Развитие внутреннего уха позвоночных

Внутреннее ухо — сложный орган чувств, отвечающий за равновесие и восприятие звука у позвоночных. Оно развивается из временной эмбриональной структуры — слухового пузырька, который содержит всю информацию, необходимую для его самостоятельного развития в зрелое внутреннее ухо. В этой работе мы рассматриваем развитие слухового пузырька, объединяя данные классических эмбриологических экспериментов с результатами современных генетических и молекулярных исследований. Задание судьбы участков эктодермы, которым предстоит сформировать ухо, и закрепление этой судьбы происходят на очень ранних этапах и могут быть связаны с экспрессией генов в ограниченных областях. Обсуждается модель комбинированной экспрессии генов, объясняющая спецификацию и дифференцировку плакод и основанная на данных классических эмбриологических исследований и на характере экспрессии генов. Формирование слухового пузырька зависит от индуцирующих сигналов эндодермы, мезодермы и нейроэктодермы. Индукция развития уха представляет собой последовательность отдельных сигналов от этих тканей, которые придают окончательную идентичность слуховому полю, а не единичный процесс по принципу «всё или ничего». Важная роль нервной трубки в развитии уха подтверждается аномалиями у мышей с мутациями генов Hoxa1, kreisler и fgf3, а также нарушениями, описанными у перепелов с дефицитом ретиноевой кислоты. Тем не менее характер связи между нервной трубкой и развитием уха остаётся неясным. Эксперименты по направленному изменению генов у мышей позволили получить данные о генах, потенциально участвующих в спецификации отделов и клеточных судеб внутреннего уха. Нарушение функции гена Brn3.1 у мышей выявило первую мутацию, влияющую на спецификацию сенсорных волосковых клеток; мутантные формы генов Pax2 и Nkx5.1 показали, что эти гены необходимы для развития определённых отделов слухового пузырька. В пространственно организованной пролиферации клеток слухового пузырька участвует несколько факторов роста. Среди них IGF-I и FGF-2, экспрессирующиеся в слуховом пузырьке и, возможно, действующие аутокринно. Наконец, ранние механизмы, направляющие иннервацию уха, изучены мало. Однако эксперименты с направленным выключением генов нейротрофинов и рецепторов Trk показали, что после установления синаптических контактов их сохранение зависит от специфических трофических взаимодействий с участием этих двух семейств генов. Появление новых клеточных и молекулярных методов открывает новые перспективы для исследований развития позвоночных; эти методы начинают применять и при изучении развития уха. Благодаря этому в ближайшем будущем можно ожидать быстрого прогресса в исследовании этой классической и привлекательной модельной системы.