m2AChR在MOC—毛细胞突触前膜上对神经递质释放的双重调控在听觉发育和保护中作用及机制

In mammalian inner ear, mechanosensory inner hair cells in the organ of Corti send acoustic information to the brain through synapses with peripheral afferent neurons. In return, feedback provided by efferent neurons located in the brainstem and projecting to the cochlea modulates that afferent activity, such as amplification, protection against acoustic injury and age-related hearing loss，while the molecular mechanisms remain for the most part unknow. The main transmitter of MOC efferents is acetylcholine, which is accounted for by the activation of Ca2+ -permeable postsynaptic α 9α 10 nicotinic receptors coupled to the opening of hyperpolarizing Ca2+ -activated small-conductance type 2 (SK2) K+ channels. While our recent studies suggested that BK current mediated by α 9nAChR also involve in this effect supporting by grants from National Nature Science Foundation of China (Nos. 81400462). Meanwhile, we confirmed the expression of m2AChRs at MOC terminals contacting the hair cells by immunofluorescent analysis. According to the results of above, we put forward the hypothesis that activation of presynaptic m2AChR may regulate synaptic transmission at mammalian medial olivocochlear(MOC)–hair cell synapses. Moreover, just before the onset of hearing, activation of presynaptic m2AChR enhances synaptic transmission at mammalian inhibitory cholinergic olivocochlear–hair cell synapses. After the onset of hearing, m2AChR inhibits synaptic transmission efferent at mammalian inhibitory cholinergic olivocochlear–hair cell synapses in the developing rat cochlea. However, the molecular mechanism is still subtler. In this study, the aim is to clarify the molecular mechanism of presynaptic m2AChR dual regulate synaptic Transmission at MOC–Hair Cell Synapses, and provide the theoretical basis for hearing form and protection.

哺乳动物耳蜗传出神经对听觉具有重要调节作用，包括听觉放大作用、预防噪声性聋及延缓老年性聋，产生作用的分子机制尚未阐明。传统观点认为是传出神经神经末梢（MOC）释放乙酰胆碱（ACh）通过外毛细胞上α9AChR介导SK2电流起作用。在国家自然科学基金青年基金的资助下，我们最新研究发现外毛细胞上α9AChR介导BK电流也参与了作用，同时我们新发现在MOC—毛细胞突触前膜上m2AChR有表达，根据这个结果我们提出了假设：m2AChR在MOC—毛细胞突触前膜上对自身递质释放可能有调节作用。运用膜片钳技术，进一步研究发现听觉尚未形成前其对自身神经递质释放具有正反馈调节作用，而在听觉形成后具有负反馈调节作用，然而产生该双重调节作用机制尚不清楚。本项目旨在揭示听觉发育过程中m2AChR在MOC—毛细胞突触前膜上对神经递质释放的调控机制，为揭示哺乳动物耳蜗传出神经在听觉发育和听力保护作用奠定基础。

耳蜗是哺乳动物获取外界声音的唯一外周感受器，其柯蒂氏器上机械敏感性的内毛细胞感知外界声音传入中枢。同时脑干上橄榄复合体发出传出神经纤维投射到耳蜗，通过神经递质的释放对听觉产生重要调节作用，主要包括对听觉信号放大作用、调控听觉的频率范围、帮助在背景噪声中识别听觉信号及在噪声刺激中起保护毛细胞作用。目前公认，乙酰胆碱（ACh）是耳蜗传出神经系统最重要的神经递质，然而其释放是如何受到调控的呢？近年来我们免疫荧光染色实验发现耳蜗外毛细胞核下方m2AChR免疫反应阳性，进一步双染法发现与突触素（传出神经末梢特异性的标记物）免疫阳性斑块完全重合，而与毛细胞胞体、传入神经纤维不重合。我提出了以下假设：m2AChR表达于耳蜗外周传出神经系统的内侧橄榄耳蜗传出神经末梢突触前膜上，可能对神经递质释放产生作用？申请到了国家自然基金面上项目(81771005)。在国家自然科学基金的资助下，我们主要做了以下研究：1.Western blotting和PCR研究证实在耳蜗柯蒂斯器上m2AChR有表达；2.免疫荧光染色形态学研究发现m2AChR表达于传出神经末梢突触前膜上，而毛细胞及传入神经末梢上无表达；3.电生理学研究在听觉形成之后（P14），MOC-外毛细胞突触前膜上m2AChR可能通过L型钙通道通路抑制了自身神经递质的释放，起到了负反馈调节作用；4.电生理学研究在听觉形成之前（P10），MOC-内毛细胞突触前膜上m2AChR促进了自身神经递质的释放，起到了正反馈调节作用；5.免疫荧光染色形态学研究发现在耳蜗初级传入神经元即螺旋神经节上，奇数型胆碱能受体（m1,3,5 AChR）在螺旋神经节神经元上表达，而偶数型胆碱能受体（m2,4 AChR）表达在包裹神经元周围的胶质细胞上。更为有趣的是m1AChR主要表达在II型传入神经元上，而m3,5AChR主要表达在I型传入神经元上。通过以上发现我们得到在耳蜗传出神经末梢上m2AChR对神经递质释放存在调节作用，同时提出了有意义的问题：奇数型胆碱能受体是否对听觉传入神经纤维具有调节作用？其具体机制需要我们进一步深入研究。