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Los científicos ofrecen la imagen clara del componente misterioso del oido interno

Hace unos años, Ian Swinburne, profesor investigador del HMS en biología de sistemas, notó algo impar mientras que conducto un estudio de time lapse de la microscopia del oido interno de zebrafish. Una estructura minúscula en el oido interno pulsaba como el mecanismo de relojería, inflaba y desinflaba repetidamente.

Mientras que Swinburne y su consejero postdoctoral Sean Megason, profesor adjunto del HMS de la biología de sistemas, sondaron más lejos, descubrieron que la estructura era el saco endolinfático, una cavidad llena de fluido conectada con el descanso del oido interno por una tubería larga, fina.

Pero ningunos podrían explicar porqué pulsaban.

Los “científicos han sabido sobre la existencia del saco endolinfático por quizá 300 años, pero no era exactamente entendido qué hace,” Megason dijo. “Falta incluso a menudo en modelos o historietas del libro de texto del oido interno. No nos establecimos para estudiarlo, sino que hicimos interesados una vez que vimos su comportamiento llamativo.”

A lo largo de los varios años próximos, Swinburne y Megason trabajaron para entender mejor la función de esta estructura misteriosa. Para hacer así pues, tuvieron que visualizarla en la acción. Colaborando con algunos de los laboratorios de cabeza de la microscopia del mundo, juntaron diversas vistas del saco endolinfático hasta que emergiera una imagen clara.

En el 19 de junio publicado estudio en eLife, las personas denunciaron los resultados de su investigación: el saco endolinfático actúa como válvula del presión-relevo y es formado por una barrera fina de proyecciones celulares que se abra y se cierre para regular la baja del líquido por dentro del oido interno.

Sus conclusión revelan un mecanismo biológico único para la presión y la composición del líquido que mantienen y pueden informar al estudio y al tratamiento los desordenes que implican defectos en la presión del oido interno tal como enfermedad de Meniere, una condición marcada por el vértigo, pérdida de oído y cercando en los oídos. Los resultados podrían también ayudar a investigadores a estudiar mando de presión en otros órganos tales como los aros y los riñones, que también líquido-han llenado las cavidades.

“De tiempo en tiempo, usted oye hablar una casa que es destruida por un calentador de agua porque su válvula de la baja de la presión era defectuosa,” Swinburne dijo. “Es importante tener estos sistemas de mando del seguro en nuestros órganos también.”

Algo extraño

El oido interno es el órgano sensorial responsable de la oír y del balance y se compone de varias estructuras complejas. En mamíferos, el sonido es descubierto por la cóclea granada-dada forma caracol, y el movimiento principal es descubierto por tres rizos huecos de hueso llamados los canales semicirculares.

Todas las estructuras del oido interno se interconectan y se llenan del líquido especializado, que se mueve en respuesta a ondas acústicas o al movimiento principal. Estos movimientos flúidos sutiles son descubiertos por las células sensoriales y convertidos en las señales de los nervios para el cerebro al proceso. La presión y la composición química del líquido del oido interno deben ser mantenidas cuidadosamente, y ciertos desordenes tales como enfermedad de Ménière se piensan para provenir fluctuaciones anormales de la presión.

Los científicos han presumido de largo que el saco endolinfático desempeña un papel en la regulación de la presión de este líquido, pero el oido interno mamífero es pequeño y embalado por el hueso extremadamente denso, que hace difícil llegar hasta y estudiar.

Los oidos internos de los embriones de los zebrafish, que Swinburne y Megason estudian, son mucho más visibles. Cuando las personas primero observaron el comportamiento de pulsación del saco endolinfático, sospecharon una conexión con mando de presión. Probarlo, sin embargo, era otra materia.

“Teníamos todas estas películas donde usted podría ver la estructura entera el pulsar, y cuando Ian inyectó el tinte en el saco que podríamos ver el líquido el fluir fuera,” Megason dijo. “Solamente no estaba sin obstrucción cómo ese líquido salía. Parecía como algo extraño continuaba.”

Momento de Eureka

En aquel momento, Swinburne también fue dedicado a un proyecto lateral que revisaba estudios previamente publicados de diversos zebrafish con los genes transformados. Uno de los mutantes él tropezó sobre, con una forma anormal del factor lmx1bb de la transcripción, tenía sacos endolinfáticos que eran lejos más grandes que normales.

A través de la inyección del tinte experimenta, descubrieron que en mutantes de lmx1bb, el líquido del oido interno no salía a raudales del saco endolinfático como debe, y la acumulación del líquido hizo la estructura hinchar. Las personas observaron eso normalmente, un poco de líquido también se escapan nuevamente dentro del saco cuando desinfla. Ningún tal fuga ocurrió en mutantes de lmx1bb, sin embargo, sugiriendo que la estructura era de alguna manera cerrada.

Stumped hasta que conectaran con Jeff Lichtman, Jeremy R. Knowles profesor de la biología molecular y celular y el profesor de Santiago Ramón y Cajal de artes y de ciencias en la Universidad de Harvard. El laboratorio de Lichtman especializa en proyección de imagen el cerebro, y entre los datos han cerco suceso ser micrográfos de electrón de alta resolución del oido interno.

Cuando Swinburne y Megason analizaban estas imágenes, observaron solapa-como las proyecciones de la membrana llamadas laminilla que extendía de las células que componen el saco endolinfático. Estas solapas recubrieron con uno a, formando una barrera.

Los “biólogos tienen gusto de decir que la estructura determina la función. Cuando vimos la laminilla por primera vez, él todo el haber enganchado,” Swinburne dijo.

“Era un momento de Eureka,” Megason agregó.

Relevo en la horma

Los análisis de las personas revelaron que los sacos endolinfáticos normales contienen una granada extremadamente fina de estas laminillas que recubren, que llamaron las “barreras laminares.” En la mayoría de los tejidos, las células se conectan apretado y el agua no puede pasar entre ellos. En el saco endolinfático, sin embargo, las células aparecían tener pequeños entrehierros entre ellos, que son revestidos por las barreras laminares.

Cuando las estructuras de la presión del líquido, el saco inflan y las barreras comienzan a separarse. Una vez que se alcanza cierto punto, las barreras se abren, permitiendo que el líquido salga a raudales del saco y que releve la presión.

Para investigar más lejos, los investigadores combinaron hacia arriba con el pionero y premio Nobel Eric Betzig del Howard Hughes Medical Institute y Tomas Kirchhausen, profesor del HMS de la biología celular y profesor de la microscopia de pediatría en el hospital de niños de Boston.

A principios de este año, Betzig, Kirchhausen, Megason y los colegas publicaron un papel seminal que describía una nueva tecnología llamada la microscopia adaptante de la hoja de la luz del óptica-enrejado, que permite que los investigadores capturen las imágenes 3D y las películas de los organismos vivos interiores de las células en detalle sin precedente.

Las personas aplicaron esta tecnología al saco endolinfático, y observaron que la barrera laminar activamente y los movimientos como el saco infla y desinfla dinámicamente.

“Se están arrastrando constante. Parece una célula que esté emigrando, pero son parte del epitelio. Es biología celular realmente extraña,” Swinburne dijo.

Sus resultados implican el saco endolinfático como válvula del presión-relevo para el oido interno, pero sigue habiendo muchos misterios para el estudio futuro, tal como cómo las barreras laminares conectan con uno a, si son abiertas por la presión física o un poco de proteína presión-que detecta y si este mismo mecanismo está presente en otros animales tales como ratones y seres humanos.

Las personas también sospechan que este mecanismo puede estar presente en otros órganos, tales como el aro, el cerebro y los riñones, que también contienen las cavidades llenas de fluido a presión. Del interés determinado es el papel de los genes relacionados con lmx1bb, que, cuando está transformado en ratones, riñón de la causa y problemas del aro.

Las mutaciones a los genes lmx1 en seres humanos se han conectado al glaucoma, una condición donde el líquido se acumula en la parte delantera del aro. Una mejor comprensión de barreras y de mecanismos laminares del relevo de presión podría ayudar a informar al estudio y el tratamiento de estas enfermedades, los autores sugiere.

“Este estudio era un caso de considerar está creyendo definitivamente,” Megason dijo. “Era muy importante tener microscopia punta en muchos diversos frentes. Cada uno de estas diversas técnicas del microscopio nos dio una diversa pieza del rompecabezas y cuando estaba juntada, nosotros consigue el retrato entero.”