科学报导：Cx26缺失小鼠耳聋机制研究

引言

Gjb2基因突变是最常见的常染色体隐性非综合征遗传性耳聋的原因，占所有病例的约50%。Gjb2基因编码的蛋白Cx26主要在耳蜗上皮支持细胞中表达，负责细胞间通讯。患有由Gjb2基因突变引起的严重听力损失的个体，人工耳蜗植入（Cochlear Implant, CI）是唯一能够改善听力的治疗方法。然而，人工耳蜗的效果参差不齐，除了受临床因素影响，耳蜗神经组件的保存是获得良好CI效果的关键因素。因此，研究Gjb2突变小鼠外周听觉神经系统的病理生理变化是至关重要的。

研究背景及目的

基于上述背景，本研究旨在探索Gjb2基因缺失导致的耳蜗神经系统病理变化。研究团队通过构建条件性Cx26敲除小鼠模型（Cx26-cko）来详细研究这一过程中的变化机制。

研究来源

本文由以下研究人员撰写：Yue Qiu, Le Xie, Xiaohui Wang, Kai Xu, Xue Bai, Sen Chen, Yu Sun。他们分别来自华中科技大学同济医学院附属协和医院耳鼻喉科和南昌大学耳鼻喉科。本文于2023年9月14日被《Neuroscience Bulletin》接受发表。

研究设计与方法

小鼠模型构建

研究团队使用了由分别来自Emory University的Prof. Lin和Southeast University的Prof. Zhang提供的Cx26loxp/loxp和Sox2-CreER转基因小鼠，通过交配生成了Tamoxifen诱导的Cx26-cko小鼠。实验组和对照组分别为Cx26-cko小鼠及其同窝的Cx26loxp/loxp小鼠。

蛋白提取及Western Blot分析

在P7（出生第7天）将Cx26-cko小鼠和同窝对照小鼠麻醉并处死，提取耳蜗膜迷路组织中的蛋白质，进行电泳分离和Western Blot分析，测量Cx26蛋白的表达水平。

听觉脑干反应（ABR）及耳声发射（DPOAE）测量

在小鼠1个月大时，使用复合麻醉剂麻醉小鼠，测量其ABR和DPOAE。在安静环境中，通过在耳蜗外道插入电极，测定各频率下产生重复ABR波形的最小刺激水平作为ABR阈值。

树脂切片及透射电子显微镜（TEM）

将耳蜗固定、去钙后进行包埋和切片，使用透射电子显微镜观察树脂切片和超薄切片，进行SGNs的定量分析。

实时定量PCR（RT-qPCR）

通过RT-qPCR测量AP30时小鼠耳蜗内特定基因（如BDNF、NT3及其受体TRKB和TRKC）的mRNA表达水平。

研究结果

Cx26蛋白水平下降

通过免疫荧光和Western Blot分析，Cx26-cko小鼠耳蜗上皮中Cx26蛋白水平显著下降。Cx26蛋白在对照组和Cx26-cko组耳蜗侧壁和螺旋嵴中的表达无显著差异。

听力严重受损

ABR测量结果显示，Cx26-cko小鼠在所有整个频率范围内听力严重受损，所有频率的ABR阈值明显升高，DPOAE在大多数刺激水平下几乎都处于噪音水平。

毛细胞和Deiter细胞的退行性变化

Cx26-cko小鼠内外毛细胞（IHC和OHC）数量显著减少，中段和基底段尤其严重，显示出大量Hair cells（Hcs）和Deiter’s cells（Dcs）丧失以及细胞排列紊乱。

类型II螺旋神经元（SGNs）异常

在耳蜗整体发育过程中，Cx26缺失引起的类型II SGNs异常呈现出纤维数量减少的特点，尤其在P11和P30时特别显著。

类型I SGNs异常

Cx26-cko小鼠类型I SGNs神经终末显著减少，导致听神经纤维（ANFs）终端消失或显著缩小，从而影响声音信号向中枢神经系统转换。

脱髓鞘变化

在耳蜗成熟期，Cx26缺失导致的螺旋神经元密度显著下降，神经细胞的脱髓鞘现象显著，极大影响了神经信号的传递。

研究结论

通过本研究，我们成功构建了以Sox2启动子驱动的Cx26敲除小鼠模型，揭示了Cx26缺失引起的一系列病理变化，包括毛细胞和Deiter细胞的丧失、异常的外周听觉神经纤维和脱髓鞘现象。这些发现为理解耳聋的机制提供了重要见解，并为治疗Cx26缺失引起的重度耳聋提供了潜在的方向。

研究意义

本研究揭示的耳蜗支持细胞中Cx26蛋白的关键作用为耳蜗发育及听觉信号传导提供了新的理解，强调了维持耳蜗神经组件对人工耳蜗植入成功的重要性。这一发现将有助于未来耳聋机制研究，并可能促进开发新的治疗策略。

我们期待进一步的研究揭示Cx26缺失引起的SGNs退化的分子机制，并探索新的治疗手段以缓解由Gjb2突变引起的耳聋。