AIFM1基因突变导致听神经病的致病机制研究

Auditory neuropathy spectrum disorder (ANSD) is a specific hearing disorder with lesion at inner hair cells or synapse or auditory nerve, which attracts many schlars. The core complain of ANSD patients is speech discrimination disability and difficulty of verbal communication especially in noises. Although several genes，such as OTOF gene, PJVK gene and DIAPH3 gene, had been identified as pathogenic genes, we still have a long way to go to known ANSD. In our previous study, we found a new ANSD related pathogenetic gene, AIFM1 gene, in an X-linked AN family with peripheral neuropathy.We confirmed the staining of AIF at cochlear by immunofluorescence in our previous work. Our further work urged to 1) make clear the characters of AIF expression under physical and pathogenical conditions，2) culture fibroblast cells harvested from the family, and figure out the biological activity of the mutated protein as well as cell， 3)using conditional cochlear knock out mouse model to reveal the pathogenesis of lack of AIF protein in cochlea. By this study, we will findout the pathogenic mechanism of AIFM1 gene mutation in ANSD.

听神经病是一种内毛细胞和听神经突触和/或听神经功能不良所致的听力障碍，其致病原因及机制研究已成为国际听力学研究的新热点。目前已明确听神经病致病相关基因OTOF、PJVK、DIAPH3等，但X染色体遗传的听神经病致病相关基因尚不明确。课题组对一个X染色体连锁的隐性遗传听神经病家系进行基因定位研究，发现了一个新的听神经病致病基因AIFM1。初步研究发现，该基因在耳蜗的不同组织中特异表达。本课题拟观察听觉传导通路各神经核团AIFM1表达特点，病理条件下AIFM1基因表达变化；获取患者上皮组织，培养成纤维细胞作为工具细胞，观察突变体蛋白亚细胞空间表达定位、细胞氧化还原代谢水平、细胞抗氧化损伤能力等特征；利用AIFM1条件敲除小鼠模型，观察听觉系统AIFM1基因缺失后小鼠听力学、行为学及神经功能的变化。本课题有望明确AIFM1基因缺陷导致听神经病的致病机制，为该病的防治提供理论基础。

本课题组前期研究中，通过对一个ANSD家系行外显子测序及连锁研究，确定了一个新的ANSD致病相关基因——AIFM1基因。并在多名散发的ANSD患者中检出AIFM1基因多个保守功能区错义突变。免疫荧光染色，AIF在耳蜗的表达主要集中在内毛细胞及螺旋神经节细胞胞浆，并且在不同日龄大鼠耳蜗组织中稳定表达。通过谷氨酸耳蜗灌流模型观察，谷氨酸灌流所致听神经病模型中AIF相关的细胞凋亡参与听力损害过程，阻断caspase通路后并不能完全阻止谷氨酸对螺旋神经元细胞的毒性损害，应用AIF特异性阻断剂后可有效降低谷氨酸对螺旋神经元的毒性作用。利用Fzd9-CreER小鼠与AIF-Loxp小鼠杂交后获得子代基因小鼠，连续3天腹腔注射他莫昔芬后，ABR阈值明显较前升高，连续注射他莫昔芬5天后，ABR阈值进一步升高。我们注意到，低浓度谷氨酸灌流尚未造成明显听力损害表现时，螺旋神经元线粒体已出现水肿等形态学改变，AIF表达量明显增加，而caspase3表达量无明显变化，提示AIF在螺旋神经元损害初期更多的表现为线粒体功能维持和保护作用；他莫昔芬连续注射所导致的渐进性听力损害模型，也提示AIF表达量的下降与线粒体供能作用降低可能是其听力下降的主要原因。