas e de sua funcionalidade, pois o arranjo evita que as células ciliadas adiram umas às outras.
- Este padrão de mosaico de células foi observado em vários órgãos sensoriais em muitos tipos diferentes de animais. Compreender o mecanismo por trás de como a auto-organização celular forma esses padrões de mosaico ajudará a esclarecer as funções de uma variedade de órgãos sensoriais e os mecanismos por trás dos distúrbios.
Histórico de pesquisa
A cóclea da orelha interna é necessária para ouvir o som e dentro dela está localizado o órgão de Corti (*1). Quando o órgão de Corti é visto de cima sob um microscópio, podem ser vistos dois tipos de células dispostas em um layout ordenado com precisão, semelhante a um tabuleiro de xadrez ou damas. As células ciliadas que transmitem ondas sonoras ao cérebro são separadas por células de suporte, que impedem que as células ciliadas se toquem. Embora se pense que esse arranjo em tabuleiro de damas seja necessário para o funcionamento adequado do órgão de Corti, a relação entre esse padrão e a função auditiva ainda não está clara.
Este grupo de pesquisa revelou anteriormente que esse tabuleiro de xadrez da orelha interna é formado por um mecanismo de segregação celular que permite que as células ciliadas e as células de suporte se alinhem corretamente. As células ciliadas e as células de suporte expressam, cada uma, um tipo diferente da molécula de adesão celular nectina. Isso resulta em uma célula ciliada e uma célula de suporte aderindo mais fortemente uma à outra do que duas células ciliadas ou duas células de suporte. Essa propriedade é o que faz com que as células ciliadas e as células de suporte sejam organizadas em um padrão quadriculado. Em um modelo de camundongo em que uma dessas moléculas de nectina não é funcional, as propriedades mudam e o padrão quadriculado não pode se formar corretamente. Neste estudo, os pesquisadores usaram esses ratos para investigar a conexão entre o arranjo quadriculado das células e a funcionalidade auditiva.
Metodologia de Pesquisa
O grupo de pesquisa comparou camundongos normais (controle) a camundongos com um tipo de nectina que não funcionava corretamente (camundongo nectina-3 KO, referido abaixo como camundongo nectina KO). Nenhuma diferença entre os camundongos foi observada no número de células ciliadas e células de suporte no órgão de Corti imediatamente após o nascimento. No entanto, houve uma diferença na facilidade com que os dois tipos de células aderem umas às outras; nos camundongos nectina-3 KO, as células ciliadas aderem umas às outras (o que normalmente não acontece), resultando em anormalidades no padrão quadriculado. Nesse ponto, os pesquisadores levantaram a hipótese de que testar a audição desses camundongos poderia revelar a relação entre a audição e o padrão quadriculado. Eles mediram a audição de camundongos KO de nectina com mais de um mês de idade usando o método de resposta auditiva do tronco encefálico (ABR) (*2). Este teste revelou que os camundongos nectina KO eram moderadamente surdos, demonstrando que esta perda auditiva foi causada pelas anormalidades no ouvido interno.
Os pesquisadores então examinaram os órgãos de Corti dos camundongos nectina KO que foram submetidos ao teste ABR e descobriram que o número de células ciliadas havia diminuído aproximadamente pela metade. Em seguida, eles partiram para descobrir por que apenas as células ciliadas (e não as células de suporte) haviam desaparecido. Eles descobriram que, após 2 semanas de idade, ocorria a apoptose das células ciliadas (*3). Além disso, o exame dos vestígios de apoptose revelou que a morte celular ocorreu em muitas células que aderiram umas às outras. Isso levou os pesquisadores a supor que as células ciliadas aderindo umas às outras (o que normalmente não acontece) causaram a apoptose.
No tecido epitelial, que também inclui o órgão de Corti, existem junções apertadas entre cada célula. Essas junções apertadas não apenas conectam as células, mas também impedem que várias moléculas (incluindo íons) passem entre as células. Se o órgão de Corti não tiver essas junções apertadas, as células ciliadas não podem funcionar adequadamente, as células morrem e ocorre perda auditiva. Em camundongos nectina KO, junções apertadas não foram formadas adequadamente nos locais onde as células ciliadas aderiram. No entanto, as junções apertadas se formaram corretamente entre as células ciliadas e as células de suporte. Enquanto duas células ciliadas não estivessem aderidas, a função celular normal permanecia. Em outras palavras, a apoptose das células ciliadas foi induzida apenas nos locais onde as células ciliadas estavam anormalmente aderidas umas às outras e as junções apertadas não se formaram corretamente. Esses resultados revelaram pela primeira vez que o padrão quadriculado de células ciliadas e células de suporte encontradas no órgão de Corti funciona como uma estrutura fundamental, que protege as células ciliadas e sua funcionalidade, impedindo que as células ciliadas se liguem umas às outras.
Mais pesquisa
A nectina é o gene causal da displasia ectodérmica da Ilha Margarita (*4). Além de lábio leporino ou fenda palatina e deficiências intelectuais, a surdez também foi relatada em alguns casos desse distúrbio genético. Portanto, os resultados do estudo atual podem fornecer uma nova explicação para alguns casos de surdez em que a causa não é clara.
Este estudo se concentrou na audição e demonstrou o significado fisiológico do padrão de mosaico semelhante a um tabuleiro de damas de células no órgão de Corti. No entanto, outras células sensoriais que respondem a estímulos externos e suas respectivas células de suporte também estão dispostas no mesmo tipo de padrão de mosaico alternado. Esses padrões de mosaico são encontrados em órgãos sensoriais, como o epitélio olfativo, responsável pelo olfato, e a retina, responsável pela visão. O fato de esses padrões de mosaico não serem encontrados apenas em mamíferos, mas também em uma variedade de outros organismos, sugere que eles são funcionalmente importantes. Os padrões de mosaico nos tecidos sensoriais são criados pela auto-organização devido às diferenças de adesividade entre as células. Portanto, focar a pesquisa na auto-organização celular em órgãos sensoriais aumentará nosso conhecimento das funções dos órgãos sensoriais e avançará nossa compreensão de várias doenças relacionadas.
Glossário
1. Órgão de Corti: Órgão sensorial responsável pela audição. Está localizado dentro da cóclea no ouvido interno.
2. Resposta auditiva do tronco cerebral (ABR): Um método de gravação das ondas cerebrais que são geradas quando o som é ouvido. ABR não é usado apenas para testar a audição de bebês humanos recém-nascidos, mas também pode ser usado em camundongos e outros animais.
3. Apoptose: Uma forma de morte celular programada ou suicídio celular que ocorre em organismos multicelulares.
4. Displasia ectodérmica da Ilha Margarita: Distúrbio genético causado por mutações no gene nectina-1. A principal manifestação é uma fenda labial ou palatina acompanhada de deficiência intelectual.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Kobe. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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