Notch信号抑制剂与Atoh1可控性过表达共同诱导前庭毛细胞再生及机制研究

The impairment of vestibular hair cells (HCs) has been proven to be a significant cause for vertigo in numerous cases. The vestibular epithelium of non-mammalian vertebrates exhibits a capacity of complete HC regeneration after the lesion; however, the extent of vestibular HC regeneration in mammals is extremely limited. The reasons for the lack of effective regeneration mechanisms in the mammalian inner ear are unknown, and no effective approach is available to induce complete vestibular HC regeneration. Our previous studies reveal that Notch signaling and Atoh1 play important roles in the HC regeneration of mammalian vestibular epithelium. However, the levels of Notch inhibition and Atoh1 up-regulation is significantly lower than those in non-mammals. Therefore, we speculate that enhancing the levels of notch inhibition and Atoh1 up-regulation may induce complete vestibular HC regeneration in mammals. In the current study, we are planning to use a Notch inhibitor, LY411575, and a regulated Atoh1 over-expression system, AAV8-Atoh1, which is accomplished by an adenovirus-associated virus vector with the Tet-on components. And the mechanisms underlying vestibular HC regeneration will be also investigated. This study will be beneficial for the research of vestibular HC regeneration, and will serve as a new approach for the treatment of vertigo in the future.

前庭毛细胞损伤是很多患者罹患眩晕的重要原因。非哺乳动物前庭毛细胞受损后能完全再生，但哺乳动物前庭毛细胞受损后仅表现为非常有限的再生。目前尚不清楚为什么哺乳动物前庭毛细胞缺乏完全的再生能力，也尚无有效方法使其完全再生。我们前期研究发现，Notch信号通路和Atoh1基因参与了哺乳动物前庭毛细胞的有限再生过程，但与非哺乳动物相比，Notch信号被抑制的程度和Atoh1的上调程度均明显低于非哺乳动物。因此，通过提高Notch信号被抑制和Atoh1上调的程度，将可能诱导哺乳动物前庭毛细胞充分再生。在本研究中，我们将采用Notch信号抑制剂LY411575以抑制Notch信号，同时应用含Tet-on系统的腺相关病毒载体AAV8-Atoh1以实现Atoh1可控性过表达，两者共同作用来诱导小鼠前庭毛细胞再生，并探讨毛细胞再生机制，为前庭毛细胞再生研究提供新策略，也为临床治疗眩晕提供新线索。

前庭毛细胞损伤是引起眩晕的重要原因之一。非哺乳动物前庭毛细胞受损后能完全再生，但哺乳动物前庭毛细胞仅表现为有限的再生。既往研究表明，Notch信号通路和Atoh1基因参与了哺乳动物前庭毛细胞的再生过程；但Notch信号被抑制的程度和Atoh1上调的程度均明显低于非哺乳动物。因此，通过提高Notch信号被抑制和Atoh1上调的程度，将可能诱导哺乳动物前庭毛细胞充分再生。在本研究中，我们首先利用AAV8病毒载体介导Atoh1在损伤后的前庭感觉上皮过表达，探讨其对前庭毛细胞及其纤毛再生的影响，我们发现AAV8介导Atoh1基因过表达能有效促进前庭毛细胞再生，其再生程度与病毒滴度密切相关，高滴度的AAV8病毒载体介导Atoh1过表达能够诱导前庭毛细胞的纤毛再生；然后，我们研究了AAV8病毒载体对新生小鼠内耳的转染特性，并优化和总结了半规管注射手术在新生小鼠内耳给药中的应用，结果显示AAV8通过后半规管途径导入新生小鼠内耳，能广泛转染内毛细胞、前庭毛细胞和前庭支持细胞等，且不影响小鼠成年后的听力和前庭功能，表明通过半规管导入AAV8载体是新生小鼠内耳基因治疗研究的安全有效方法；我们还探讨了AAV8对小鼠前庭扁平上皮的转染特性和Atoh1过表达在前庭扁平上皮中的作用，发现Atoh1过表达能够诱导小鼠前庭扁平上皮细胞表达毛细胞标记物myosin VIIa，为将来探索前庭扁平感觉上皮的治疗研究奠定基础；此外，我们利用半规管注射联合圆窗膜明胶海绵留置的方式，将Notch抑制剂LY411575导入损伤后的成年小鼠内耳，结果显示仅有一部分实验组动物的前庭毛细胞数量与对照组相比有增加，且程度有限，今后尚需改进给药方式，从而延长LY411575在内耳的作用时间，来进一步提升其效果。本研究为今后开展前庭感觉上皮不同程度损伤后的毛细胞再生研究奠定基础，也为临床预防和治疗前庭性眩晕提供新策略。