Cơ chuyển đổi cảm giác của tế bào lông

Cơ chuyển đổi cảm giác là bước mà các tế bào lông chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu điện. Mỗi tế bào lông mang một bó lông nổi (stereocilia) được nối với nhau ở đầu; khi âm thanh làm lệch bó lông, các liên kết đầu kéo mở các kênh ion cổng cơ học, cho phép dòng điện chạy qua và thay đổi điện thế màng của tế bào. Sự chuyển đổi này, hoàn thành trong vòng micro giây, là điều làm cho thính giác nhanh và nhạy.

Definition

Cơ chuyển đổi cảm giác của tế bào lông là quá trình mà sự lệch của bó lông nổi tạo ra sức căng trên các liên kết đầu, làm mở các kênh ion nhạy cảm cơ học, chuyển đổi kích thích cơ học thành điện thế thụ thể.

Scope

Chủ đề này bao gồm bộ máy phân tử và sinh lý học của quá trình chuyển đổi cơ điện của tế bào lông: bó lông nổi, các liên kết đầu, kênh cơ chuyển đổi cảm giác, cơ chế đóng mở và thích nghi, và cách quá trình chuyển đổi này cung cấp năng lượng cho bộ khuếch đại ốc tai. Mặc dù mô tả MeSH đề cập đến các tế bào lông tiền đình, bộ máy chuyển đổi cảm giác được mô tả ở đây được chia sẻ bởi các tế bào lông thính giác (ốc tai) và tiền đình và được trình bày vì vai trò của nó trong thính giác. Mục này mang tính chất tham khảo-giáo dục và không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị bệnh lý tế bào lông.

Core questions

• Sự lệch của bó lông nổi mở các kênh chuyển đổi cảm giác như thế nào?
• Vai trò của các liên kết đầu trong cơ chế đóng mở là gì?
• Sự thích nghi thiết lập lại độ nhạy và mở rộng dải động như thế nào?
• Quá trình chuyển đổi cảm giác thúc đẩy bộ khuếch đại ốc tai dựa trên tế bào lông ngoài như thế nào?

Key concepts

• Bó lông nổi
• Các liên kết đầu
• Kênh cơ chuyển đổi cảm giác (MET)
• Mô hình lò xo cổng
• Điện thế thụ thể (chuyển đổi cảm giác)
• Thích nghi nhanh và chậm
• Sự phụ thuộc canxi vào sự thích nghi
• Ghép nối với điện động lực của tế bào lông ngoài (prestin)

Mechanisms

Các lông nổi trong một bó có chiều cao khác nhau và được nối gần đầu bởi các liên kết đầu mảnh. Chuyển động do âm thanh của vách ngăn ốc tai làm lệch bó lông về phía cạnh cao của nó, làm tăng sức căng trong các liên kết đầu và mở các kênh cơ chuyển đổi cảm giác ở đầu dưới của chúng; các cation, bao gồm canxi, đi vào và khử cực tế bào, tạo ra điện thế thụ thể trong vòng micro giây (Vollrath, Kwan, & Corey, 2007). Canxi đi vào kênh thúc đẩy sự thích nghi, một quá trình nhanh và một quá trình chậm hơn giúp thiết lập lại độ nhạy của kênh, giữ cho bộ chuyển đổi trong phạm vi hoạt động của nó và góp phần vào việc điều chỉnh tần số (Fettiplace & Fuchs, 1999). Ở các tế bào lông ngoài, sự thay đổi điện áp dẫn đến những thay đổi chiều dài dựa trên prestin, đưa năng lượng cơ học trở lại sóng di chuyển như bộ khuếch đại ốc tai (Zheng et al., 2000; Pickles, 2012).

Clinical relevance

Vì quá trình chuyển đổi cảm giác phụ thuộc vào các bó lông nổi và liên kết đầu nguyên vẹn, tổn thương các cấu trúc này do tiếng ồn hoặc các tác nhân khác có thể làm suy giảm thính giác, và bộ máy chung liên kết chức năng cảm giác thính giác và tiền đình. Mục này mô tả quá trình chuyển đổi cảm giác bình thường để tham khảo và giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Các công trình nghiên cứu sinh lý học từ cuối thế kỷ XX đã xác định rằng quá trình chuyển đổi cảm giác của tế bào lông được điều khiển cơ học và nhanh chóng, dẫn đến các mô hình liên kết đầu và lò xo cổng, trong khi các nghiên cứu phân tử vào những năm 2000 bắt đầu xác định các thành phần của bộ máy chuyển đổi cảm giác và sự thích nghi, một tổng hợp được Vollrath, Kwan, và Corey (2007) đánh giá.

Key figures

• David P. Corey
• Robert Fettiplace
• Melissa A. Vollrath
• Peter Dallos

Seminal works

• vollrath-kwan-corey-2007
• fettiplace-fuchs-1999

Frequently asked questions

Điều gì mở các kênh chuyển đổi cảm giác của tế bào lông?

Sự lệch của bó lông nổi làm tăng sức căng trong các liên kết đầu nối các lông nổi liền kề, và sức căng này kéo cơ học các kênh cơ chuyển đổi cảm giác mở ra.

Tại sao cơ chuyển đổi cảm giác lại quan trọng đối với thính giác?

Đây là bước biến rung động cơ học của âm thanh thành điện thế thụ thể của tế bào lông, và nó thực hiện điều này đủ nhanh để theo kịp các âm thanh thay đổi nhanh chóng.