Estudo muda nosso entendimento do ouvido interno estabelecido nos últimos 50 anos

 
Em um impactante estudo publicado no periódico Nature Communications (1), pesquisadores da Universidade de Linköping, Suécia, reportaram importantes descobertas sobre os mecanismos de funcionamento das células ciliadas do ouvido interno, as quais convertem sons em sinais nervosos que são processados no cérebro. Os resultados do estudo desafiam a organização anatômica e funcionamento do órgão auditivo estabelecida há décadas na literatura médica. Um mais profundo e melhor esclarecido entendimento de como as células ciliadas são estimuladas pelas ondas sonoras é crucial para otimizar aparelhos auditivos e implantes cocleares para pessoas enfrentando perda de audição.

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Para que possamos ouvir sons do ambiente ou mesmo internos, nós precisamos converter ondas sonoras - as quais são compressões e descompressões do ar que ocorrem em diferentes frequências - em sinais nervosos elétricos que serão transmitidos ao cérebro. Essa conversão (transdução) ocorre na parte do ouvido interno conhecida como cóclea, a qual é similar a uma concha de caracol. O duto coclear engloba o órgão auditivo, o qual carrega várias células ciliadas que são divididas em células ciliadas internas (CCI) e células ciliadas externas (CCE).

Transdução sonora em sinais nervosos ocorre quando vibrações induzidas por sons ocorrendo em protuberâncias "capilares" (estereocílios) das CCIs e das CCEs causam uma entrada indiscriminada de íons potássio (K+) e cálcio (Ca2+) para dentro das células através de canais transdutores mecanoelétricos (TME). Essas correntes ativam amplificadores cocleares OHC-baseados - essenciais para a percepção auditiva de sons fracos e para a melhor percepção de várias frequências na fala humana - e levam as CCIs a produzirem descargas elétricas no nervo auditório. 

Concentração extracelular de Ca2+, incluindo alta concentração desse íon na membrana tectória, contribui para a regulação da sensibilidade auditiva. 

Devido ao fato dos esterocílios das CCEs estarem anexados à membrana tectória, as movimentações dessas células são proporcionais aos deslocamentos da membrana basilar. Nesse sentido, os estereocílios das CCEs são torcidos e ativados quando as ondas sonoras fazem a membrana tectória e o órgão auditivo vibrarem. Porém, os mecanismos de estimulação associados com as CCIs são pouco entendidos, e sendo tradicionalmente estabelecido que essas células se encontram desanexadas da membrana tectória (constituída de um tecido gelatinoso e transparente, difícil de ser examinado in vivo e in vitro). Essa última proposta é baseada em estudos realizados no início da década de 1970 envolvendo experimentos com porquinhos-da-Índia (Cavia porcellus).

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No novo estudo, os pesquisadores descobriram que a membrana tectória consegue refletir a cor verde, e aproveitaram esse fato para conduzir análises de microscopia visando investigar a relação estereocílios-membrana tectória (CCEs e CCIs) em porquinhos-da-Índia. Os resultados das análises mostraram que os estereocílios tanto das CCEs quanto das CCIs se encontram claramente embebidos na membrana tectória, e de forma similar, conectados pelos dutos de Ca2+. Além disso, os pesquisadores revelaram dutos de Ca2+ com uma aparência antes nunca descrita, se estendendo ao longo da membrana tectória e se conectando aos estereocílios. Esse último achado sugere que os íons Ca2+ fluem através dos dutos para as células ciliadas, explicando como essas células obtêm as grandes quantidades de Ca2+ necessárias para suas funções.

Segundo os pesquisadores, esses resultados são totalmente incompatíveis com o modelo de funcionamento da audição aceito por mais de 50 anos. As ilustrações clássicas (ex.: figura a) nos livros acadêmicos de medicina mostrando o órgão auditivo e suas funções precisam ser atualizadas. Os modelos matemáticos usados em pesquisas sobre processos auditivos também precisam ser atualizados para incluírem os novos achados. Essas atualizações são especialmente importantes para tecnologias de implantes cocleares - dispositivos inseridos na cóclea e que usam estimulação elétrica para tornar possível para crianças e adultos com perda auditiva perceberem sons.

Aliás, os achados também respondem a um antigo questionamento evolucionário. Em termos filogenéticos, a emergência de elementos da membrana tectória há cerca de 320 milhões de anos está associada a uma melhora da sensibilidade a frequências sonoras das células ciliadas. No entanto, a membrana tectória em si tende a ser mais útil para altas frequências do que para baixas frequências, levantando a questão do porquê os amniotas (grupo que inclui os mamíferos, répteis e aves) teriam conservado a membrana tectória nas regiões de baixa frequência, onde supostamente essa estrutura teria escassa relevância.

Segundo os autores do novo estudo, a presença de dutos de Ca2+ e a incrustação de estereocílios internos e externos na membrana tectória permitindo que essa membrana canalize íons cálcio e estímulos mecânicos diretamente para todas as células ciliadas pode torná-la muito relevante tanto para regiões de altas frequências quanto para regiões de baixas frequências, solucionando o mistério evolucionário. 

(1) Publicação do estudo: https://www.nature.com/articles/s41467-021-22870-1