ห้องขังของเฮนเซ่น
| เซลล์ของเฮนเซ่น | |
|---|---|
แผนภาพกายวิภาคของออร์แกนออฟคอร์ติ โดยมีเซลล์ของเฮนเซนอยู่ที่ตำแหน่ง 10 | |
| รายละเอียด | |
| ระบบ | ระบบสนับสนุน |
| ศัพท์ทางกายวิภาคศาสตร์ | |
เซลล์เฮนเซนเป็นชั้นของเซลล์ค้ำจุนสูงรอบเซลล์ขนชั้นนอก (OHC) ในออร์แกนออฟคอร์ติในหูชั้นใน[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]ลักษณะของมันคือส่วนบนกว้างและส่วนล่างแคบ เป็นเซลล์รูปทรงคอลัมน์ คุณลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่สำคัญอย่างหนึ่งของเซลล์เฮนเซนคือหยดไขมัน ซึ่งเห็นได้ชัดเจนที่สุดที่ส่วนโค้งที่สามและสี่ของหูชั้นใน เชื่อกันว่าหยดไขมันมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการได้ยินเนื่องจากขนานไปกับเส้นประสาท[ 4 ]โครงสร้างที่สำคัญอย่างหนึ่งที่พบในเซลล์เฮนเซนและเซลล์ขนคือช่องว่างเชื่อมต่อซึ่งประกอบด้วยคอนเน็กซินซึ่งทำหน้าที่สำคัญในการกระจายและการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ ช่องว่างเชื่อมต่อช่วยให้การสื่อสารทางไฟฟ้าในระยะไกลเป็นไปได้
เซลล์ของเฮนเซนมีบทบาทสำคัญในหลายหน้าที่ พวกมันทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการเผาผลาญ ไอออน เส้นทางบัฟเฟอร์เชิงพื้นที่ของ K+ และการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาท และตัวรับพิวริเนอร์จิกที่พบในเซลล์ของเฮนเซนมีความสำคัญในการสร้างสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าและกลไกขนาดเล็กที่เหมาะสมเพื่อรองรับเซลล์ขนและรักษาสภาวะสมดุลของออร์แกนออฟคอร์ติ[ 5 ] [ 6 ]นอกจากนี้ เซลล์ของเฮนเซนยังสามารถสร้างเซลล์ขนที่เสียหายขึ้นใหม่ในสัตว์มีกระดูกสันหลังบางชนิดได้ พวกมันจะทำการฟาโกไซโทซิสเพื่อขับเซลล์ขนที่ตายหรือได้รับบาดเจ็บออกไป และสร้างทั้งเซลล์ขนใหม่และเซลล์ค้ำจุนเข้าสู่รอบการแบ่งเซลล์ เหตุผลหนึ่งก็คือเซลล์ค้ำจุนนั้นถูกแยกแยะโดยเซลล์ขนในระยะตัวอ่อน แต่เหตุใดจึงไม่พบฟังก์ชันการสร้างใหม่ในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมยังคงไม่ชัดเจน ปัจจุบันเซลล์ของเฮนเซนกำลังถูกศึกษาว่าเป็นเป้าหมายที่มีศักยภาพสำหรับการบำบัดด้วยยีนและเวชศาสตร์ฟื้นฟู[ 7 ]
เซลล์ของเฮนเซนได้รับการตั้งชื่อตามวิกเตอร์ เฮนเซน (Victor Hensen ) นักกายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาชาวเยอรมัน (ค.ศ. 1835–1924)
ที่ตั้ง
เซลล์ของเฮนเซนเป็นหนึ่งในเซลล์ค้ำจุนที่พบในโคเคลีย และตั้งอยู่บนเซลล์ขนด้านนอกแถวที่สามในออร์แกนออฟคอร์ติ[ 3 ] [ 4 ]
โครงสร้าง
รูปร่างของเซลล์เฮนเซนแตกต่างกันไปตามตำแหน่งในหูชั้นใน โดยจะปรากฏเป็นเซลล์ชั้นเดียวในขดฐานและมีรูปร่างเป็นทรงลูกบาศก์ที่พื้นผิวส่วนปลาย[ 3 ]เซลล์เหล่านี้มีนิวเคลียสและไมโครวิลลี แต่มีเยื่อหุ้มเซลล์จำกัด นอกจากนี้ยังไม่มีเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและมีไมโทคอนเดรียเพียงเล็กน้อย[ 4 ]ที่พื้นผิวส่วนปลาย พบขั้วที่ขยายใหญ่ขึ้นในเซลล์เฮนเซน ไซโตพลาซึมของเซลล์ที่พื้นผิวส่วนปลายมีความหนาแน่นมากกว่าเซลล์ในขดฐานเล็กน้อย ขั้วที่ขยายใหญ่ขึ้นในเซลล์ซึ่งเกือบจะเต็มไซโตพลาซึมคือหยดไขมัน ซึ่งสังเกตได้ที่ส่วนโค้งที่สามและสี่ของหูชั้นใน เชื่อกันว่าหยดไขมันมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการได้ยิน[ 3 ]ฟาโกโซมที่พบในเซลล์เป็นลักษณะเฉพาะอีกอย่างหนึ่งของเซลล์เฮนเซน ซึ่งบ่งชี้ว่าเซลล์เหล่านี้มีหน้าที่ในการกลืนกิน[ 4 ]เซลล์ของเฮนเซนมีโครงกระดูกเซลล์ที่แข็งแรงซึ่งมีหน้าที่ในการรักษาโครงสร้างของอวัยวะคอร์ติในระหว่างการสัมผัสกับเสียง[ 7 ]
มีช่องว่างเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ค้ำจุนและระหว่างเซลล์ค้ำจุนกับเซลล์ขน ช่องว่างเชื่อมต่อเหล่านี้สร้างขึ้นจากคอนเน็กซินซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าที่ส่วนปลายถึงสามเท่าเมื่อเทียบกับส่วนฐาน ช่องว่างเชื่อมต่อมีบทบาทสำคัญในการควบคุมความเข้มข้นของ K+ ภายในเซลล์ระหว่างเอนโดลิมฟ์และเพริลิมฟ์รักษาภาวะสมดุลของ pH และเพิ่มการเคลื่อนที่ของไอออนระหว่างเซลล์[ 4 ] [ 5 ]การกลายพันธุ์ในคอนเน็กซิน 26 ซึ่งเป็นโปรตีนช่องว่างเชื่อมต่อที่สำคัญที่พบในออร์แกนของคอร์ติ จะส่งผลให้สูญเสียการได้ยินอย่างรุนแรงและเป็นหนึ่งในโรคหูหนวกที่ไม่ใช่กลุ่มอาการที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่พบบ่อยที่สุด [ 8 ]
มีเส้นใยประสาทและปลายประสาทที่เชื่อมต่อกับเซลล์ของเฮนเซ่น เส้นใยประสาทเหล่านี้เป็นไซแนปส์ทางเคมีซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณเหนือแกนกลางของขนชั้นนอก และพบได้บ่อยกว่าที่พื้นผิวส่วนปลายมากกว่าส่วนฐานของหูชั้นใน[ 4 ]ในทางกลับกัน ปลายประสาทนั้นพบได้บ่อยกว่าที่ส่วนฐานของหูชั้นใน และประกอบด้วยไมโทคอนเดรียอุปกรณ์กอลจิและเวสิเคิลแกนหนาแน่น[ 9 ]การเชื่อมต่อของเซลล์ค้ำจุนแสดงให้เห็นได้จากการค้นพบปลายประสาทที่ย้อมด้วยภูมิคุ้มกันซินาปโทฟิซินในหนูตะเภาและหนู[ 9 ]
การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหลังจากการสัมผัสกับเสียงในเซลล์ของเฮนเซนได้รับการสังเกตโดยกล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลแบบสแกนด้วยเลเซอร์ (LSCM) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าหลังจากการสัมผัสกับเสียง เซลล์ของเฮนเซนเคลื่อนที่ไปตามอุโมงค์ของคอร์ติ การเคลื่อนที่ส่วนใหญ่พบในแถวที่สามของเซลล์ขนด้านนอกโดยมีส่วนนอกหมุน นอกจากนี้ การเคลื่อนที่มักจะมาพร้อมกับการเอียงของแผ่นร่างแหที่อยู่บนแถวแรกของเซลล์ขนด้านนอก เมื่อไม่มีการสัมผัสกับเสียง การเคลื่อนที่จะกลับทิศทาง ไม่พบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เหลืออยู่[ 10 ]
การทำงาน
มีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นที่บ่งชี้ว่าเซลล์สนับสนุนทำหน้าที่สำคัญหลายอย่างภายในออร์แกนออฟคอร์ติ พวกมันอาจเป็นตัวกลางในการเริ่มต้นการได้ยินในระหว่างการพัฒนาของหูชั้นใน [ 11 ]เซลล์ของเฮนเซนมีความสำคัญต่อการเผาผลาญไอออนและการควบคุมภาวะสมดุลของทั้งเอนโดลิมฟ์และเพริลิมฟ์ การปรับความไวในการได้ยิน การควบคุมและการสร้างใหม่ของเซลล์ขน และการป้องกันความเสียหายของหูชั้นใน[ 6 ]เซลล์ขนชั้นนอกของหูชั้นในจะประมวลผลสัญญาณล่วงหน้าโดยการเคลื่อนไหวอย่างกระฉับกระเฉง ซึ่งสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการกระตุ้นทางไฟฟ้าหรือทางเคมี[ 12 ]
ช่องว่างเชื่อมต่อ
เซลล์สนับสนุน ได้แก่ เซลล์ของเฮนเซนและเซลล์ของดีเตอร์ ซึ่งล้อมรอบเซลล์ประสาทรับความรู้สึกในออร์แกนออฟคอร์ติ จะเชื่อมต่อกันด้วยช่องว่างเชื่อมต่อ ช่องว่างเชื่อมต่อเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นช่องทางการสื่อสารทางไฟฟ้าและเมตาบอลิซึมจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งในระยะทางไกล[ 13 ]สามารถมองเห็นช่องว่างเชื่อมต่อได้ด้วยการย้อมสี แต่จะมองเห็นได้เฉพาะระหว่างเซลล์ของเฮนเซนและเซลล์ของดีเตอร์โดยใช้ฟ ลูออเรสซีนหรือ6-คาร์บอกซี-ฟลูออเรสซีนเท่านั้นผลลัพธ์เดียวกันนี้ได้จากการใช้ลูซิเฟอร์เยลโลว์เนื่องจากการตกตะกอนในไซโตพลาซึมที่อุดมไปด้วยโพแทสเซียม[ 14 ]เจนทาไมซินซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะ จะกระตุ้นการผลิตอนุมูลอิสระ ของออกซิเจน และยับยั้งการเชื่อมต่อของเซลล์ได้ถึง 90% สารเคมีอื่นๆ เช่น สารต้านแคลโมดูลิน W7 และไตรฟลูโอ เพอราซีน (TFP) ก็สามารถกระตุ้นให้ช่องว่างเชื่อมต่อแยกออกจากกันได้เช่นกัน เนื่องจากหน้าที่ในการกระจายและเชื่อมต่อของช่องว่างเชื่อมต่อ จึงทำหน้าที่เป็นซิงไซเทียมในออร์แกนของคอร์ติและมีส่วนเกี่ยวข้องในการปรับการทำงานในโคเคลีย[ 4 ]อีกวิธีหนึ่งในการสังเกตช่องว่างเชื่อมต่อคือการใช้การเชื่อมต่อไอออนิก วิธีนี้ได้มาจากการสังเกตว่าศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ภายในของเซลล์เฮนเซนเกือบจะมากกว่าในช่องว่างระหว่างเซลล์ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอุโมงค์คอร์ติภายนอก เนื่องจากเซลล์เฮนเซนแยกออกจากเซลล์ขนด้านนอก เส้นทางการส่งสัญญาณจึงแสดงออกโดยการเชื่อมต่อไอออนิก กล่าวกันว่าศักย์สลับในเซลล์เฮนเซนที่เกินศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ในช่องว่างระหว่างเซลล์มีความสำคัญต่อการดำรงอยู่ของช่องว่างเชื่อมต่อ[ 14 ]
การรักษาสมดุลของไอออน
ATP สามารถเหนี่ยวนำกระแสโพแทสเซียมในเซลล์ของเฮนเซน และยังเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึมในเซลล์ขนชั้นในและชั้นนอกได้อีกด้วย ภายใต้สภาวะศักย์ลบ ATP สามารถกระตุ้นกระแสแบบสองเฟสซึ่งเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมในเซลล์ของเฮนเซน ตามด้วยศักย์ย้อนกลับซึ่งเหนี่ยวนำกระแสอีกกระแสหนึ่งที่นำโดยคลอไรด์[ 4 ]เมื่อ ATP เหนี่ยวนำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของแคลเซียมในไซโตพลาสซึม เยื่อหุ้มเซลล์จะเกิดการลดศักย์ไฟฟ้าและเซลล์ขนชั้นนอกจะหดตัว[ 12 ]
พบตัวรับพิวริเนอร์จิก ในเซลล์ของออร์แกนออฟคอร์ติ ซึ่งสามารถเป็นตัวกลางในการกระทำ ทางสรีรวิทยาและพยาธิสรีรวิทยามีตัวรับพิวริเนอร์จิกหลายประเภท โดยชนิดที่พบมากที่สุดในเซลล์เฮนเซนคือชนิดย่อย P2 [ 6 ]นอกจากนี้ยังมีตัวรับเมตาโบโทรปิก P2Y ชนิดย่อยอื่นๆ ที่แสดงออกในหูชั้นใน ได้แก่ P2Y1, P2Y2, P2Y4 และ P2Y6 ซึ่งพบในเซลล์เฮนเซน[ 6 ] P2X เป็นแบบไอโอโนโทรปิก และ P2Y เป็นแบบเมตาโบโทรปิก ซึ่งมีหน้าที่แตกต่างกันในแต่ละตำแหน่งของออร์แกนออฟคอร์ติ ตัวอย่างเช่น หน่วยย่อยของตัวรับ P2X2 สามารถเป็นตัวกลางในการลดศักยภาพของเอนโดโคเคลียร์ที่เกิดจาก ATP ซึ่งมีหน้าที่ในการปกป้องโคเคลียร์เมื่อตอบสนองต่อเสียงดัง[ 2 ]หลังจากการสัมผัสกับเสียงดัง ระดับ ATP จะสูงขึ้นและเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้าของ K+ ผ่านตัวรับ P2X โดยการลดศักยภาพของเอนโดโคเคลียร์ (EP) ส่งผลให้กลไกการส่งสัญญาณพิวริเนอร์จิกทำหน้าที่ควบคุมภาวะสมดุลซึ่งลดความไวของโคเคลียร์ต่อการสัมผัสกับเสียงดัง การสูญเสียการทำงานของตัวรับพิวริเนอร์จิกที่แสดงออกในเซลล์เฮนเซ่นในโคเคลียร์อาจนำไปสู่การสูญเสียการได้ยินที่เกิดจากเสียงดัง (NIHL) NIHL อาจเกิดขึ้นได้หากมีความเข้มข้นของ Ca2+ ในโคเคลียร์สูงขึ้น แคลเซียมไอออนมีบทบาทสำคัญในหลายหน้าที่ เช่น การเพิ่มจำนวนเซลล์ การแบ่งเซลล์ และการตายของเซลล์ มีหลายปัจจัยที่ทำให้ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นในโคเคลียร์ รวมถึงการสัมผัสกับเสียงดังอย่างต่อเนื่องซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นมากเกินไป ดังนั้นการรักษาภาวะสมดุลของความเข้มข้นของ Ca2+ จึงมีความสำคัญ[ 5 ]
การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าเซลล์เฮนเซนมีศักยภาพพักตัวอยู่ในช่วง -60 ถึง -100 มิลลิโวลต์ ดังนั้น การรักษาสมดุลของความเข้มข้นของ K+ จึงมีความสำคัญในการรักษาระดับศักยภาพพักตัวของเซลล์เฮนเซน ความเข้มข้นของ K+ ที่สูงจะนำไปสู่การเกิดดีโพลาไรเซชันของเซลล์เฮนเซนและรักษาระดับศักยภาพภายในหูชั้นในให้สูง ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของศักยภาพภายในหูชั้นในอาจนำไปสู่การสูญเสียการได้ยิน เนื่องจากมีตัวรับ ATP จำนวนมากบนเยื่อหุ้มเซลล์เฮนเซน การไหลของ ATP จากภายนอกเซลล์เข้าไปในเซลล์จะมีผลยับยั้งศักยภาพภายในหูชั้นในอย่างมีนัยสำคัญและขึ้นอยู่กับปริมาณ ATP จะปรับการไหลของ K+ และรักษาสมดุลของ K+ [ 5 ]เมื่อสัมผัสกับเสียง ความเข้มข้นของ K+ จะลดลงในเอนโดลิมฟ์ ในขณะที่ความเข้มข้นจะเพิ่มขึ้นในช่องว่างของนิวเคลียสซึ่งล้อมรอบเซลล์ขน การขนส่ง K+ บ่งชี้ถึงการถ่ายทอดระหว่างเซลล์ค้ำจุนและเซลล์ขน และเซลล์ค้ำจุนเกี่ยวข้องกับการบัฟเฟอร์ K+ ในโคเคลีย การบัฟเฟอร์ K+ มักจะเกิดขึ้นโดยเซลล์เกลียในระบบประสาท[ 13 ]
การสร้างเซลล์ใหม่
เมื่อเซลล์ขนเกิดอะพอพโทซิส เซลล์ค้ำจุนที่อยู่รอบๆ จะขับเซลล์ขนที่เสียหายออกจากเยื่อบุผิวหรือโดยการกลืนกิน และสร้างเซลล์ขนและเซลล์ค้ำจุนใหม่ขึ้นในสัตว์มีกระดูกสันหลัง[ 15 ]อย่างไรก็ตาม การศึกษาพบว่ามนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ไม่สามารถทดแทนเซลล์ขนที่เสียหายได้ การสูญเสียเซลล์ขนอาจนำไปสู่การสูญเสียการได้ยินอย่างถาวร[ 16 ]นอกจากการสร้างเซลล์ขนขึ้นใหม่แล้ว เซลล์ค้ำจุนยังทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการอยู่รอดของเซลล์ขนอีกด้วย[ 11 ]เมื่ออยู่ภายใต้สภาวะความเครียดจากความร้อน เซลล์ค้ำจุนสามารถแสดงโปรตีนช็อกความร้อน 70 (HSP70) ซึ่งไม่ได้ถูกควบคุมขึ้นในเซลล์ขน ดังนั้น เซลล์ค้ำจุนจึงสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกำหนดว่าเซลล์ขนจะตายหรือมีชีวิตอยู่ ความสามารถของเซลล์ค้ำจุนในการสร้างเซลล์ขนใหม่จะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา โดยจะพบมากที่สุดในออร์แกนออฟคอร์ติของตัวอ่อน และลดลงอย่างมากเมื่อโตเต็มวัย[ 7 ]เซลล์ค้ำจุนจะแยกตัวออกจากเซลล์ขน เมื่อเซลล์ขนในระยะตัวอ่อนแสดงลิแกนด์ที่จับกับตัวรับ Notchจะทำให้เซลล์เหล่านั้นไม่ได้รับฟีโนไทป์ของเซลล์ขน และเซลล์เหล่านั้นจะแยกตัวเป็นเซลล์ค้ำจุน ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่เซลล์ค้ำจุนสามารถสร้างเซลล์ขนใหม่ได้[ 8 ]
การสร้างเซลล์ขนใหม่โดยเซลล์ค้ำจุนในสัตว์มีกระดูกสันหลังได้รับการพิสูจน์แล้วจากการแสดงออกของโปรตีนเรืองแสงสีเขียว (GFP) ที่พบในหูชั้นในของหนูแรกเกิด เพื่อทดสอบความสามารถของเซลล์ค้ำจุนในการสร้างเซลล์ขนในระยะต่างๆ โดยการวิเคราะห์ อวัยวะคอร์ติของหนูทรานส์เจนิก p27–gfpการแสดงออกของทรานส์เจนิกยืนยันระดับการแสดงออกของเครื่องหมายเซลล์เฮนเซ่นในระดับสูง พบว่าการสร้างเซลล์ขนใหม่จากเซลล์ค้ำจุนมากกว่า 80% ถูกกระตุ้นในช่วงระหว่างตัวอ่อนระยะที่ 13 และ 14 จากนั้นจะลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากระยะนี้[ 15 ] [ 17 ]มีแคดเฮริน สองประเภท ที่พบในการสร้างเซลล์ขนในนก หนึ่งคือ N-cadherin และอีกหนึ่งคือ E-cadherin การแสดงออกของ E-cadherin พบในเซลล์สนับสนุน ซึ่งบ่งชี้ว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์สนับสนุนสองเซลล์จะถูกควบคุมโดย E-cadherin และ N-cadherin บางส่วนเช่นกัน ในขณะที่ N-cadherin เพียงอย่างเดียวพบในปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์สนับสนุนและเซลล์ขน การศึกษายังพบว่า N-cadherin เกี่ยวข้องกับการเพิ่มจำนวนของเซลล์สนับสนุน หมายความว่าการทำงานผิดปกติของ N-cadherin ซึ่งมักทำให้เซลล์ขนสูญเสียหรือได้รับบาดเจ็บ จะนำไปสู่การสร้างเซลล์ขนขึ้นใหม่โดยการกระตุ้นเซลล์สนับสนุน[ 8 ]