Wnt信号活性对Atoh1介导的内耳毛细胞增殖性再生的影响机制研究

Hair cell is vulnerable for many factors and in mammal’s cochlea, only limited spontaneous HC regeneration occurs in the neonatal mice after damage. The generation of hair cell from the differentiation of proliferating supporting cells appears to be an ideal approach for replacing lost HCs in the cochlea. In our previous study, we found that overexpression of Atoh1 induced supporting cell proliferation, while Atoh1 overexpression and β-catenin knockout cochlea showed no proliferation. In our study, we will use transgenic mice and RNA sequencing to detect the mechanism of Atoh1-induced proliferation and the interaction of Atoh1 and Wnt/β-catenin. This will provide a better understanding of the mechanisms behind mitotic HC generation and might provide new approaches to stimulation mitotic HC regeneration.

哺乳动物耳蜗毛细胞易受多种因素的影响而发生凋亡，并且无法自发性再生，因此，促进耳蜗毛细胞再生是重建听力的一个重要途径。小鼠基底膜中具有分化增殖潜能的多能干细胞是毛细胞再生的重要来源，促进多能干细胞增殖并转分化为毛细胞，在维持基底膜正常结构的同时得到具备功能的新生毛细胞，对于听觉的恢复至关重要。Atoh1能够促进毛细胞的分化发育，同时，Atoh1的过表达亦能够促进基底膜细胞的增殖。前期实验发现，上调Atoh1能够促进小鼠基底膜毛细胞的增殖，而上调Atoh1的同时抑制Wnt信号通路活性，增殖则被抑制；而Atoh1和Wnt共上调时，则观察到了更多的支持细胞增殖及毛细胞增殖性转分化。本研究的目的是利用转基因小鼠及高通量测序技术，探究Atoh1调控增殖的机制，以及Atoh1和Wnt信号通路相互作用的机制，利用二者的相互作用，更好的促进小鼠基底膜毛细胞增殖性再生，促进受损听觉的恢复。

哺乳动物耳蜗毛细胞易受多种因素影响而发生不可逆的凋亡，促进耳蜗毛细胞再生是重建听力的一个重要途径。小鼠基底膜中具有分化增殖潜能的多能干细胞是耳蜗毛细胞再生的重要来源。Atoh1对于毛细胞的分化至关重要，在小鼠基底膜支持细胞中过表达Atoh1，能够使支持细胞转分化为毛细胞；Wnt信号通路能够促进新生小鼠基底膜支持细胞增殖，但无明显的转分化作用。本课题的主要研究内容是Atoh1和Wnt信号通路在促进新生小鼠支持细胞增殖和毛细胞转分化中的相互作用。在新生小鼠基底膜支持细胞中上调Atoh1，在促进毛细胞转分化的同时，能够观察到大上皮嵴中支持细胞增殖及转分化，而在感觉上皮区域无明显支持细胞增殖；在Atoh1和Wnt信号呢通路双上调小鼠基底膜中，能够在大上皮嵴和感觉上皮区域均观察到大量支持细胞增殖和毛细胞转分化，较Atoh1和Wnt单上调明显增多。在上调Atoh1同时抑制Wnt信号通路，在小鼠大上皮嵴和感觉上皮区域均未观察到支持细胞增殖，大上皮嵴新生毛细胞较单上调Atoh1明显减少。这一结果说明，Atoh1和Wnt信号通路在促进小鼠基底膜支持细胞增殖和毛细胞转分化中具有协同作用，Atoh1通过Wnt信号通路介导实现促增殖作用。为了进一步阐明Wnt信号通路在Atoh1上调促进毛细胞转分化中的作用机制，研究引入了Atoh1EGFP。Atoh1过表达产生的新生毛细胞均为EGFP阳性，提示外源性过表达的Atoh1能够促进内源性Atoh1基因的自我调节，进一步促进Atoh1表达量的上调。在Atoh1和Wnt双上调小鼠中，感觉上皮区Atoh1EGFP单阳性细胞较单上调组明显增多，提示Wnt信号通路能够促进Atoh1的自我调控，从而上调Atoh1表达。在Atoh1介导的新生小鼠基底膜支持细胞增殖和毛细胞转分化过程中，Wnt信号通路均起到了增强作用，二者协同作用更好的促进了新生小鼠毛细胞的增殖性转分化，为实现毛细胞的功能性再生提供可能的途径。