Исследователи из Университета Айовы говорят, что обыкновенная плодовая муха, Drosophila melanogaster, является идеальной моделью для изучения потери слуха у людей, вызванной громким шумом. Причина: молекулярные основы его слуха примерно такие же, как и у людей.В результате ученые могут решить использовать плодовую мушку, чтобы ускорить темпы исследований причин потери слуха, вызванной шумом, и потенциального лечения этого состояния, согласно статье, опубликованной на этой неделе в онлайн-выпуске журнала Proceedings.
Национальной академии наук.«Насколько нам известно, это первый раз, когда кто-либо использовал систему насекомых в качестве модели для NIHL (потери слуха, вызванной шумом)», — говорит Дэниел Эберл, профессор биологии UI и автор-корреспондент исследования.Потеря слуха, вызванная громким шумом на работе или в рекреационной среде, является дорогостоящей и растущей проблемой для здоровья, поскольку молодые люди используют наушники для прослушивания громкой музыки, и особенно когда стареющее поколение бэби-бумеров выходит на пенсию.
Несмотря на эту тенденцию, «молекулярные и физиологические модели, связанные с проблемой или выздоровлением, до конца не изучены», — отмечает Эберл.Представьте плодовую мушку как маловероятный прокси для исследователей, чтобы узнать больше о том, как громкие звуки могут повредить человеческое ухо.
Эберл и Кевин Кристи, ведущий автор статьи и доктор биологических исследований, говорят, что их мотивировала перспектива найти модель, которая может ускорить тот день, когда исследователи-медики смогут полностью понять факторы, влияющие на вызванную шумом потерю слуха. и как решить проблему. Исследование возникло в результате пилотного проекта, проведенного студентом UI Уэсом Смитом в лаборатории Эберла.
«Модель плодовой мушки превосходит другие модели по генетической гибкости, стоимости и простоте тестирования», — говорит Кристи.Муха использует свою антенну в качестве уха, которое резонирует в ответ на песни ухаживания, создаваемые вибрацией крыльев.
Исследователи подвергли тестовую группу мух громкому звуку в 120 децибел, который находится в центре диапазона звуков плодовой мухи, который она может слышать. Это чрезмерно стимулировало их слуховую систему, как на рок-концерте или на отбойном молотке.
Позже слух мух проверяли, воспроизводя серию звуковых импульсов с естественной громкостью и измеряя физиологический отклик, вставляя крошечные электроды в их антенны. Было обнаружено, что у плодовых мушек, получающих громкий сигнал, снижен слух по сравнению с контрольной группой.Когда неделю спустя мухи были снова протестированы, у тех, кто подвергался воздействию шума, восстановился нормальный уровень слуха. Кроме того, когда структура ушей мух была подробно изучена, исследователи обнаружили, что нервные клетки мух, гремящих шумом, демонстрировали признаки того, что они подвергались стрессу, в том числе измененные формы митохондрий, которые ответственны за генерацию большая часть энергоснабжения клетки.
Мухи с мутацией, делающей их восприимчивыми к стрессу, не только показали более серьезное снижение слуха и более заметные изменения в форме митохондрий, у них все еще был дефицит слуха спустя 7 дней, когда нормальные мухи выздоровели.Исследователи отмечают, что влияние на молекулярные основы уха плодовой мушки такое же, как и у людей, что делает тесты в целом применимыми к людям.
«Мы обнаружили, что дрозофилы вызывают акустические травмы, похожие на те, что наблюдаются у позвоночных, в том числе вызывают метаболический стресс в сенсорных клетках», — говорит Эберл. «Наш отчет является первым сообщением о шумовой травме у дрозофилы и является основой для изучения молекулярных и генетических состояний, вызванных NIHL».«Мы надеемся, что в конечном итоге мы сможем использовать эту систему, чтобы посмотреть, как изменяются генетические пути в ответ на NIHL. Кроме того, мы хотели бы узнать, как модификация генетических путей может уменьшить последствия шумовой травмы», — добавляет Кристи.
Коллеги Эберла и Christie’s UI по кафедре биологии: Елена Сиван-Лукьянова, Уэсли С. Смит (в настоящее время в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе), Бенджамин Т. Олдрич, Майкл А. Шон, Мадхупарна Рой (в настоящее время в Университете Питтсбурга) и Бриджит С. Лир. .Исследование было поддержано Национальным институтом здравоохранения (номер гранта R21 DC011397 для Эберла и P30 DC10362 для Стивена Грина) в поддержку Центра молекулярной слуховой неврологии штата Айова.