камера Хенсена
| клетки Гензена | |
|---|---|
 Схематическая анатомия кортиева органа с клетками Гензена в количестве 10. | |
| Подробности | |
| Система | Система поддержки |
| Анатомическая терминология | |
Клетки Гензена представляют собой слой высоких поддерживающих клеток вокруг волосковых клеток (OHC) в кортиевом органе улитки наружных . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Их внешний вид: верхняя часть широкая, а нижняя часть узкая, столбчатые ячейки. Одной из важных морфологических особенностей клеток Гензена являются липидные капли, которые наиболее заметны на третьем и четвертом оборотах улитки. Считается, что липидные капли связаны со слуховым процессом, поскольку они параллельны иннервации. [ 4 ] Одной из важных структур, обнаруженных среди клеток Гензена и волосковых клеток, являются щелевые соединения , которые состоят из коннексинов , которые выполняют важные функции в распределении и связи между клетками; щелевые переходы обеспечивают электрическую связь на большие расстояния.
Клетки Гензена имеют решающее значение во многих функциях; они действуют как медиаторы ионного метаболизма , пути пространственной буферизации K+ и иннервации нейронов; а пуринергические рецепторы, обнаруженные в клетках Гензена, играют важную роль в обеспечении подходящей электрической и микромеханической среды для поддержки волосковых клеток и поддержания гомеостаза кортиева органа. [ 5 ] [ 6 ] Более того, клетки Генсена также способны регенерировать поврежденные волосковые клетки у некоторых позвоночных; они подвергаются фагоцитозу для удаления мертвых или поврежденных волосковых клеток и воспроизводят как новые волосковые клетки, так и поддерживающие клетки в клеточном цикле. Одна из причин заключается в том, что опорные клетки дифференцируются эмбриональными волосковыми клетками, однако остается неясным, почему функция регенерации не обнаруживается в клетках млекопитающих. Клетки Генсена в настоящее время исследуются как многообещающие мишени для генной терапии и регенеративной медицины. [ 7 ]
Клетки Гензена названы в честь немецкого анатома и физиолога Виктора Генсена (1835–1924).
Расположение
[ редактировать ]Клетки Гензена являются одними из поддерживающих клеток, обнаруженных в улитке, и расположены на наружных волосковых клетках третьего ряда Кортиева органа. [ 3 ] [ 4 ]
Структура
[ редактировать ]Форма клеток Гензена различается в зависимости от их положения в улитке; они выглядят как один слой клеток базального клубка и имеют кубовидную форму на апикальной поверхности. [ 3 ] Они содержат ядра и микроворсинки, но ограничивают плазматическую мембрану, лишены эндоплазматического ретикулума и содержат мало митохондрий . [ 4 ] На апикальной поверхности у клеток Гензена обнаруживаются свободные расширенные полюса, цитоплазма клеток на апикальной поверхности несколько более плотная, чем у клеток базального клубка. Увеличенные полюса в клетках, почти заполняющие цитоплазму, представляют собой липидные капли, заметные на третьем и четвертом оборотах улитки; полагают, что липидные капли имеют отношение к слуховому процессу. [ 3 ] Фагосомы , обнаруженные в клетках, являются еще одной характеристикой клеток Гензена, указывающей на то, что они выполняют функцию фагоцитоза . [ 4 ] Клетки Гензена имеют жесткий цитоскелет, который отвечает за поддержание структуры кортиева органа при звуковом воздействии. [ 7 ]
Между опорными клетками, а также между опорными клетками и волосковыми клетками имеются щелевые соединения, щелевые контакты состоят из коннексинов , которые в вершине в три раза плотнее, чем в основании. Щелевые контакты играют важную роль в регулировании концентрации внутриклеточного K+ между эндолимфой и перилимфой , поддержании гомеостаза pH и увеличении перемещения ионов между клетками. [ 4 ] [ 5 ] Мутации коннексина 26, который является важным белком щелевых соединений, обнаруженным в кортиевом органе, могут привести к тяжелой потере слуха и являются одним из наиболее распространенных наследственных несиндромальных случаев глухоты . [ 8 ]
В клетках Гензена имеются нервные волокна и окончания, иннервирующие нервные волокна, эти нервные волокна представляют собой химические синапсы, расположенные в надъядерной области наружного волоса и чаще встречаются на апикальной поверхности, чем в базальной части улитки. [ 4 ] С другой стороны, терминали чаще встречаются в базальной части улитки и содержат митохондрии, аппарат Гольджи и плотные сердцевинные пузырьки. [ 9 ] Иннервация поддерживающих клеток была подтверждена обнаружением иммуноокрашенных синаптофизином окончаний у морских свинок и крыс. [ 9 ]
Структурные изменения после звукового воздействия в клетках Гензена наблюдались с помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (LSCM). Она показала, что после звукового воздействия клетки Гензена перемещались по кортиевому туннелю, большая часть движения была обнаружена в третьем ряду наружных клеток. волосковые клетки вокруг, причем наружная часть вращается, причем движение часто сопровождается наклоном ретикулярной пластинки, расположенной на первом ряду наружных волосковых клеток. При отсутствии звукового воздействия смещение происходит в обратном направлении, остаточных структурных изменений не наблюдается. [ 10 ]
Функция
[ редактировать ]Появляется все больше доказательств того, что поддерживающие клетки выполняют множество важных функций в Кортиевом органе; они могут опосредовать инициацию активации слуха во время развития улитки. [ 11 ] Клетки Гензена играют важную роль в ионном метаболизме и регуляции гомеостаза как эндолимфы, так и перилимфы, модуляции слуховой чувствительности, регуляции и регенерации волосковых клеток, а также предотвращении повреждения улитки. [ 6 ] Наружные волосковые клетки улитки предварительно обрабатывают сигнал активными движениями, которые можно усилить с помощью электрической или химической стимуляции. [ 12 ]
Разрыв соединения
[ редактировать ]Опорные клетки, включая клетки Гензена и клетки Дейтера, которые окружают сенсорные клетки кортиева органа, соединены щелевыми соединениями, щелевые соединения функционируют как электрическая и метаболическая связь от клетки к клетке на большие расстояния. [ 13 ] Щелевые контакты можно было визуализировать с помощью красителя, но они видны только между клетками Гензена и клетками Дейтера с помощью флуоресцеина карбоксифлуоресцеина 6- . Те же результаты были получены при использовании Люцифера желтого благодаря его осаждению в цитоплазме, богатой калием. [ 14 ] Гентамицин , который является антибиотиком, индуцирует выработку свободных радикалов кислорода и подавляет соединение клеток до 90%. Другие химические вещества, такие как антагонисты кальмодулина W7 и трифлуоперазин (TFP), также могут вызывать разобщение щелевых соединений. Благодаря распределительной и соединительной функции щелевые контакты выполняют роль синцития в кортиевом органе и участвуют в регулировочной функции в улитке. [ 4 ] Другой способ наблюдать за щелевыми переходами — использовать ионную связь; Этот метод был основан на наблюдении, что внутриклеточные мембранные потенциалы клеток Гензена почти всегда больше, чем в межклеточном пространстве, которое больше, чем наружный кортиев туннель. Поскольку клетки Гензена отделены от внешних волосковых клеток, сигнальный путь будет выражаться посредством ионной связи. Говорят, что для существования щелевых контактов важны переменные потенциалы в клетках Гензена, превышающие потенциалы межклеточной пространственной мембраны. [ 14 ]
Ионный гомеостаз
[ редактировать ]АТФ может индуцировать ток калия в клетках Гензена, а также повышать концентрацию цитоплазматического кальция как во внутренних, так и во внешних волосковых клетках. В условиях отрицательного потенциала АТФ способна активировать двухфазный ток, который увеличивает концентрацию кальция в клетках Гензена, за которым следует обратный потенциал, который индуцирует другой ток, переносимый хлоридом. [ 4 ] Когда АТФ вызывает увеличение цитоплазматического кальция, мембрана деполяризуется , а внешние волосковые клетки сокращаются. [ 12 ]
пуринергические рецепторы В клетках Кортиева органа обнаружены , способные осуществлять физиологические и патофизиологические действия. Существуют различные типы пуринергических рецепторов, наиболее часто экспрессируемым в клетках Гензена является подтип Р2. [ 6 ] Другие подтипы метаботропных рецепторов P2Y также экспрессируются в улитке: P2Y1, P2Y2, P2Y4 и P2Y6 обнаружены в клетках Гензена. [ 6 ] P2X является ионотропным, а P2Y - метаботропным, которые имеют разные функции в разных местах кортиева органа, например, субъединицы рецептора P2X2 способны опосредовать АТФ-индуцированное снижение эндокохлеарного потенциала, которые отвечают за защиту улитки. при реакции на громкий шум. [ 2 ] После воздействия шума уровни АТФ повышаются и изменяют проводимость К+ через рецепторы Р2Х за счет снижения эндокохлеарного потенциала (ЭП). В результате пуринергический сигнальный механизм действует как регуляция гомеостаза, который снижает чувствительность улитки к воздействию шума, потеря функции пуринергических рецепторов, экспрессируемых в клетках Гензена в улитке, может привести к вызванной шумом потере слуха (NIHL). NIHL также может возникнуть при повышенной концентрации Ca2+ в улитке. Ионизированный кальций играет решающую роль во многих функциях, таких как пролиферация, дифференцировка и апоптоз клеток. Существует несколько факторов, которые вызывают повышенную концентрацию в улитке, включая постоянное воздействие шума, которое приводит к чрезмерной стимуляции, тем самым поддерживая гомеостаз Концентрация Ca2+ важна. [ 5 ]
Многие исследования показали, что клетки Гензена имеют потенциал покоя в пределах от -60 до -100 мВ, в результате чего гомеостаз концентрации K+ важен для поддержания потенциала покоя клеток Гензена. Высокая концентрация К+ приведет к деполяризации клеток Гензена и поддержанию высокого уровня эндокохлеарного потенциала, а изменение эндокохлеарного потенциала может привести к потере слуха. Поскольку на мембране клеток Гензена обнаружено большое количество АТФ-рецепторов, внеклеточный поток АТФ в клетки будет оказывать значительное дозозависимое подавляющее действие на ЭП, АТФ модулирует поток К+ и, таким образом, поддерживает гомеостаз К+. [ 5 ] При воздействии звука концентрация К+ снижается в эндолимфе, в то время как концентрация увеличивается в пространстве Нуэля, окружающем волосковые клетки. Транспортировка К+ указывает на трансдукцию между поддерживающими клетками и волосковыми клетками, а поддерживающие клетки связаны с буферизацией K+ в улитке, буферизация K+ обычно опосредуется глиальными клетками нервной системы. [ 13 ]
Регенерация клеток
[ редактировать ]Когда волосковые клетки подвергаются апоптозу , окружающие поддерживающие клетки выбрасывают поврежденные волосковые клетки из эпителия или путем фагоцитоза и регенерируют как новые волосковые клетки, так и поддерживающие клетки у позвоночных . [ 15 ] однако исследования показали, что люди и другие млекопитающие не способны заменить поврежденные волосковые клетки, потеря волосковых клеток может привести к постоянной глухоте. [ 16 ] Помимо регенерации волосковых клеток, поддерживающие клетки также действуют как посредники в выживании волосковых клеток. [ 11 ] В условиях теплового стресса поддерживающие клетки могут экспрессировать белок теплового шока 70 (HSP70), который не регулируется в волосковых клетках. Следовательно, поддерживающие клетки могут действовать как детерминанты того, будут ли волосковые клетки мертвыми или живыми. Способность опорных клеток образовывать новые волосковые клетки меняется в разное время, она наиболее многочисленна в эмбриональном кортиевом органе и существенно снижается при созревании. [ 7 ] Опорные клетки дифференцируются от волосковых клеток, когда ранние эмбриональные волосковые клетки экспрессируют лиганды, которые связываются с рецепторами Notch, что не позволяет им получить фенотип волосковых клеток, и эти клетки дифференцируются в поддерживающие клетки, это одна из причин, по которой поддерживающие клетки способны регенерировать новые волосковые клетки. [ 8 ]
Регенерация волосковых клеток опорными клетками у позвоночных была доказана экспрессией зеленого флуоресцентного белка (GFP), обнаруженного в улитке новорожденных мышей. Чтобы проверить способность поддерживающих клеток генерировать волосковые клетки на разных стадиях, анализируя трансгенный кортиев орган p27-gfp мышей, трансгенная экспрессия подтвердила высокий уровень экспрессии маркера клеток Генсена. Обнаружено, что более 80% регенерации волосковых клеток из поддерживающих клеток было активировано между 13 и 14 эмбриональными стадиями, а не быстрое снижение после этой стадии. [ 15 ] [ 17 ] При воспроизводстве волосковых клеток у птиц обнаруживаются два типа кадгеринов : один - N-кадгерин, другой - Е-кадгерин, экспрессия Е-кадгеринов обнаруживается среди опорных клеток, что указывает на взаимодействие между двумя типами кадгеринов. поддерживающие клетки будут опосредованы E-кадгеринами, а также некоторыми N-кадгеринами, тогда как только N-кадгерины обнаруживаются во взаимодействиях между поддерживающими клетками и волосковыми клетками. Исследования также показали, что N-кадгерины связаны с пролиферацией поддерживающих клеток, а это означает, что нарушение работы N-кадгеринов, которое часто приводит к потере или повреждению волосковых клеток, приведет к регенерации волосковых клеток за счет активации поддерживающих клеток. . [ 8 ]
См. также
[ редактировать ]Список различных типов клеток в организме взрослого человека
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дефурни Дж., Матео Санчес С., Шунарт Л., Робберехт В., Дэви А., Нгуен Л., Мальгранж Б. (апрель 2015 г.). «Улитка поддерживает трансдифференцировку и интеграцию клеток в слои волосковых клеток путем ингибирования передачи сигналов эфрина-B2» . Природные коммуникации . 6 . Природа : 7017. Бибкод : 2015NatCo...6.7017D . дои : 10.1038/ncomms8017 . ПМИД 25923646 .
- ^ Jump up to: а б Лагостена Л., Эшмор Дж.Ф., Качар Б., Маммано Ф. (март 2001 г.). «Пуринергический контроль межклеточной связи между клетками Гензена улитки морской свинки» . Журнал физиологии . 531 (Часть 3). США: Уайли-Блэквелл : 693–706. дои : 10.1111/j.1469-7793.2001.0693h.x . ПМК 2278490 . ПМИД 11251051 .
- ^ Jump up to: а б с д Мерчан М.А., Мерчан Дж.А., Луденья, доктор медицины (октябрь 1980 г.). «Морфология клеток Гензена» . Журнал анатомии . 131 (Часть 3): 519–23. ПМЦ 1233249 . ПМИД 6260724 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Ли-донг З, Цзюнь Л, Инь-янь Х, Цзянь-хе С, Ши-мин Ю (2008). «Поддерживающие клетки – новая область исследований физиологии улитки» . Журнал отологии . 3 (1): 9–17. дои : 10.1016/S1672-2930(08)50002-X .
- ^ Jump up to: а б с д Е Р, Лю Дж, Цзя З, Ван Х, Ван Ю, Сунь В, Ву Х, Чжао З, Ню Б, Ли Х, Дай Г, Ли Дж (июнь 2016 г.). «Аденозинтрифосфат (АТФ) ингибирует потенциал-чувствительные калиевые токи в изолированных клетках Гензена, а нифедипин защищает от вызванной шумом потери слуха у морских свинок» . Монитор медицинских наук . 22 : 2006–12. дои : 10.12659/MSM.898150 . ПМЦ 4913814 . ПМИД 27292522 .
- ^ Jump up to: а б с д Берекмери Э., Сепеши Дж., Кёлеш Л., Зеллес Т. (февраль 2019 г.). «Пуринергическая передача сигналов в кортиевом органе: потенциальные терапевтические цели нейросенсорной тугоухости» . Бюллетень исследований мозга . 151 : 109–118. дои : 10.1016/j.brainresbull.2019.01.029 . ПМИД 30721767 . S2CID 73424430 .
- ^ Jump up to: а б с Ван Дж., Корфас Дж., Стоун Дж.С. (май 2013 г.). «Клетки, поддерживающие внутреннее ухо: переосмысление молчаливого большинства» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 24 (5): 448–59. дои : 10.1016/j.semcdb.2013.03.009 . ПМК 4005836 . ПМИД 23545368 .
- ^ Jump up to: а б с Уорхол, Марк Э. (1 мая 2007 г.). «Характеристика фенотипа поддерживающих клеток во внутреннем ухе птиц: значение для сенсорной регенерации». Исследование слуха . Терминальная дифференциация. Проблема регенерации. 227 (1): 11–18. дои : 10.1016/j.heares.2006.08.014 . ISSN 0378-5955 . ПМИД 17081713 . S2CID 37037889 .
- ^ Jump up to: а б Берджесс Б.Дж., Адамс Дж.К., Надол Дж.Б. (июнь 1997 г.). «Морфологические доказательства иннервации клеток Дейтерса и Генсена у морской свинки». Исследование слуха . 108 (1–2): 74–82. дои : 10.1016/S0378-5955(97)00040-3 . ПМИД 9213124 . S2CID 10977493 .
- ^ Ульфендаль, Матс; Скарфон, Эрик; Фридбергер, Андерс; Стая, Бритта; Флок, Оке (1 июня 1999 г.). «Поддерживающие клетки способствуют контролю чувствительности слуха» . Журнал неврологии . 19 (11): 4498–4507. doi : 10.1523/JNEUROSCI.19-11-04498.1999 . ISSN 0270-6474 . ПМК 6782614 . ПМИД 10341250 .
- ^ Jump up to: а б Монзак Э.Л., Каннингем Л.Л. (сентябрь 2013 г.). «Ведущие роли актеров второго плана: критические функции поддерживающих клеток внутреннего уха» . Исследование слуха . 303 : 20–9. дои : 10.1016/j.heares.2013.01.008 . ПМЦ 3648608 . ПМИД 23347917 .
- ^ Jump up to: а б Ниллес Р., Ярлебарк Л., Ценнер Х.П., Хайльбронн Э. (февраль 1994 г.). «АТФ-индуцированное увеличение цитоплазмы [Ca2+] в изолированных наружных волосковых клетках улитки. Задействованы рецепторные и канальные механизмы». Исследование слуха . 73 (1): 27–34. дои : 10.1016/0378-5955(94)90279-8 . ПМИД 8157503 . S2CID 31162315 .
- ^ Jump up to: а б Маммано, Ф.; Гудфеллоу, С.Дж.; Фонтан, Э. (31 января 1996 г.). «Электрофизиологические свойства клеток Гензена, исследованные in situ». НейроОтчет . 7 (2): 537–542. дои : 10.1097/00001756-199601310-00039 . hdl : 11577/119754 . ISSN 0959-4965 . ПМИД 8730824 . S2CID 12323129 .
- ^ Jump up to: а б Цвислоцкий, Йозеф Дж.; Слепецки, Норма Б.; Чефаратти, Лиза К.; Смит, Роберт Л. (1 января 1992 г.). «Ионная связь между клетками кортиева органа». Исследование слуха . 57 (2): 175–194. дои : 10.1016/0378-5955(92)90150-L . ISSN 0378-5955 . ПМИД 1733911 . S2CID 40633522 .
- ^ Jump up to: а б Уайт ПМ, Детцлхофер А., Ли Ю.С., Гровс А.К., Сегил Н. (июнь 2006 г.). «Опорные клетки улитки млекопитающих могут делиться и трансдифференцироваться в волосковые клетки». Природа . 441 (7096): 984–7. Бибкод : 2006Natur.441..984W . дои : 10.1038/nature04849 . ПМИД 16791196 . S2CID 4352855 .
- ^ Чжэн Ф., Цзо Дж (июнь 2017 г.). «Регенерация волосковых клеток улитки после потери слуха, вызванной шумом: следует ли регенерация за развитием?» . Исследование слуха . 349 : 182–196. дои : 10.1016/j.heares.2016.12.011 . ПМЦ 5438754 . ПМИД 28034617 .
- ^ Сегил, Н.; Чен, П. (15 апреля 1999 г.). «p27(Kip1) связывает пролиферацию клеток с морфогенезом в развивающемся кортиевом органе» . Разработка . 126 (8): 1581–1590. дои : 10.1242/dev.126.8.1581 . ISSN 0950-1991 . ПМИД 10079221 .