钙激活氯通道参与耳蜗内淋巴稳态和听觉功能的作用研究

High concentration of K+ in cochlear endolymph is the basis for generating endocochlear potential that is responsible to transform sound waves into electrical signals in hair cells. Cl- levels regulate the K+ homeostasis in biological systems. However, the regulatory mechanisms of Cl- in the inner ear, especially the role of calcium-activated chloride channels(CaCCs) in regulating Cl- concentration in the inner ear, and their effects on the generation of endocochlear potential, and hearing and deaf are not fully understood. This study will use morphological, electrophysiological, and molecular biological techniques to study the distribution of TMEM16A and B (protein subunits of CaCCs) in inner ear, and their association with hearing, in cochlear of quinea pig at different ages. We hypothesized that changes in level and distribution of TMEM16A/B contribute to the alteration of endocochlear potential and balance of K+/Cl- in the inner ear and regulate hearing capability at different ages. Results from the proposed studies will provide new information to understant the role of CaCCs in endocochlear function and will help to develop new strategies for the treatment of deafness.

已知耳蜗内淋巴高K+是耳蜗内电位形成及毛细胞将声波转变为电信号的基础。Cl-是生物系统中维持钾离子稳态的重要阴离子，然而Cl-在内耳的转运机制，尤其是钙激活氯通道（CaCCs）在内耳Cl-循环和耳蜗内电位形成中的作用，以及CaCCs在听力形成和听觉异常中的作用都不清楚。本课题将以豚鼠（或小鼠）耳蜗为研究对象，应用形态、功能、电生理和分子基因等方法，探究CaCCs的组成蛋白TMEM16A和B在不同年龄组动物内耳的表达和时空分布，以及与听力的相互关系；明确TMEM16A和B不同亚型在维持不同年龄组动物耳蜗内电位、听性脑干反应和耳蜗内K+/Cl-稳态（离子通道电流）中的作用；明确基因敲除TMEM16A或B不同亚型后动物听力的相应改变；为阐明Cl-在内耳的转运机制，以及为CaCCs（TMEM16A或B）在耳蜗内环境稳态和听觉功能中发挥的作用提供实验证据，为防治老年性耳聋提供新的理论依据。

耳蜗内淋巴高K+是耳蜗内电位形成及毛细胞将声波转变为电信号的基础，Cl-是维持耳蜗内淋巴钾离子稳态的重要阴离子，本研究发现随着年龄的增加，豚鼠和C57BL/6J小鼠的听阈逐渐升高，且伴随着耳蜗血管纹周细胞上钙激活氯通道（CaCCs）蛋白的表达和功能异常，提示年龄相关性听力损伤与耳蜗血管纹周细胞上钙激活氯通道的异常有关。为进一步探讨其可能的机制，在项目执行过程中成功开展了耳蜗血管纹周细胞和内皮细胞的培养，从细胞水平进一步验证了CaCCs在衰老周细胞和内皮细胞中的表达和功能均发生了改变，初步阐明CaCCs与年龄相关性听力损伤密切相关。此外，在项目的实施过程中发现雌激素对年龄相关性听力损伤有一定的保护作用，其保护作用的机制可能与雌激素调控周细胞和内皮细胞上的CaCCs从而抑制细胞凋亡相关。雌激素还可以通过AQP4抑制耳蜗螺旋神经节细胞的凋亡从而发挥对听觉功能的保护作用。激活雌激素膜受体GPER可以通过cAMP/PKA信号通路调控血管纹周细胞上的大电导钙激活钾通道的的表达和功能发挥对年龄相关性听力损伤的保护作用。研究结果为阐明CaCCs在耳蜗内环境稳态和听觉功能发挥中的作用提供实验证据，为防治年龄相关性听力损伤提供新的理论依据。