komórka Hensena
| Komórki Hensena | |
|---|---|
 Schematyczna anatomia narządu Cortiego, komórki Hensena tworzą część zewnętrznych komórek rzęsatych.
| |
| Detale | |
| System | System wspierający |
| Terminologia anatomiczna | |
Komórki Hensena to warstwa wysokich komórek ułożonych w narządzie Cortiego w ślimaku , które są częścią komórek podporowych leżących na zewnętrznych komórkach rzęsatych (OHC). Ich wygląd jest szeroki w górnej części, a w dolnej części wąski, komórki przypominające kolumny. Jedną z istotnych cech morfologicznych komórek Hensena są kropelki lipidów, które są najbardziej zauważalne na trzecim i czwartym zwoju ślimaka. Uważa się, że kropelki lipidów mają związek z procesem słuchowym, ponieważ są równoległe do unerwienia. Jedną ze znaczących struktur znalezionych wśród komórek Hensena i komórek rzęsatych są połączenia szczelinowe, zbudowane są z koneksyn, które pełnią ważną funkcję w dystrybucji i połączeniu między komórkami, szczeliny umożliwiają komunikację elektryczną na duże odległości.
Istnieje coraz więcej dowodów na to, że komórki Hensena odgrywają kluczową rolę w wielu funkcjach, działają jako mediatory metabolizmu jonów , szlaku buforowania przestrzennego K+, unerwienia neuronów i receptorów purynergicznych, które znajdują się w komórkach Hensena, wszystkie są ważne w zapewnieniu odpowiedniej elektryczne i mikromechaniczne środowisko wspierające komórki rzęsate i utrzymujące homeostazę organów Cortiego. Ponadto komórki Hensena są również zdolne do regeneracji uszkodzonych komórek rzęsatych u kręgowców, przechodzą fagocytozę w celu usunięcia martwych lub uszkodzonych komórek rzęsatych oraz reprodukują zarówno nowe komórki rzęsate, jak i komórki podtrzymujące w cyklu komórkowym, jednym z powodów jest to, że komórki podtrzymujące są różnicowane przez embrionalne komórki rzęsate, ale dlaczego funkcja regeneracji nie występuje w komórkach ssaków, pozostaje niejasna. Oprócz regeneracji nowych komórek rzęsatych komórki Hensena są obecnie badane jako obiecujące cele dla terapii genowej i medycyny regeneracyjnej.
Komórki Hensena zostały nazwane na cześć niemieckiego anatoma i fizjologa Victora Hensena (1835-1924).
Lokalizacja
Komórki Hensena są jednymi z komórek podporowych znajdujących się w ślimaku i znajdują się w trzecim rzędzie zewnętrznych komórek rzęsatych w narządzie Cortiego.
Struktura
Kształt komórek Hensena jest różny w różnych pozycjach ślimaka, pojawiają się jako pojedyncza warstwa komórek w cewce podstawnej, podczas gdy pojawiają się jako prostopadłościan na powierzchni wierzchołkowej. Zawierają jądra i mikrokosmki, ale ograniczają błonę plazmatyczną, są również pozbawione retikulum endoplazmatycznego i mają niewiele mitochondriów . Na powierzchni wierzchołkowej w komórkach Hensena znajdują się wolne, powiększone bieguny, cytoplazma komórek jest nieco gęściejsza na powierzchni wierzchołkowej niż komórki w cewce podstawnej. Powiększone bieguny w komórkach, które prawie wypełniają cytoplazmę, to kropelki lipidów, które są zauważalne na trzecim i czwartym zwoju ślimaka, uważa się, że kropelki lipidów mają związek z procesem słuchowym. Fagosomy znalezione w komórkach to kolejna cecha charakterystyczna komórek Hensena, wskazująca, że pełnią one funkcję fagocytozy . Komórki Hensena mają sztywne cytoszkielety, które są odpowiedzialne za utrzymanie struktury narządu Cortiego podczas ekspozycji na dźwięk.
Istnieją połączenia szczelinowe między komórkami podporowymi, a także między komórkami podporowymi a komórkami rzęsatymi, połączenia szczelinowe są zbudowane z koneksyn , które są trzy razy gęstsze w wierzchołku niż u podstawy. Połączenia szczelinowe odgrywają ważną rolę w regulowaniu stężenia wewnątrzkomórkowego K+ między endolimfą a przychłonką , utrzymywaniu homeostazy pH i zwiększaniu ruchu jonów między komórkami. Mutacje w koneksynie 26, która jest ważnym białkiem złącza szczelinowego występującym w narządzie Cortiego, spowodowałyby poważną utratę słuchu i są jedną z najczęstszych dziedzicznych głuchota niesyndromiczna .
W komórkach Hensena znajdują się włókna nerwowe i unerwienie zakończeń, te włókna nerwowe są synapsami chemicznymi, które znajdują się w obszarze nadjądrowym włosa zewnętrznego i są bardziej powszechne na powierzchni wierzchołkowej niż u podstawy ślimaka. Z drugiej strony terminale są bardziej powszechne w podstawnej części ślimaka i zawierają mitochondria, aparat Golgiego i gęste pęcherzyki rdzenia. Unerwienie komórek podtrzymujących wykazano przez odkrycie zakończeń wybarwionych immunologicznie synaptofizyną u świnek morskich i szczurów.
Zmianę strukturalną po ekspozycji na dźwięk w komórkach Hensena zaobserwowano za pomocą laserowej skaningowej mikroskopii konfokalnej (LSCM), wykazała ona, że po ekspozycji na dźwięk komórki Hensena poruszały się holując tunel Cortiego, większość ruchu stwierdzono w trzecim rzędzie zewnętrznych komórki rzęsate wokół zewnętrznej części obracają się, ponadto ruchowi często towarzyszy przechylanie blaszki siateczkowatej znajdującej się na pierwszym rzędzie zewnętrznych komórek rzęsatych. Gdy nie ma ekspozycji na dźwięk, przemieszczenie jest odwrócone, nie zaobserwowano żadnych resztkowych zmian strukturalnych.
Funkcjonować
Istnieje coraz więcej dowodów wskazujących, że komórki podporowe pełnią wiele krytycznych funkcji w obrębie narządu Cortiego, mogą pośredniczyć w inicjacji aktywacji słuchu podczas rozwoju ślimaka. Komórki Hensena są ważne w metabolizmie jonów i regulacji homeostazy zarówno endolimfy, jak i przychłonki, modulacji wrażliwości słuchu, regulacji i regeneracji komórek rzęsatych oraz zapobieganiu uszkodzeniom ślimaka. Zewnętrzne komórki rzęsate ślimaka przetwarzają sygnał za pomocą aktywnych ruchów, które można zwiększyć za pomocą stymulacji elektrycznej lub chemicznej.
Węzeł szczelinowy
Komórki podtrzymujące, w tym komórki Hensena i komórki Deitera, które otaczają komórki czuciowe w narządzie Cortiego, są połączone połączeniami szczelinowymi, połączenia szczelinowe działają jako komunikacja elektryczna i metaboliczna z komórki do komórki na dużą odległość. Połączenia szczelinowe można było uwidocznić za pomocą sprzężenia barwnikowego, ale są one widoczne tylko między komórkami Hensena i komórkami Deitera za pomocą fluoresceiny 6 -karboksy-fluo-resceiny . Takie same wyniki uzyskano przy użyciu żółcieni Lucyfera ze względu na jej wytrącanie się w bogatej w potas cytoplazmie. Gentamycyna , który jest antybiotykiem, indukowałby produkcję wolnych rodników tlenowych i tłumił sprzęganie komórek do 90%. Inne substancje chemiczne, takie jak antagoniści kalmoduliny W7 i trifluoperazyna (TFP) może również indukować rozprzęganie połączeń szczelinowych. Ze względu na dystrybucyjną i łączącą funkcję połączeń szczelinowych służą one jako syncytium w narządzie Cortiego i biorą udział w regulacji funkcji w ślimaku. Innym sposobem obserwacji połączeń szczelinowych jest użycie sprzężenia jonowego; metoda ta powstała na podstawie obserwacji, że wewnątrzkomórkowe potencjały błonowe komórek Hensena są prawie zawsze większe niż w przestrzeni międzykomórkowej, która jest większa niż zewnętrzny tunel Cortiego. Ponieważ komórki Hensena są oddzielone od zewnętrznych komórek rzęsatych, szlak sygnałowy byłby wyrażany przez sprzężenie jonowe. Mówi się, że zmienne potencjały w komórkach Hensena, które przekraczają potencjały błony przestrzeni międzykomórkowej, są ważne dla istnienia połączeń szczelinowych.
Homeostaza jonowa
ATP może indukować prąd potasowy w komórkach Hensena, a także podnosić stężenie cytoplazmatycznego wapnia zarówno w wewnętrznych, jak i zewnętrznych komórkach rzęsatych. W warunkach potencjału ujemnego ATP jest w stanie aktywować prąd dwufazowy, który zwiększa stężenie wapnia w komórkach Hensena, po czym następuje potencjał odwrotny, który indukuje inny prąd przenoszony przez chlorek. Kiedy ATP indukuje wzrost wapnia w cytoplazmie, błona ulega depolaryzacji , a zewnętrzne komórki rzęsate kurczą się.
W komórkach narządu Cortiego znaleziono receptory purynergiczne , które są zdolne do pośredniczenia w fizjologicznych i patofizjologicznych działania. Istnieją różne typy receptorów purynergicznych, najczęściej występujący w komórkach Hensena jest podtyp P2. Inne podtypy metabotropowych receptorów P2Y są również wyrażane w ślimaku, P2Y1, P2Y2, P2Y4 i P2Y6 znajdują się w komórkach Hensena. P2X jest jonotropowy, a P2Y metabotropowy, które pełnią różne funkcje w różnych miejscach narządu Cortiego, na przykład podjednostki receptora P2X2 są zdolne do pośredniczenia w indukowanej przez ATP redukcji potencjału wewnątrzślimakowego, które są odpowiedzialne za ochronę ślimaka podczas reagowania na głośny hałas. Po ekspozycji na hałas poziom ATP wzrósł i zmienił przewodnictwo K+ przez receptory P2X poprzez zmniejszenie potencjału wewnątrzślimakowego (EP). W rezultacie purynergiczny mechanizm sygnalizacyjny działa jako regulacja homeostazy, która zmniejsza wrażliwość ślimaka na ekspozycję na hałas, utrata funkcji receptorów purynergicznych wyrażanych w komórkach Hensena w ślimaku może prowadzić do utraty słuchu wywołanej hałasem (NIHL). NIHL może również wystąpić, jeśli w ślimaku występuje podwyższone stężenie Ca2+. Zjonizowany wapń odgrywa kluczową rolę w wielu funkcjach, takich jak proliferacja, różnicowanie i apoptoza komórek. Istnieje kilka czynników, które powodują zwiększone stężenie w ślimaku, w tym ciągła ekspozycja na hałas, który prowadzi do nadmiernej stymulacji, utrzymując w ten sposób homeostazę wapnia. Ważne jest stężenie Ca2+.
Wiele badań wykazało, że komórki Hensena mają potencjał spoczynkowy w zakresie od -60 do -100 mV, w związku z czym homeostaza stężenia K+ jest ważna dla utrzymania potencjału spoczynkowego komórek Hensena. Wysokie stężenie K+ prowadziłoby do depolaryzacji komórek Hensena i utrzymania wysokiego poziomu potencjału endoślimakowego, a zmiana potencjału endoślimakowego mogłaby doprowadzić do utraty słuchu. Ponieważ na błonie komórek Hensena znajduje się wiele receptorów ATP, zewnątrzkomórkowy przepływ ATP do komórek miałby znaczący, zależny od dawki wpływ supresyjny na EP, ATP moduluje przepływ K+, a tym samym utrzymuje homeostazę K+. Podczas ekspozycji na dźwięk stężenie K+ zmniejszyłoby się w endolimfie, podczas gdy stężenie zwiększyłoby się w przestrzeni Nuel, która otacza komórki rzęsate, transport K+ wskazuje na transdukcję między komórkami podtrzymującymi a komórkami włoskowatymi i komórkami podtrzymującymi są związane z buforowaniem K+ w ślimaku, w buforowaniu K+ zazwyczaj pośredniczy komórki glejowe w układzie nerwowym.
Regeneracja komórek
Kiedy komórki rzęsate przechodzą apoptozę , otaczające komórki podtrzymujące wyrzucają uszkodzone komórki rzęsate z nabłonka lub w wyniku fagocytozy i regenerują zarówno nowe komórki rzęsate, jak i komórki podtrzymujące u kręgowców . jednak badania wykazały, że ludzie i inne ssaki nie są w stanie zastąpić uszkodzonych komórek rzęsatych, a utrata komórek rzęsatych może prowadzić do trwałej głuchoty. Oprócz regeneracji komórek rzęsatych, komórki podtrzymujące działają również jako mediatory przetrwania komórek rzęsatych. W warunkach stresu cieplnego komórki podtrzymujące mogą eksprymować białko szoku cieplnego 70 (HSP70), które nie jest regulowane w górę w komórkach rzęsatych. Dlatego komórki podtrzymujące mogą działać jako determinanty tego, czy komórki rzęsate są martwe, czy żywe. Zdolność komórek podporowych do tworzenia nowych komórek rzęsatych zmienia się w różnym czasie, jest najbardziej obfita w embrionalnym narządzie Cortiego i znacznie zmniejsza się podczas dojrzewania. Komórki podporowe odróżniają się od komórek rzęsatych, gdy komórki rzęsate we wczesnych embrionach wyrażają ligandy, które wiążą się z komórkami rzęsatymi Receptory Notch uniemożliwiłyby im uzyskanie fenotypu komórek rzęsatych, a komórki te różnicowałyby się w komórki podtrzymujące, jest to jeden z powodów, dla których komórki podtrzymujące są w stanie zregenerować nowe komórki rzęsate.
Regeneracja komórek rzęsatych przez komórki podporowe u kręgowców została potwierdzona przez ekspresję białka zielonej fluorescencji (GFP) w noworodkowym ślimaku myszy. Aby przetestować zdolność komórek podtrzymujących do generowania komórek rzęsatych na różnych etapach, analizując p27-gfp Cortiego od myszy, ekspresja transgeniczna potwierdziła wysoki poziom ekspresji markera komórek Hensena. Stwierdzono, że ponad 80% regeneracji komórek rzęsatych z komórek podporowych zostało aktywowanych między 13 a 14 embrionem, niż gwałtowny spadek po tym etapie. Istnieją dwa rodzaje kadheryn występują w reprodukcji komórek rzęsatych u ptaków, jedna to N-kadheryna, a druga to E-kadheryna, ekspresja E-kadheryny występuje wśród komórek podporowych, co wskazuje, że w interakcjach między dwiema komórkami podporowymi pośredniczą E-kadheryny, a także niektóre N-kadheryny, podczas gdy same N-kadheryny znajdują się w interakcjach między komórkami podporowymi a komórkami rzęsatymi. Badania wykazały również, że N-kadheryny są związane z proliferacją komórek podtrzymujących, co oznacza, że nieprawidłowe działanie N-kadheryn, które często powoduje utratę lub uszkodzenie komórek rzęsatych, prowadziłoby do regeneracji komórek rzęsatych poprzez aktywację komórek podtrzymujących .