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听觉恢复的噪音聋鼠

发布时间:2018-05-16

/使用先进的工具来促进小鼠耳朵中关键蛋白质的产生,一组科学家已恢复了部分由噪音引起的小鼠听力。 /

通过证明称为NT3的蛋白质在维持耳朵与大脑之间的通信中的重要性,这些新发现为人类的研究铺平了道路,这可以改善由噪音暴露和正常老化引起的听力损失的治疗。

在在线期刊eLife的一篇新论文中,来自密歇根大学医学院Kresge听力研究所和哈佛大学的研究小组报告了他们的工作成果,以了解NT3在内耳中的作用以及NT3产量增加对听力的影响噪音暴露后。

他们的工作也说明了传统上被认为是耳脑连接的“支持者”的细胞的关键作用。被称为支持细胞,它们为听力系统的“星星”形成了物理基础:耳朵中的毛细胞与直接与向大脑传递声音信号的神经相互作用。这项新研究确定了这些支持细胞与它们产生的NT3分子的关键作用。

研究人员证实,NT3对人体毛细胞和神经细胞之间形成和维持关系的能力至关重要。这种特殊类型的连接称为带状突触,允许在两种类型的单元之间的微小间隙中来回传输信号的超快速通信。

“由于带状突触受损导致的听力损失显然是一个非常普遍和具有挑战性的问题,无论是由于噪音还是正常老化引起的,”领导该团队并指导U-M研究所的Gabriel Corfas博士说。 “我们15年前开始这项工作来回答关于内耳的非常基本的问题,现在我们已经能够在部分嘈杂声之后恢复听力,这是人们常见的问题。这是非常令人兴奋。”

研究人员利用特殊的基因技术,使得一些小鼠在暴露于足够大的噪声以减少听力后,可以在内耳特定区域的细胞中产生额外的NT3。额外的NT3小鼠恢复了比对照小鼠更好的听力能力。

现在,Corfas说,他的团队将探索NT3在人类耳中的作用,并寻找可能促进NT3作用或生产的药物。虽然这种药物在人体内的使用可能需要几年时间,但新的发现为他们提供了一个特定的追求目标。

U-M耳鼻咽喉科教授兼副主席Corfas与他的前机构哈佛大学的第一作者万国强博士,玛丽亚E·戈麦斯卡萨蒂博士和其他人一起研究这项研究。一些作者现在在Corfas的新U-M实验室工作。他们着手研究带状突触(仅在耳朵和眼睛中形成)以及哪些分子对其形成和维护非常重要。

任何在拥挤的房间里遇到问题的人都会感受到减少的带状突触的效果。那么在去过一场大型音乐会之后,任何人都会经历暂时的听力下降。由噪音引起的损伤 - 在一生或仅仅一个晚上 - 降低了毛细胞通过与神经细胞的带状突触连接与大脑交谈的能力。

有针对性的遗传学使发现成为可能

在确定内耳支持细胞提供NT3后,研究小组转而采用了一种称为条件基因重组的技术,以了解如果他们通过支持细胞促进NT3产生会发生什么。该方法允许科学家通过给予一定剂量的药物来激活特定细胞中的基因,从而触发细胞“读取”插入到其中的基因的额外拷贝。对于这项研究,科学家们将额外的NT3基因仅激活到内耳的支持细胞中。

这些基因直到科学家们希望他们 - 在他们将小鼠暴露在噪声之前或之后才开启。科学家们通过给予一定剂量的他莫昔芬来打开NT3基因,从而触发支持细胞制造更多的蛋白质。在这一步之前和之后,他们使用一种称为听性脑干反应或ABR的方法来测试小鼠的听力 - 这与人类使用的相同。

结果:具有额外NT3的小鼠在两周的时间内恢复了听力,并且能够比没有额外NT3产生的小鼠听得更好。科学家们对另一种神经细胞生长因子或称为BDNF的神经营养因子也进行了相同的处理,但是在听力上没有发现同样的效应。

下一步

现在NT3在制造和维持带状突触方面的作用已经变得清晰,Corfas说下一个挑战是在人耳中研究它,并寻找可以像NT3一样工作的药物。考夫斯考虑到一些候选药物,并希望与业界合作寻找其他人。

他说,通过人类基因治疗来提高NT3产量也是一种选择,但是基于药物的方法会更简单,并且只要恢复听力就可以进行管理。

Corfas指出,研究中的小鼠并未完全失明,因此目前还不知道提高NT3活性是否能够恢复完全丧失的听力。他还指出,这项研究可能对神经细胞连接丢失的其他疾病有影响 - 称为神经退行性疾病。 “这将支持细胞带入聚光灯下,并开始显示它们对神经连接的可塑性,发育和维护有多大贡献,”他说。

除了现在在阿根廷工作的Corfas,Wan和Gómez-Casati之外,这项研究由Angelica R. Gigliello和M. Charles Liberman博士完成。马萨诸塞州眼耳医院伊顿 - 皮博迪实验室主任。该研究得到了国家耳聋和其他传播障碍研究所(DC004820,DC005209)和美国国立卫生研究院下属的Eunice Kennedy Shriver国家儿童健康和人类发展研究所(HD18655)的支持,健康基金会。

发表:国国万等人,“神经营养因子-3调节耳蜗中的带状突触密度并诱导听觉创伤后的突触再生”,eLife,2014; DOI:10.7554 / eLife.03564

来源:密歇根大学医疗系统

图片:Corfas实验室 - 密歇根大学