人類耳蝸連接蛋白的特定表達(dá)

／張紅蕾 李大鵬 李佳 編譯 郭睿 審校

／1 空軍航空醫(yī)學(xué)研究所附屬醫(yī)院耳鼻喉科（北京 100089）； 2 空軍總醫(yī)院耳鼻喉科

人類耳蝸連接蛋白的特定表達(dá)

／張紅蕾1李大鵬2李佳2編譯 郭睿2審校

／1 空軍航空醫(yī)學(xué)研究所附屬醫(yī)院耳鼻喉科（北京 100089）； 2 空軍總醫(yī)院耳鼻喉科

間隙連接通道在許多生物系統(tǒng)包括神經(jīng)系統(tǒng)中都起著非常重要的作用。人類耳蝸的間隙連接通道與基因突變及耳聾的密切關(guān)聯(lián)已被證實(shí)。

間隙連接通道由兩個(gè)被稱為連接子的單通道組成，每個(gè)連接子又是由6個(gè)稱為連接蛋白的亞單位蛋白組成。至今為止，有21種連接蛋白在人類中被檢測(cè)出來(lái)，不同的連接蛋白組合成不同的連接子，不同的間隙連接通道也具有不同的特質(zhì)。

小陽(yáng)離子具有傳導(dǎo)性和通透性，推測(cè)耳蝸中的間隙連接通道對(duì)毛細(xì)胞興奮時(shí)鉀離子的循環(huán)起關(guān)鍵作用。間隙連接通過(guò)肌糖1，4，5-三羥甲基氨基甲烷磷酸鹽的介導(dǎo)參與代謝耦合過(guò)程，這些分子通過(guò)間隙連接的轉(zhuǎn)移伴隨著ATP釋放到內(nèi)淋巴，并且興奮支持細(xì)胞的相應(yīng)受體，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞鈣離子內(nèi)流，這對(duì)保持內(nèi)耳的正常功能非常重要。然而，間隙連接對(duì)于內(nèi)耳的確切功能還不十分清楚，人類耳蝸中各種連接蛋白的表達(dá)、結(jié)合及分布也不完全了解。

本研究發(fā)現(xiàn)連接蛋白30（Cx30）和連接蛋白26（Cx26）均大量表達(dá)于耳蝸側(cè)壁及螺旋器，而且，人類螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（SG）同樣表達(dá)Cx30，甚至包括一些Cx26。還發(fā)現(xiàn)Cx36在Ⅰ型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞包漿中表達(dá)，它作為間隙連接蛋白特定作用于神經(jīng)元細(xì)胞。Cx43也被發(fā)現(xiàn)存在于環(huán)繞Ⅰ型神經(jīng)元細(xì)胞的施萬(wàn)氏細(xì)胞中。

該研究基于顳葉腦膜瘤經(jīng)耳手術(shù)中獲得的5例人類內(nèi)耳標(biāo)本，5例患者聽閾正常，用免疫組化染色方法觀察Cx26、Cx30、Cx36、Cx43在耳鳴患者的表達(dá)。為了更準(zhǔn)確地辨明不同種類的耳蝸細(xì)胞（如血管紋的基底細(xì)胞、毛細(xì)胞和螺旋器中其他類型的支持細(xì)胞、螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)中的其他衛(wèi)星細(xì)胞），使用單色和明場(chǎng)條件的方法觀察這些結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cx30和Cx26在人類耳蝸側(cè)壁中高表達(dá)，特別是在血管紋（SV）的基底細(xì)胞和臨近血管紋的纖維細(xì)胞。在一些中間調(diào)節(jié)細(xì)胞上有部分表達(dá)，而邊緣細(xì)胞上卻沒有表達(dá)。從賴斯納氏膜的插入點(diǎn)一直到面對(duì)鼓階的螺旋韌帶的纖維細(xì)胞中都存在上述表達(dá)，面對(duì)螺旋凸的纖維細(xì)胞也有Cx30、Cx26陽(yáng)性表達(dá)，但不是十分明顯。在螺旋韌帶纖維細(xì)胞中，大多數(shù)情況下Cx26和Cx30同時(shí)表達(dá)，少數(shù)情況下Cx26單獨(dú)表達(dá)，Cx26的表達(dá)相對(duì)于Cx30較弱。螺旋凸的上皮細(xì)胞漿有少量的Cx26表達(dá)。

Cx30和Cx26在人類螺旋器支持細(xì)胞中高表達(dá)，這些表達(dá)或獨(dú)立或共同存在，網(wǎng)狀板Cx26表達(dá)非常顯著。內(nèi)側(cè)柱狀細(xì)胞有Cx30表達(dá)，而外側(cè)柱狀細(xì)胞可見Cx26表達(dá)，在柱頭部的聯(lián)合區(qū)域Cx30呈陽(yáng)性表達(dá)。外柱細(xì)胞顯著表達(dá)Cx30，在外層毛細(xì)胞的下面，一些神經(jīng)元似乎顯示出Cx36、NF160和PV的共同表達(dá)。在漢森細(xì)胞Cx30低表達(dá)，未發(fā)現(xiàn)Cx26的表達(dá)。

Ⅰ型螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞漿中有一定程度的Cx26和Cx30表達(dá)，但是Cx30的表達(dá)與Cx26是分離的，且呈斑片狀。在共聚焦顯微鏡下，這些沉積物大多位于細(xì)胞邊緣，偶爾分布呈環(huán)形或不規(guī)則的幾何形狀，在有髓鞘的軸突Cx26和Cx30的表達(dá)不明顯。Ⅰ型細(xì)胞的核周體也表達(dá)Cx36，而Cx43僅在環(huán)繞于Ⅰ型細(xì)胞周圍的少量衛(wèi)星細(xì)胞里表達(dá)。

迄今為止，只有少數(shù)研究人耳連接蛋白分布的報(bào)道，因?yàn)槭占屯旰帽４嫒祟悆?nèi)耳組織極具挑戰(zhàn)性。Kammen-jolly等研究了人類嬰兒耳蝸組織，并且注意到胎兒20周左右時(shí)Cx26樣的免疫活性分布與成人相近，且存在于血管紋和螺旋器中的Cx26樣免疫活性與本研究結(jié)果相似，在螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞中沒有發(fā)現(xiàn)免疫反應(yīng)性。Lautermann等從22周大的人類胚胎中獲取內(nèi)耳標(biāo)本，通過(guò)免疫熒光技術(shù)，在血管紋和螺旋神經(jīng)節(jié)中檢測(cè)出少量Cx26和Cx30，Cx30比Cx26弱很多，在螺旋韌帶中發(fā)現(xiàn)了Cx26。

間隙連接由兩個(gè)并列的半通道組成，這兩個(gè)通道是同側(cè)還是異側(cè)取決于連接蛋白的排列。在人類耳蝸中，Cx30和Cx26單獨(dú)或聯(lián)合存在于血管紋和螺旋器中，耳蝸在側(cè)壁其共同排列于基底細(xì)胞層，在螺旋器中共同出現(xiàn)在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。有研究證實(shí)，Cx26和Cx30的混合通道對(duì)于正常的聽力是必不可少的，缺乏任何一種將會(huì)導(dǎo)致聽力喪失。間隙連接通路的分子結(jié)構(gòu)可能影響他們的生理特性和滲透特性。Sun等研究證實(shí)鈣離子內(nèi)流信號(hào)通過(guò)由Cx26和Cx30組成的異側(cè)間隙連接的速度是同側(cè)間隙連接的2倍。

動(dòng)物研究還證實(shí)，連接蛋白對(duì)于毛細(xì)胞興奮過(guò)程中鉀離子循環(huán)也是必須的。大量研究發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)有超過(guò)100個(gè)Cx26突變和若干個(gè)Cx30突變與人類的聽力損失有關(guān)。有些Cx26突變所導(dǎo)致的聽力損害沒有電生理學(xué)的改變，而是直接導(dǎo)致了1，4，5 -三甲基磷酸肌醇的通透性損害。最近的研究數(shù)據(jù)表明，耳蝸中的間隙連接通路的作用并不只局限于鉀離子循環(huán)。在耳蝸上皮細(xì)胞中Cx26的消融導(dǎo)致聽力損失和毛細(xì)胞丟失，但是Cx30的表達(dá)和內(nèi)淋巴電位并沒有相應(yīng)的改變。說(shuō)明人類耳蝸中的連接蛋白有多種功能，并且其特性是由其分子排列結(jié)構(gòu)決定的。

人類Ⅰ型神經(jīng)元胞體與Cx30和Cx26表達(dá)相關(guān)聯(lián)，Cx30的排列與螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞相關(guān)聯(lián)，也可能和環(huán)繞在周圍的衛(wèi)星細(xì)胞相關(guān)聯(lián)，這可能與以前描述過(guò)的特化連接的解剖定位反應(yīng)有關(guān)。這些細(xì)胞胞膜的特殊性在動(dòng)物中不存在，只存在于人類中。為了排除是標(biāo)本制作過(guò)程中由于固定因素產(chǎn)生的改變，應(yīng)用豬的耳蝸進(jìn)行了對(duì)照研究，沒有顯示出相應(yīng)連接蛋白的表達(dá)。

人類Ⅰ型神經(jīng)元胞體還表達(dá)Cx36，而Cx43則與環(huán)繞于胞體周圍的少量衛(wèi)星細(xì)胞相關(guān)聯(lián)。在蝙蝠耳蝸細(xì)胞胞漿中也發(fā)現(xiàn)同樣的分布狀況。

目前還缺乏人類聽神經(jīng)中關(guān)于編碼語(yǔ)言的生理學(xué)知識(shí)。除了有數(shù)量眾多的化學(xué)傳導(dǎo)通路，另一種重要方式可能是同步化的活動(dòng)電位。通過(guò)對(duì)神經(jīng)元特異性的Cx36以及單個(gè)神經(jīng)元中的各種連接蛋白的觀察，進(jìn)一步證實(shí)了以間隙連接為基礎(chǔ)的電循環(huán)通路在人類螺旋神經(jīng)節(jié)中存在的可能性。這樣快速的處理方式有可能在處理語(yǔ)言這種復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)中起重要作用。

（編譯自：Liu W，et al.Unique expression of connexins in the human cochlea.Hearing Research，2009，250：55.）

10.3969／j.issn.1006-7299.2015.01.029