听觉发育阶段毛细胞钠离子通道调控机制研究

This application program based on the previous research, proposed using electrophysiological recording, molecular biology, immunohistochemical and so on, combined with computational biology methods, aiming at academic frontier suspected problems such as molecular structural characteristics of HCs VGSCs，dynamic expression of VGSCs subtype, spontaneously activity regulated by sodium current and so on. To study specific molecular and cellular mechanisms of sodium channels participating in regulating spontaneous activity, further explore mechanism of spontaneous activity shaping and the influence on development of nervous circuit system. Attempt to expand the physiological view of hearing formation and provide new ideas for recovery after hearing damage.

本申请项目立足前期研究基础，拟运用电生理记录、分子生物学、免疫组化等，结合计算生物学手段，针对毛细胞电压门控钠通道（Voltage-gated sodium channel）分子结构特征、亚型动态定位表达、钠电流调控HCs自发活性等学术前沿疑题，着力研究特定耳蜗型钠通道主导及参与调控听觉毛细胞自发活性的细胞及分子机制，深入解析耳蜗自发电活动形成机制及其对神经环路发育的影响，拓展听觉形成的生理视野，为听觉损伤恢复提供新思路。

听觉发育期, 起源于内耳毛细胞的自发性电活动精细调控听觉信息处理神经回路成熟。积累资料提示，毛细胞自发动作电位由 Cav1.3介导的内向钙电流、外向延迟整流钾电流和小电导Ca2+ 激活钾电流协同调控，作为动作电位上升相主要贡献者的电压门控钠通道（VGSCs）鲜被关注。本项目综合运用了细胞分子生物学、电生理学、药理学等多学科交叉方法，探讨了发育期内耳毛细胞VGSCs的分子特质、表达模式、门控特性及生理功能调控机制。. 本项目初步研究成果揭示了听觉发育期内耳感觉上皮表达九种已知VGSCs亚型（Nav1.1-1.9），序列比对分析发现7个 VGSC亚型α亚基编码序列经历转录后调控修饰产生一系列在 VGSC各功能区域呈散发性的突变位点，形成了结构多样性的亚型变体，被命名为耳蜗型钠通道（CbmNav1.x）。内毛细胞（IHCs）与外毛细胞（OHCs）的VGSCs亚型组合表达模式相同，IHCs与OHCs的九种VGSC亚型α亚基表达量呈现时程和方位相关性，Nav1,7被推测是毛细胞钠电流的主要贡献者。耳蜗型钠通道变体（CbmNav1.7a与CbmNav1.7b）的功能鉴定揭示了一个由U-to-C RNA编辑介导的新型Nav1.7“功能丧失”突变。与野生型Nav1.7比较，CbmNav1.7a(C934) 的功能漂移，四个位点氨基酸残基替换/缺失以单独或组合方式调节通道动力学特性，致使通道适于在阈值下膜电位开放，调控自发性电活动。IHCs钠电流减小到达动作电位阈值的时间、增加发放频率。结果清晰地提示，在体情况下，发育期IHCs钠电流通过调整自发电活动频率，调节神经递质量子释放速率，参与听觉发育调控。本项目结果为深入理解自发活动调控听觉发育提供了新的参考资料。