成体后条件性敲除Gata3基因观察其对毛细胞的维持作用(3)

1.2关于毛细胞再生的研究 如果毛细胞受损的话是不可再生的,人耳蜗有内,外毛细胞,内毛细胞大约有3500多个,外毛细胞有12000左右,人的毛细胞受损的


1.2关于毛细胞再生的研究

如果毛细胞受损的话是不可再生的,人耳蜗有内,外毛细胞,内毛细胞大约有3500多个,外毛细胞有12000左右,人的毛细胞受损的话会导致耳聋疾病。人类出生时约有5万个耳蜗毛细胞,细胞数目随着时间的过去、还有疾病和年老而减少,因为毛细胞天生不会再生,如果毛细胞受损或大量凋亡的话,听觉便开始衰退。噪声、耳毒性抗生素和激光等人为刺激可致在体和离体组织内耳毛细胞损伤。损伤后毛细胞的再生和修复在不同种系表现不同。

毛细胞再生就是新生毛细胞不断形成、成熟,代替已衰老死亡的细胞,这种自发性再生现象。鱼和两栖类动物的前庭和耳蜗毛细胞有自发再生现象。但哺乳动物的内耳中只有极少数的前庭毛细胞有自发再生现象。2009年美国研究人员发现,斑马鱼体内的毛细胞能发挥与人类耳蜗内毛细胞类似的作用促进毛细胞再生9-14。

哺乳动物的耳蜗毛细胞没有再生能力。损伤后毛细胞的再生和修复在不同种系表现不同。两栖类的毛细胞生产迅速,l~2周的时间可以替代已经受损的毛细胞。鸟类的毛细胞在损伤后都会具有再生的能力,再生修复的速度慢于两栖类,一般需要3~4周,一旦完成都伴有前庭和听觉功能的恢复。 哺乳动物的毛细胞的再生和修复速度低比鸟类低。离体耳蜗组织培养实验证明,3天新生期大鼠的耳蜗在新霉素损伤后应用视黄酸和胎牛血清,组织中有新生毛细胞形成,说明新生期(3天以内)的哺乳动物耳蜗毛细胞在离体实验中可能有再生修复能力5-15。

日本:在毛细胞再生方面取得了很好的进展,成功的培育出了毛细胞,而且确定了干细胞的具体活动情况。这是一个让人兴奋地突破性发展。同样美国:毛细胞再生有关的分子和遗传学原理,以及如何在毛细胞无法再生的动物身上重复这一过程上面。

随着现代科学技术的发展,很多科学家发现鱼,两栖类动物还有鸟类有毛细胞再生的能力,这个发现给了人们很大的希望。鸟类等低等动物的支持细胞作为毛细胞再生的前提细胞,增殖分化或转分化为毛细胞,并代替已经坏死的细胞,这个细胞对鸟类等低等动物来说非常关键的细胞。可是,在哺乳动物耳蜗前提细胞分化为毛细胞和支持细胞后,毛细胞终身不能再生。科学家们在实验室用干细胞培育诱导出了类似于毛细胞的细胞。理论上如果将干细胞培育成毛细胞,再将这个毛细胞植入到受损的毛细胞再生。

1.3 Gata3

在发育过程中,通过精确的遗传控制产生了高度专业化和复杂的内耳结构,鉴定了许多调节内耳发育的基因。在这些基因中,转录因子,包括Atoh1,Sox2基因(编码一个SRY相关HMG盒转录因子),PAX2(编码配对盒同源转录因子),和POU4F3(编码POU同源结构域转录因子)这些基因突变会导致此后在内耳感觉器官严重发育缺陷。同样,转录因子在内耳神经元发育中起着至关重要的作用。其中,Gata3单倍不足造成人力HDR综合征中,还有甲状旁腺功能减退症,感音神经性耳聋,和肾脏疾病等。Gata3 在耳蜗的发育和听觉系统中具有重要作用。GATA 家族转录因子在进化中非常保守。它们的主要特点是能够通过锌指DNA 结合域与 DNA上的 5’-(A/T)  GATA(A/G)-3’序列结合。脊椎动物共鉴定出 6个Gata3转录因子。Gata1-6,在不同的组织中表达,对细胞命运决定、分化、增殖和运动等均有重要作用。

Gata3 敲除的胚胎在 E12 天左右出现死亡,在这个时期只有部分内耳形态发生。虽然有部分的 Gata3 缺失胚胎能被 L-苯肾上腺素解救但感觉器官的形态异常。用药物解救胚胎,前庭感觉上皮可以产生一定数量的毛细胞,而耳蜗感觉上皮没有感觉细胞分化。条件性敲除 Gata3 后,由于凋亡、少数毛细胞和支持细胞的产生,造成耳蜗管缩短。在感觉器官形成过程中,Gata3缺失会改变耳蜗一些基因的表达模式,导致螺旋神经节细胞(SGNs)也大量缺失。Gata3在内耳发育过程中具有相当重要的作用,尤其是在耳蜗前感觉区域特化、调控 SGNs 存活和 HDR综合征方面。