내이 세포의 바둑판 패턴은 우리가 들을 수 있게 합니다.

[아름이]

내이 세포의 바둑판 패턴은 우리가 들을 수 있게 합니다.
날짜:
2022년 12월 27일
원천:
고베대학
요약:
한 연구 그룹은 내이의 코르티 기관에 있는 바둑판 모양의 세포 배열이 청각에 필수적이라는 것을 밝혔습니다. 이 발견은 세포 자가 조직화의 관점에서 청각이 어떻게 작동하는지에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 다양한 난청 장애를 더 잘 이해할 수 있게 할 것입니다.

일본의 한 연구 그룹이 내이의 코르티 기관에 있는 바둑판 모양의 세포 배열이 청각에 필수적이라는 사실을 처음으로 밝혔습니다. 이 발견은 세포 자가 조직화의 관점에서 청각이 어떻게 작동하는지에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 다양한 난청 장애를 더 잘 이해할 수 있게 할 것입니다.

연구 그룹에는 고베 대학교 의학 대학원 조교수 TOGASHI Hideru와 효고 현립 고베 어린이 병원의 KATSUNUMA Sayaka 박사가 포함되었습니다.

이 연구 결과는 2022년 12월 8일 Frontiers in Cell and Developmental Biology 에 온라인으로 게재되었습니다.

주요 요점

내이의 코르티 기관에는 바둑판 모양의 모자이크 패턴으로 배열된 두 가지 유형의 세포가 있습니다. 청력을 담당하는 유모 세포와 이를 지지하는 세포. 그러나 이 체커보드 패턴과 청각 기능 사이의 관계는 오랫동안 불분명했습니다.
코르티 기관의 세포가 이 바둑판 무늬로 형성되지 못한 생쥐에서는 유모 세포만 죽어서(세포 사멸) 귀머거리가 되었습니다.
체커보드 레이아웃이 유모세포끼리 붙지 않도록 배열함으로써 유모세포의 기능과 기능을 보존하는 근본적인 구조적 역할을 세계 최초로 규명했다.
이 모자이크 패턴의 세포는 여러 종류의 동물의 다양한 감각 기관에서 관찰되었습니다. 세포 자가 조직화가 이러한 모자이크 패턴을 형성하는 방식의 메커니즘을 이해하면 다양한 감각 기관의 기능과 장애의 메커니즘을 밝히는 데 도움이 될 것입니다.
연구 배경

내이 와우각은 소리를 듣는 데 필요하며 그 안에 코르티 기관(*1)이 있습니다. 위에서 현미경으로 코르티 기관을 보면 체스나 바둑판처럼 정확하게 정렬된 레이아웃으로 배열된 두 가지 유형의 세포를 볼 수 있습니다. 음파를 뇌로 전달하는 유모 세포는 지지 세포에 의해 분리되어 유모 세포가 서로 닿지 않도록 합니다. 이 체커보드 배열은 코르티 기관이 제대로 기능하는 데 필요하다고 생각되어 왔지만 이 패턴과 청각 기능 사이의 관계는 오랫동안 불분명했습니다.

이 연구 그룹은 이전에 이 내이 바둑판이 세포 분리 메커니즘에 의해 형성되어 유모 세포와 지지 세포가 올바르게 일직선으로 이동할 수 있음을 밝혔습니다. 유모 세포와 지지 세포는 각각 다른 유형의 세포 부착 분자인 넥틴을 발현합니다. 이것은 유모 세포와 지지 세포가 두 개의 유모 세포나 두 개의 지지 세포보다 서로 더 강하게 접착되는 결과를 낳습니다. 이 속성은 유모 세포와 지지 세포가 바둑판 패턴으로 배열되는 원인입니다. 이러한 넥틴 분자 중 하나가 기능하지 않는 마우스 모델에서 특성이 변경되고 바둑판 패턴이 올바르게 형성될 수 없습니다. 이 연구에서 연구원들은 세포의 바둑판 배열과 청각 기능 사이의 연결을 조사하기 위해 이 마우스를 사용했습니다.

연구 방법론

연구 그룹은 일반(대조군) 마우스를 한 가지 유형의 넥틴이 올바르게 기능하지 않는 마우스(넥틴-3 KO 마우스, 아래에서 넥틴 KO 마우스라고 함)와 비교했습니다. 출생 직후 코르티 기관의 유모 세포와 지지 세포의 수에는 생쥐 사이에 차이가 관찰되지 않았습니다. 그러나 두 유형의 세포가 서로 얼마나 쉽게 접착되는지에는 차이가 있었습니다. nectin-3 KO 생쥐에서 유모 세포가 서로 달라붙어(일반적으로 발생하지 않음) 바둑판 패턴의 이상을 초래합니다. 이 시점에서 연구원들은 이 마우스의 청력 테스트가 청력과 바둑판 패턴 사이의 관계를 밝힐 수 있다는 가설을 세웠습니다. 그들은 청각 뇌간 반응(ABR) 방법(*2)을 사용하여 1개월 이상 된 nectin KO 생쥐의 청력을 측정했습니다.

이어 연구진은 ABR 검사를 받은 넥틴 KO 생쥐의 코르티 기관을 조사한 결과 유모 세포 수가 약 절반으로 줄었다는 사실을 발견했다. 다음으로 그들은 유모 세포만(지지 세포는 제외) 사라진 이유를 알아보기 시작했습니다. 그들은 생후 2주가 지나면 유모 세포의 세포 사멸(*3)이 발생한다는 사실을 발견했습니다. 또한 세포 사멸의 흔적을 조사한 결과 서로 붙어 있던 많은 세포에서 세포 사멸이 일어났다는 사실이 밝혀졌다. 이로 인해 연구원들은 서로 달라붙는 유모 세포(일반적으로 발생하지 않음)가 세포 사멸을 유발한다고 가정했습니다.

코르티 기관도 포함하는 상피 조직에는 각 세포 사이에 밀착 연접이 있습니다. 이러한 단단한 접합부는 세포를 연결할 뿐만 아니라 다양한 분자(이온 포함)가 세포 사이를 통과하는 것을 방지합니다. 코르티 기관에 이러한 밀착 연접이 없으면 유모 세포가 제대로 기능하지 못하고 세포가 죽어 청력 손실이 발생합니다. nectin KO 생쥐에서는 유모세포가 서로 붙어 있는 부위에 밀착연접이 제대로 형성되지 않았다. 그러나 밀착연접은 유모 세포와 지지 세포 사이에 올바르게 형성되었습니다. 두 개의 유모 세포가 서로 붙어 있지 않은 한 정상적인 세포 기능이 유지되었습니다. 즉, 유모세포가 서로 비정상적으로 부착되어 밀착연접이 제대로 형성되지 않은 부위에서만 유모세포의 사멸이 유도되었다.

추가 연구

Nectin은 Margarita Island 외배엽 이형성증의 원인 유전자입니다(*4). 구순열 또는 구개열 및 지적 장애 외에도 이 유전 질환의 일부 사례에서 난청이 보고되었습니다. 따라서 현재 연구 결과는 원인이 불분명한 난청 사례에 대한 새로운 설명을 제공할 수 있습니다.

이 연구는 청각에 초점을 맞추고 코르티 기관에 있는 세포의 바둑판 모양 모자이크 패턴의 생리학적 중요성을 입증했습니다. 그러나 외부 자극에 반응하는 다른 감각 세포들과 각각의 지지 세포들도 같은 종류의 교차 모자이크 패턴으로 배열되어 있습니다. 이러한 모자이크 패턴은 후각을 담당하는 후각 상피와 시각을 담당하는 망막과 같은 감각 기관에서 발견됩니다. 이러한 모자이크 패턴이 포유류뿐만 아니라 다양한 다른 유기체에서도 발견된다는 사실은 모자이크 패턴이 기능적으로 중요하다는 것을 시사합니다. 감각 조직의 모자이크 패턴은 세포 간의 접착력의 차이로 인해 자기 조직화에 의해 생성됩니다. 그러므로,

용어 사전

1. 코르티 기관: 청각을 담당하는 감각 기관. 그것은 내이의 달팽이관 안에 있습니다.

2. 청각뇌간반응(ABR): 소리를 들을 때 발생하는 뇌파를 기록하는 방법. ABR은 신생아의 청력을 테스트하는 데 사용될 뿐만 아니라 생쥐 및 기타 동물에도 사용할 수 있습니다.

3. 아폽토시스(Apoptosis): 다세포 유기체에서 발생하는 프로그램화된 세포 사멸 또는 세포 자살의 한 형태.

4. 마가리타 섬 외배엽 이형성증: nectin-1 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 유전 질환입니다. 주요 증상은 지적 장애를 동반한 구순구개열입니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/