钙泵Cav1.3(L-type ɑ1D)和PMCA2的耳蜗听觉机制及在老年性聋发病中的作用

Cav1.3 (L-type ɑ1D) and PMCA2 are calcium ion channels, which distributed in the cochlea, There are may to maintain cochlear hair cells and lymphatic calcium gradient within the stability and mechanical electrical signal conduction and hearing. Presbycusis is an age-related hearing loss of the role of various factors, the early research found Cav1.3 (L-type ɑ1D) and PMCA2 role are involved in auditory mechanisms espectively, them are also associated with the onset of age-related deafness. We Intends to adopt different genotype mice (L–type ɑ1D+/-；PMCA2+/-；L-type ɑ1D+/-/L-type ɑ1D+/-；PMCA2+/-/PMCA2+ /- and L-type ɑ1D+/-/PMCA2+/-) mice as experimental object, establish animal model of presbycusis using auditory physiology, cell culture, molecular biology, Calcium microelectrode detection technology, mmunofluorescence electron microscope and laser scanning confocal microscope, hairy cell culture techniques and the methods of ion channels patchclamp technique research Cav1.3 (L-type ɑ1D) and PMCA2 function and the change of the age-related deafness in the cochlea, in order to reveal preliminarily Cav1.3 (L-type ɑ1D) and PMCA2 in auditory mechanisms and the pathogenic role of presbycusis.

Cav1.3（L-type ɑ1D）和PMCA2是分布于耳蜗的钙离子通道，对于维护毛细胞和内淋巴钙离子梯度稳定和机械电信号传导及听力至关重要。老年性聋是多因素作用的年龄相关听力损失，我们多年研究分别发现Cav1.3（L-type ɑ1D）和PMCA2在听觉中的重要作用，发现其与老年性聋发病明确相关。拟采用不同基因型小鼠（L-type ɑ1D+/-、PMCA2+/-L和L-type ɑ1D+/-/ PMCA2+/-）小鼠作为实验对象，建立动物模型，利用听觉生理、细胞培养、分子生物学、Ca2+微电极检测技术、免疫荧光电镜和激光扫描共聚焦显微镜实验、毛细胞分离培养技术和离子通道膜片钳技术等方法研究Cav1.3（L-type ɑ1D）和PMCA2在耳蜗中的功能和年龄相关性聋的变化，以期初步揭示耳蜗Cav1.3（L-type ɑ1D）和PMCA2在听觉机制及老年性聋中的致病作用。

我国进入老年社会而老年性聋是严重影响大众生活质量的常见疾病，其发病机制复杂未明，而钙离子通道在听觉生理中起着关键作用，前期研究发现钙通道与老年性聋的发病密切相关，本课题研究通过探究CaV1.3钙离子通道蛋白在不同年龄阶段C57BL/6J雄性小鼠中听觉通路中的表达情况，发现CaV1.3钙离子通道蛋白在耳蜗中的表达随着年龄的增长呈逐渐下降的趋势。本研究成功构建了CaV1.3敲除的稳转HEI-OC1细胞株，建立了成熟的H2O2细胞衰老诱导模型，利用体外细胞相关实验发现，经H2O2诱导细胞凋亡后，与野生型HEI-OC1相比，CaV1.3KO型HEI-OC1细胞对H2O2衰老诱导的易感性明显增强，并伴随细胞增殖停滞和S期阻滞显著增多，这表明CaV1.3表达下调或敲除会导致毛细胞对ROS的损伤易感性增强。体外实验结果进一步验证CaV1.3敲降本身不会导致毛细胞损失，而CaV1.3的下调可加重衰老诱导后毛细胞缺失，进而加剧听力受损。本课题研究进一步探究了CaV1.3下调促进毛细胞衰老的具体作用机制，结果发现CaV1.3敲除诱导ROS上调部分原因是细胞内钙离子的减少，CaV1.3敲除引起细胞内钙离子浓度减少，随后导致毛细胞线粒体复合物I来源的ROS灭活减少，最终导致细胞内ROS增加而促进衰老。CaV1.3敲降加重了衰老诱导后毛细胞的丢失，从而促进年龄相关性听力损失。.本研究首次揭示听觉通路细胞中表达的CaV1.3可以在氧化应激过程中发挥保护作用，衰老过程中耳蜗CaV1.3表达下调，增加了毛细胞线粒体复合物I来源的ROS，从而促进年龄相关性听力损失，本课题的研究发现揭示了钙离子通道CaV1.3在老年性聋发病机制中的关键作用，也为预防和减缓老年性聋的发展提供了潜在的方向及靶点。