小眼畸形相关转录因子Mitf在耳蜗血管纹发育及听觉形成中的功能

As a transcription factor, Mitf regulates cell differentiations , such as melanocytes, retinal pigment epithelial cells (RPE) from the optic cup and many types of bone marrow-derived cells. Mitf is specifically expressed in melanocytes in cochlear stria vascularis, and regulates their migration and differentiation during development. In human, the Waardenburg type 2 syndrome and severe type Tietz syndrome is caused by mutations in MITF gene, showed sensorineural deafness. But it is not clear why Mitf gene mutation can cause deafness. In this study, we aim to elucidate the function of Mitf in the auditory system by using Rong-Chang pigs as the animal model, which shows natural mutation in Mitf gene. The morphological and electrophysiological characteristics of the scochlear tria vascularis, as well as the expression of Mitf will be examined in different embryonic and postnatal stages comparatively. This study will lead to further understanding of Mitf in the development of the stria vascularis and hearing, which gives the key base data of human WS2.

转录因子Mitf调控着黑色素细胞、视杯来源的视网膜色素上皮细胞以及许多骨髓来源细胞的分化。在耳蜗内，Mitf特异性表达在血管纹黑色素细胞，并在耳蜗发育过程中对血管纹黑色素细胞的迁移与分化起到关键作用。Mitf基因突变常导致人类Waardenburg 综合症2型和Tietz 综合症，主要表现为不同程度的感音神经性耳聋，但Mitf基因在耳蜗血管纹发育及听觉形成中的作用机制还不明确。本研究以新发现的Mitf基因突变耳聋荣昌猪为动物模型，利用形态学、电生理、基因检测等手段，针对耳蜗血管纹形态、听功能、基因表达调控等方面，对胚胎到生后各发育阶段的突变型和野生型动物进行对比分析，明确Mitf对耳蜗血管纹黑色素细胞发生作用的关键时间点和影响机制，寻求人类Mitf异常导致WS2的原因，为临床治疗提供基础数据。

人类的Waardenburg综合征是一种以听觉-色素异常为特点的常染色体显性遗传疾病，占先天性耳聋的2%。按临床特征和遗传标准共分为四种亚型。其中Waardenburg综合征2A型及其严重类型Tietz综合征是由MITF-M基因突变引起的，表现为感音神经性耳聋、虹膜异色和白色额发。尽管大量研究已经证明Mitf-M基因突变将导致神经嵴来源的黑色素细胞缺失，最终产生耳聋等症状，但是Mitf基因对听觉系统的作用及其分子病理机制至今未明。因此，仔细研究此亚型Mitf基因的结构和功能对于耳聋的基因诊断和分子病理机制研究是很重要的。本研究通过建立正常荣昌猪内耳解剖、手术方式以及形态、听功能数据库，发现猪的内耳和人类及其他动物相比在功能和形态上既具有相似性又存在差异，为下一步研究白化耳聋荣昌猪奠定了基础；通过对白化耳聋荣昌猪进行家系构建和基因分析，确定精确的致病基因为Mitf-M基因，使得此耳聋动物家系遗传背景清楚，可以作为耳聋疾病的大型哺乳动物模型应用于耳科领域的研究；利用从胚胎到出生后不同发育阶段的自发突变型白化荣昌猪（Mitf-/-）和正常野生型荣昌猪（Mitf+/+）内耳形态学和听功能的比较分析，发现白化荣昌猪的耳聋是由Mitf-M基因突变导致内耳血管纹病理变化引起的，最终引发血管纹中间细胞消失，内耳钾离子浓度和耳蜗内电位的变化，导致ABR异常，听功能丧失，阐述了Mitf-M基因突变引发耳聋的病理机制。使我们进一步明确了胚胎发育过程中Mitf-M对血管纹和黑色素细胞发生作用的关键时间点和变化规律。为研究人类Waardenburg综合征2A型感音神经性耳聋的早期基因干预治疗、人工听力重建、毛细胞再生等提供了重要的基础数据，为人类Waardenburg综合征2A型耳聋的研究提供了理想的大型哺乳动物模型。.本研究的重要结果及其意义：.1. 首次报道了正常荣昌猪内耳超微结构；.2. 首次发现了白化荣昌猪的耳聋表型与人类Waardenburg综合征2A型Mitf-M基因突变导致的耳聋表型一致；.3. 首次报道了Mitf-M基因突变与白化荣昌猪内耳血管纹病理变化的关系；.4. 揭示了Waardenburg综合征2A型发病的分子病理机制。