在你的耳朵深处有一个你可能不知道的小东西——一个叫做内淋巴囊的死胡同管。 关于其功能的细节一直存在争议,但直到 2018 年,科学家们才(至少部分地)弄清楚了这种奇怪结构的用途。
根据斑马鱼的一次偶然发现,内淋巴囊可能在内耳中发挥某种“安全阀”的作用。
这一发现背后的故事始于几年前,当时哈佛医学院的系统生物学家伊恩·斯温伯恩(Ian Swinburne)将发育中的斑马鱼中的一团搏动细胞与从我们内耳中伸出的死胡同之间建立了联系。
如果您在高中生物考试中错过了它,请不要担心。 在内耳图上您通常不会看到内淋巴囊; 可能是因为我们谁都不知道它实际上是做什么的。
将您的内耳想象成一根长管,形状像一只奇怪的蜗牛。 它的一端卷曲成一种称为耳蜗的壳状结构。 在另一个? 蜗牛的眼睛在哪里? 有三个相互垂直的环路,称为迷宫。
蜗牛壳部分中的流体传递我们解释为声音的波,而环路中的流体则像生物水平仪一样,晃动着告诉你哪个方向是向上的。
在这两个结构之间,在称为镫骨的微小听骨插入的窗口后面,有两个称为椭圆囊和球囊的腔室。 这些腔室依次连接到一个短而细的管子,该管子的末端是那个神秘的囊。 尝试将其隐藏在下图后面:
内耳图,缺少一些部分。 (7活跃工作室)
虽然没有人确定它的作用,但还是有一些线索。 据了解,它在梅尼埃病中起着重要作用,梅尼埃病的症状包括眩晕和耳鸣。
据推测,这种疾病是由内耳中过多的液体使结构过度膨胀引起的,因为内淋巴囊手术已被证明有助于缓解症状,囊可能与液体调节有关。
间接证据是一个很好的起点,但斯温伯恩和他的斑马鱼提供了一个对这种奇怪的组织气泡进行比较和对比的机会。
观察内淋巴囊在像人脑这样致密的物体内工作,说起来容易做起来难。 但在斑马鱼中,斯温伯恩可以使用染料来观察和记录流体缓慢流入然后快速流出微小结构的运动。
只有一个问题。
“我们拍摄了所有这些电影,你可以看到整个结构的脉动,当伊恩将染料注入囊中时,我们可以看到液体流出,”斯威本科技大学博士后顾问说肖恩·梅加森 (Sean Megason) 摄于 2018 年 6 月。
“但目前还不清楚这些液体是如何流出的。似乎发生了一些奇怪的事情。”
然后,团队很幸运。 在一项单独的斑马鱼研究中,一种具有某种变异的突变鱼遗传调节因子碰巧有一个比平常更大的内淋巴囊。
无论这个突变基因做了什么,它似乎都会导致结构过度填充并且无法正常收缩,这暗示着可能显示正常囊如何工作的结构差异。
研究人员利用高分辨率电子显微照片找到了答案。 囊内有重叠的瓣状突起,称为薄片,从细胞中伸出。
“生物学家喜欢说结构决定功能,”斯威本说。 “当我们第一次看到薄片时,一切都恍然大悟。”
内淋巴囊内壁的细胞之间似乎有空间,以允许液体通过。 这些薄片堵塞了间隙,但随着压力的增加,它们会滑开,直到突然整个囊会像筛子一样泄漏。
使用更先进的显微镜技术仔细观察表明,这确实是正在发生的事情。
“它看起来像一个正在迁移的细胞,但它们是上皮的一部分。这真的很奇怪的细胞生物学,”斯威本说。
对于那些难以维持内耳液体平衡的人来说,有关内淋巴囊作为压力释放阀的作用的新信息有一天可能会派上用场。
也许我们最终可以将它添加到那些解剖学教科书中。
这项研究发表于电子生活。
本文的一个版本于 2018 年 6 月首次发布。