调控Wnt/β-catenin信号通路对耳蜗毛细胞保护作用及其机制研究

Given that hair cells are extremely vulnerable to various kinds of ototoxic insults like noise, drugs and infections, effective protection of hair cells and investigation of the mechanism are particularly important for prevention for sensorineural hearing loss. Wnt/β-catenin signalingplays an important role in cell differentiation, cell survival, and injury recovery process in many tissues. Our preliminary experimentssuggested that Wnt/β-cateninsignaling mightregulate cell survival of cochlear hair cells. This subject aimed to explore the protective effects and its mechanism of Wnt/β-catenin signaling during hair cell damage process. Based on our preliminary results, we will explore the protective effects of Wnt/β-catenin signaling on cochlear hair cells against neomycin damage by using transgenic knockout and overexpression mice, agonist and antagonist of Wnt/β-catenin signaling respectively. Hair cell purification will be performed by flow cytometry cell sorting.High -throughput RNA sequencing (RNA-Seq) method will be applied for whole genomic analysis of hair cells to identify the relative differentially expressed genes and their function as well as their communication networks.

噪声、药物、感染等因素均可造成内耳毛细胞损伤和永久性听力障碍，有效的毛细胞保护及其机制研究在感音神经性聋的防治中尤为重要。Wnt/β-catenin信号通路在器官发育、细胞分化和损伤修复过程中发挥重要作用。我们既往研究提示，Wnt/β-catenin信号通路可能调控耳蜗毛细胞的存活和对耳毒性药物的敏感性。本项目在前期工作基础上，研究Wnt/β-catenin信号通路对耳蜗毛细胞的保护作用及其机制。采用β-catenin转基因敲除和高表达小鼠，结合Wnt/β-catenin信号通路的抑制剂和激动剂，下调和上调Wnt/β-catenin信号水平，研究其在小鼠活体耳聋模型和体外毛细胞损伤模型中的保护作用；采用流式细胞分选技术纯化毛细胞，应用高通量转录组测序技术，筛选及鉴定相关的差异基因及其调控网络，并对表达差异基因进行功能鉴定，揭示Wnt/β-catenin信号通路对毛细胞保护作用的分子机制。

其机制研究在感音神经性聋的防治中尤为重要。本项目在前期工作基础上，研究Wnt/β-catenin 信号通路对耳蜗毛细胞的保护作用及其机制。采用β-catenin转基因敲除和高表达小鼠，结合 Wnt/β-catenin信号通路的抑制剂和激动剂，下调和上调Wnt/β-catenin信号水平，研究其在 小鼠活体耳聋模型和体外毛细胞损伤模型中的保护作用。研究结果显示：1）、激活毛细胞内的Wnt信号通路可以在新霉素损伤毛细胞时提供保护作用；2）、毛细胞中上调的Wnt信号可以通过降低细胞内的氧化水平起到保护毛细胞的作用。毛细胞内低水平的Wnt信号对毛细胞的存活和听力功能具有正调控作用。在毛细胞内过表达β-catenin可以抑制促凋亡因子Foxo3的转录水平同时Foxo3下游促凋亡基因Bim转录水平下降，Foxo3上游Sgk1激酶转录水平上调，共同的结果使得细胞内处于活性状态的Foxo3含量下降，另外活化的Wnt信号通路上调细胞内抗氧化物酶的转录水平，一方面活化的Foxo3在细胞内含量降低，减少超氧化物的产生，另一方面抗氧化物酶的表达上升增加了超氧化物的清除，两者共同作用使细胞内保持低水平的氧化环境，综上所述上调的Wnt信号通路在新霉素损伤情况下通过降低细胞内活性氧的水平保护毛细胞。另外，我们研究了Nfatc4基因在小鼠耳蜗毛细胞损伤过程中的作用及机制，发现Nfatc4在耳蜗毛细胞中表达，耳蜗毛细胞受损时，Nfatc4蛋白发生核转位，激活Tnf信号，介导毛细胞凋亡。Nfatc4缺失通过抑制Tnf凋亡信号通路发挥毛细胞保护作用。这些研究为感音神经性聋的防治提供了新的靶点和实验依据。.在本项目支持下，我们培养博士研究生2名，发表SCI论文7篇，其中影响因子大于5的一篇。