石敏于寧丁大雄文藝楊風(fēng)波胡一勇,李興啟呂萍*

1川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院耳鼻咽喉科(南充637000)

2中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科醫(yī)學(xué)部，國(guó)家耳鼻咽喉疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心聾病教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，聾病防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京100853）

耳聾是人類(lèi)的常見(jiàn)疾病，據(jù)第二次全國(guó)殘疾人抽樣調(diào)查結(jié)果顯示我國(guó)有聽(tīng)力障礙者約2000萬(wàn)，占?xì)埣踩丝倲?shù)的25%，位居各類(lèi)殘疾之首[1]。而聽(tīng)覺(jué)形成的起點(diǎn)位于耳蝸，在耳蝸中，外毛細(xì)胞(outer hair cells,OHCs)的電活動(dòng)起著對(duì)聲音刺激進(jìn)行主動(dòng)放大的作用[2]。OHC這種高度敏感的功能需要一個(gè)極其有利的微環(huán)境，而現(xiàn)在越來(lái)越多的研究認(rèn)為OHC周?chē)闹С旨?xì)胞可以提供這個(gè)精細(xì)的微環(huán)境，同時(shí)維持Corti器的離子平衡。除了既往認(rèn)為這些支持細(xì)胞僅僅起到支撐毛細(xì)胞、維持基底膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用上Smith等人[3]更加深入的研究了Hensen細(xì)胞在耳蝸功能的調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。Smith首先測(cè)量并報(bào)道了內(nèi)淋巴液中K+濃度超過(guò)了150 mM，耳蝸中鉀離子循環(huán)的形成主要是由于高K+可以通過(guò)外毛細(xì)胞及支持細(xì)胞之間的縫隙連接到達(dá)內(nèi)淋巴[4]。既往對(duì)鉀離子循環(huán)主要側(cè)重于研究血管紋細(xì)胞的作用，而有關(guān)支持細(xì)胞的作用研究甚少，尤其是Hensen細(xì)胞在鉀離子循環(huán)中的作用。本文回顧Hensen細(xì)胞的最新研究成果，對(duì)Hensen細(xì)胞調(diào)節(jié)耳蝸K+循環(huán)中扮演的角色以及Hensen細(xì)胞在內(nèi)耳疾病發(fā)生和發(fā)展的理論與實(shí)踐做一綜述，以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)Hensen細(xì)胞在耳蝸中的重要作用。

1 Hensen細(xì)胞在K+循環(huán)中的重要作用

目前認(rèn)為，耳蝸內(nèi)淋巴的高K+濃度是由血管紋邊緣細(xì)胞產(chǎn)生[5]，當(dāng)毛細(xì)胞受到聲音刺激時(shí)，可將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，毛細(xì)胞的機(jī)械電活動(dòng)使鉀離子外流，因此在毛細(xì)胞附近的蓄積的大量鉀離子可經(jīng)多種不同途徑循環(huán)進(jìn)入內(nèi)淋巴，但目前關(guān)于這些可能的循環(huán)通路還未得到足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)支持。根據(jù)多年研究，有學(xué)者認(rèn)為支持細(xì)胞可能在維持鉀離子循環(huán)中扮演著非常重要的角色，因?yàn)榻?jīng)測(cè)試淋巴流動(dòng)電流提示，內(nèi)淋巴中的高鉀離子最終可經(jīng)螺旋韌帶進(jìn)入血管紋[6,7]，再由血管紋分泌至內(nèi)淋巴中。哺乳動(dòng)物Corti器中主要的支持細(xì)胞群包括Hensen細(xì)胞和Deiters細(xì)胞，它們位于靠近外毛細(xì)胞外排的基底膜上，并通過(guò)縫隙連接相連，從而形成胞質(zhì)合胞體，提供離子和代謝連接[8,9]。此外，Alexander[10]指出Hensen細(xì)胞可以緩沖外毛細(xì)胞附近蓄積的鉀離子，并為毛細(xì)胞附近高鉀離子向螺旋韌帶轉(zhuǎn)運(yùn)提供通路[11]。Hensen細(xì)胞的鉀離子緩沖功能對(duì)聽(tīng)功能很重要，因?yàn)镵+代表著內(nèi)淋巴中的主要陽(yáng)離子，也是感覺(jué)傳導(dǎo)的主要電荷載體。而這一鉀離子緩沖功能涉及到K+通道外向整流[12,13]以及支持細(xì)胞間的縫隙連接耦合[8,14,15]。Alexander[10]利用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)ATP的缺失可導(dǎo)致耳蝸中Hensen細(xì)胞縫隙連接解耦，由此提出了一種假說(shuō)，細(xì)胞內(nèi)ATP使對(duì)ATP敏感的內(nèi)向整流性鉀通道（Inwardly rectifying K+channels,Kir通道）處于封閉狀態(tài)，從而維持Hensen細(xì)胞的縫隙連接耦合。而在豚鼠耳蝸組織免疫熒光染色進(jìn)一步首次顯示了ATP敏感的Kir通道亞單位Kir6.1和其受體（Subunits Receptor1,SUR1）在Hensen細(xì)胞中的表達(dá)，支持了上述假說(shuō)。所以我們可以推測(cè)ATP敏感的Kir通道作為Hensen細(xì)胞縫隙連接偶聯(lián)的調(diào)節(jié)因子，很有可能是支持細(xì)胞代謝狀態(tài)與Corti器鉀離子循環(huán)之間的生理聯(lián)系。

縫隙連接是細(xì)胞間進(jìn)行直接信息物質(zhì)交換的通道，允許代謝物、離子和小信號(hào)分子與鄰近細(xì)胞交換，縫隙連接通道是由連接子半膜形成的，連接子半膜與相鄰膜上的連接子連接。每個(gè)連接子由連接蛋白(Cx)的六聚體組裝而成[16]。目前已在小鼠基因組中發(fā)現(xiàn)19個(gè)Cx基因，在人類(lèi)基因組中發(fā)現(xiàn)20個(gè)Cx基因，分別在不同的細(xì)胞類(lèi)型中特異表達(dá)和調(diào)控[17]。于飛[18]等人指出GJB2基因突變可使產(chǎn)生的縫隙連接蛋白缺乏正常功能，而缺乏正常功能的縫隙連接蛋白可降低細(xì)胞間縫隙連接通透性，從而無(wú)法正常開(kāi)啟連接通道，導(dǎo)致細(xì)胞間信息的傳遞受阻或紊亂，這將嚴(yán)重影響鉀離子的循環(huán)，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的聽(tīng)力下降。Blodow[16]等人的實(shí)驗(yàn)是首次研究了鈣調(diào)素拮抗劑對(duì)單個(gè)Hensen細(xì)胞縫隙連接耦合的影響。Blodow采用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)，進(jìn)一步分析了鈣調(diào)素(CaM)拮抗劑W7、三氟哌啶(TFP)和鈣調(diào)素抑制肽對(duì)Corti器官Hensen細(xì)胞縫隙連接偶聯(lián)的影響，在umol范圍內(nèi)加入常規(guī)CaM拮抗劑W7和TFP，延遲數(shù)分鐘后，縫隙連接電導(dǎo)率迅速呈劑量依賴(lài)性下降，而鈣離子濃度無(wú)明顯變化。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，W7和TFP在鈣離子濃度不變的情況下可以誘導(dǎo)Hensen細(xì)胞縫隙連接解耦。另有研究發(fā)現(xiàn)，聽(tīng)覺(jué)創(chuàng)傷實(shí)際上降低了耳蝸中CaM的表達(dá)[19]，所以我們有理由推測(cè)，相應(yīng)的CaM依賴(lài)性縫隙連接耦合的降低削弱了Hensen細(xì)胞在鉀離子循環(huán)中的功能作用。然而，通過(guò)直接與Hensen細(xì)胞的主要縫隙連接蛋白結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)CaM依賴(lài)門(mén)控的明確證據(jù)仍未找到。目前，有關(guān)CaM與鈣離子調(diào)控耳蝸Hensen細(xì)胞縫隙連接電導(dǎo)進(jìn)而調(diào)控鉀離子循環(huán)的分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

耳蝸內(nèi)的支持細(xì)胞為毛細(xì)胞提供物質(zhì)支持和營(yíng)養(yǎng)，在維持耳蝸離子穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用[20,21]。ATP是一種重要的細(xì)胞外信號(hào)分子，可以激活嘌呤能(P2)受體，產(chǎn)生內(nèi)向的陽(yáng)離子電流，提高內(nèi)外毛細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，從而改變聲音轉(zhuǎn)導(dǎo)和神經(jīng)傳遞[22-26]。P2受體有兩個(gè)亞群:ATP門(mén)控的電離能(P2X)受體和G蛋白偶聯(lián)的偏代謝能(P2Y)受體，P2X和P2Y受體均在耳蝸支持細(xì)胞中表達(dá)[27-29]。Zhu等人[30]研究發(fā)現(xiàn)ATP可以通過(guò)激活P2X受體介導(dǎo)耳蝸支持細(xì)胞鉀離子的吸收和循環(huán)，在耳蝸離子動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。根據(jù)以上眾多學(xué)者研究我們可以推測(cè)，在聲音刺激時(shí)，毛細(xì)胞受到了機(jī)械刺激，離子通道開(kāi)啟，鉀離子由內(nèi)淋巴進(jìn)入毛細(xì)胞，毛細(xì)胞興奮后將鉀離子排出至組織間隙，再被Hensen細(xì)胞、Deiters細(xì)胞等支持細(xì)胞所攝取，而上述支持細(xì)胞所產(chǎn)生的外向性鉀電流可進(jìn)一步將多余的鉀離子從支持細(xì)胞排出，依次轉(zhuǎn)運(yùn)至螺旋韌帶，最終到達(dá)血管紋，再由血管紋泵入內(nèi)淋巴，從而維持毛細(xì)胞微環(huán)境中鉀離子循環(huán)及其平衡[31-33]。由此可見(jiàn)，Hensen細(xì)胞對(duì)耳蝸微環(huán)境尤其是鉀離子循環(huán)和平衡非常重要。

2 Hensen細(xì)胞維持EP與鉀離子平衡電位的作用

耳蝸蝸內(nèi)直流電位（endocochlear potential），舊稱(chēng)內(nèi)淋巴電位（endolymphatic potential），起源于血管紋。正常耳蝸毛細(xì)胞內(nèi)的靜息電位值大約為-60mV，哺乳動(dòng)物類(lèi)耳蝸的EP大約在+80mV，由此可得出在正常耳蝸毛細(xì)胞纖毛的內(nèi)側(cè)與外側(cè)的絕對(duì)電位差值為+140mV，因此有人把EP比喻為耳蝸的“電源”，一旦EP因血管紋功能障礙而喪失毛細(xì)胞表皮板兩側(cè)的電位差，則所有耳蝸生物電反應(yīng)和聲—電轉(zhuǎn)換功能都將消失[34]。

EP與中階的高鉀離子濃度密切相關(guān)，盡管血管紋是產(chǎn)生EP的結(jié)構(gòu)早有定論，但是具體的機(jī)制還不完全清楚。由于邊緣細(xì)胞上特有的鈉鉀泵的分布，以及邊緣細(xì)胞內(nèi)部有比EP還高的正電位[35]，所以大多學(xué)者認(rèn)為EP的產(chǎn)生和鉀離子的分泌來(lái)源于血管紋邊緣細(xì)胞。而在最新文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)血管紋基底細(xì)胞有一種KCNJ10基因編碼的特殊鉀離子通道[5]，目前認(rèn)為，該通道是產(chǎn)生EP的基礎(chǔ)，邊緣細(xì)胞更多是維持鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)，從而間接幫助基底細(xì)胞產(chǎn)生EP，即邊緣細(xì)胞可通過(guò)從血管紋紋內(nèi)間隙吸收鉀，與此同時(shí)再將鉀離子分泌入內(nèi)淋巴，從而協(xié)同基底細(xì)胞共同維持紋內(nèi)間隙中的低鉀濃度[36]。其主要理論依據(jù)是因?yàn)镾alt的電生理實(shí)驗(yàn)表明在基底細(xì)胞邊界可產(chǎn)生EP，邊緣細(xì)胞邊界無(wú)EP產(chǎn)生[37]；由于內(nèi)向整流鉀電流與EP對(duì)藥物的敏感性具有相似性，Takeuchi[38]在實(shí)驗(yàn)中證明EP對(duì)鉀離子通道阻滯劑敏感，由此可提示鉀離子通道有直接產(chǎn)生EP的作用。Ando選擇了一種對(duì)EP敏感的鉀離子通道阻滯劑，將該種鉀離子通道阻滯劑作用于KCNJ10鉀離子通道，結(jié)果發(fā)現(xiàn)KCNJ10鉀離子通道僅存在于基底細(xì)胞，并未在邊緣細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)該通道[39]；而Marcus[40]采用基因敲除的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了分布于基底細(xì)胞的KCNJ10鉀離子通道在EP產(chǎn)生中的作用至關(guān)重要；更有趣的是Carlisle[41]研究基因突變的小鼠，發(fā)現(xiàn)當(dāng)抑制血管紋中間細(xì)胞的存活，可以得到EP正向成分消失的結(jié)果，并且發(fā)現(xiàn)基底細(xì)胞與中間細(xì)胞有豐富的間隙連接，中間細(xì)胞缺失的動(dòng)物不能產(chǎn)生EP，進(jìn)而推測(cè)他們可能在功能上是一個(gè)整體。李建雄[42]在實(shí)驗(yàn)中給予鉀通道阻斷劑阻斷鉀電流后，再給予ATP刺激時(shí)在Hensen細(xì)胞上沒(méi)有記錄到內(nèi)向性離子流，證明Hensen細(xì)胞上的電壓依賴(lài)性鉀電流參與了耳蝸中鉀離子循環(huán)。因此內(nèi)淋巴中的高鉀主要來(lái)源于血管紋中基底細(xì)胞、邊緣細(xì)胞等多種細(xì)胞的協(xié)同活動(dòng)，血管紋中多種細(xì)胞的協(xié)同活動(dòng)與耳蝸內(nèi)外毛細(xì)胞、支持細(xì)胞等參與構(gòu)成鉀離子循環(huán)，鉀離子循環(huán)對(duì)于維持內(nèi)外淋巴之間鉀離子的濃度差和維持正常耳蝸功能有著至關(guān)重要的作用[43]。綜上所述，我們基本可以確定鉀電流參與了EP的形成，EP實(shí)際上是鉀離子平衡電位[44,45]。

3 Hensen細(xì)胞與內(nèi)耳疾病

如前所述，Hensen細(xì)胞對(duì)耳蝸鉀離子循環(huán)和平衡非常重要，EP的產(chǎn)生與維持首先需依賴(lài)于血管紋的功能。有實(shí)驗(yàn)證明先天缺失血管紋中間細(xì)胞（或是后天抑制血管紋中間細(xì)胞的存活）可引起EP的降低甚至消失，進(jìn)而造成引出聽(tīng)神經(jīng)復(fù)合動(dòng)作電位（compound action potential,CAP）所必需的聲壓強(qiáng)度閾值的升高，導(dǎo)致重度耳聾[46]。如果血管紋的血液供應(yīng)或者能量代謝被中斷，即中階高鉀離子環(huán)境被破壞，可迅速導(dǎo)致EP下降，毛細(xì)胞表皮板兩側(cè)電勢(shì)差降低，進(jìn)而引起毛細(xì)胞的感受器電位和神經(jīng)元的動(dòng)作電位下降，換言之，EP下降可直接影響耳蝸電位，如微音器電位（cochlear microphonics potential,CM）[5]。一旦內(nèi)耳Hensen細(xì)胞受損，則進(jìn)一步可破壞耳蝸中階內(nèi)鉀離子平衡環(huán)境，耳蝸的“電源”EP受到影響，造成毛細(xì)胞表皮板兩側(cè)的電動(dòng)勢(shì)消失，將導(dǎo)致毛細(xì)胞上的機(jī)械門(mén)控離子通道的活動(dòng)和耳蝸內(nèi)其他電活動(dòng)無(wú)法進(jìn)行，這對(duì)于臨床上很多內(nèi)耳疾病的病理機(jī)制提供了新的理論依據(jù)。

耳蝸在結(jié)構(gòu)以及生理功能方面類(lèi)似于人類(lèi)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的血腦屏障，所以大部分觀點(diǎn)認(rèn)為耳蝸是一種具有免疫特性的器官[47]。如噪聲性耳聾、爆震性耳聾以及藥物性耳聾等，都與耳蝸炎癥反應(yīng)及耳蝸內(nèi)外淋巴液中離子活動(dòng)密切相關(guān)。而其中與Hensen細(xì)胞密切相關(guān)的是參與調(diào)節(jié)耳蝸炎癥反應(yīng)的Annexin蛋白（ANXA1）[48]：ANXA1是一種脂質(zhì)和鈣離子結(jié)合蛋白，且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在豚鼠耳蝸中階（SM）的上皮細(xì)胞中表達(dá)，Kalinec等[48]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)ANXA1在Hensen細(xì)胞的脂滴內(nèi)大量?jī)?chǔ)存，而ANXA1相關(guān)受體FPR2/ALX則廣泛分布于耳蝸上皮。

支持細(xì)胞（包括Hensen細(xì)胞和Deiter細(xì)胞）通過(guò)縫隙連接廣泛連接，這是相鄰細(xì)胞間維持聽(tīng)力功能最重要的通訊通路之一[49,50]。由縫隙連接蛋白β2和β6（分別為GJB2和GJB6）編碼的connexin26（Cx26）和connexin30（Cx30）是耳蝸縫隙連接的主要蛋白亞基，其中GJB2突變是遺傳性感音神經(jīng)性聾最典型的病因[51]。此外，老化過(guò)程被認(rèn)為與活性氧對(duì)線(xiàn)粒體的損傷有關(guān)[52]，而活性氧的產(chǎn)生與支持細(xì)胞間縫隙連接的表達(dá)和功能的改變有關(guān)，并影響連接蛋白的表達(dá)[53]，因此，Cx26可能受到耳蝸支持細(xì)胞間氧化應(yīng)激的影響，從而導(dǎo)致與年齡有關(guān)的聽(tīng)力損失（Age-related hearing loss,ARHL）。

內(nèi)耳疾病中，噪聲性聾與鉀離子和鈣離子關(guān)系密切[49,54]。正常耳蝸功能與耳蝸中鉀離子循環(huán)息息相關(guān)，其中支持細(xì)胞（包括Hensen細(xì)胞和Deiter細(xì)胞）不僅參與維持鉀離子循環(huán)過(guò)程，還具有緩沖Corti器內(nèi)外淋巴中的離子濃度，以及調(diào)制毛細(xì)胞活動(dòng)等重要作用[31]。Chen[55]等人的研究證明，ATP是機(jī)體內(nèi)一種重要的調(diào)質(zhì)，而且可同時(shí)在內(nèi)外淋巴液中表達(dá)，他們發(fā)現(xiàn)在給予豚鼠噪聲暴露時(shí)，耳蝸內(nèi)ATP會(huì)明顯增加，此時(shí)給予ATP受體拮抗劑則可以明顯降低耳蝸毛細(xì)胞對(duì)噪聲刺激的敏感性，從而減輕噪聲引起的聽(tīng)力損失。李建雄[56]在實(shí)驗(yàn)中證明高濃度的ATP可以介導(dǎo)Hensen細(xì)胞產(chǎn)生非選擇性?xún)?nèi)向性離子流，該離子流與鉀通道有非常緊密的聯(lián)系，由此我們可以推測(cè)，當(dāng)機(jī)體受到噪聲的刺激，耳蝸內(nèi)ATP會(huì)明顯增加，而高濃度ATP可以引起Hensen細(xì)胞產(chǎn)生非選擇性?xún)?nèi)向性離子流（主要是鉀電流），從而影響耳蝸鉀離子循環(huán)及耳蝸功能。楊風(fēng)波[57]等人將豚鼠耳蝸Hensen細(xì)胞單獨(dú)分離出來(lái)探究其脂滴的性質(zhì)與分布特點(diǎn)，該實(shí)驗(yàn)提出了一個(gè)假設(shè)：內(nèi)耳毛細(xì)胞實(shí)現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)換能過(guò)程的物質(zhì)基礎(chǔ)是充足的能量供應(yīng)，外毛細(xì)胞可能可以利用Hensen細(xì)胞中的脂類(lèi)物質(zhì)供能，但是有關(guān)Hensen細(xì)胞功能對(duì)內(nèi)耳疾病的影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

綜上所述，近年來(lái)，耳蝸支持細(xì)胞在聽(tīng)覺(jué)功能中的作用成為研究熱點(diǎn)，在最新研究中發(fā)現(xiàn)，Hensen細(xì)胞在內(nèi)耳鉀離子循環(huán)中扮演著重要的角色。眾所周知，EP與中階的高鉀離子濃度密切相關(guān)，一旦鉀離子循環(huán)受阻，可迅速導(dǎo)致EP下降，可見(jiàn)Hensen細(xì)胞對(duì)耳蝸功能的調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用。此外，Hensen細(xì)胞還參與了許多內(nèi)耳疾病機(jī)制的發(fā)生，如噪聲性耳聾、爆震性耳聾等?，F(xiàn)階段有關(guān)Hensen細(xì)胞的研究還較少，進(jìn)一步有關(guān)Hensen細(xì)胞在耳蝸微環(huán)境中的角色的研究將會(huì)為探討耳蝸疾病的發(fā)生機(jī)制提供新的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

致謝

衷心感謝李興啟教授對(duì)本文的悉心指導(dǎo)。