耳蜗血管纹上皮分泌功能的研究进展

1、耳蜗血管纹上皮分泌功能的研究进展            【关键词】  耳蜗        血管纹（stria vascularis）位于蜗管外侧壁，为代谢活跃的上皮组织， 具有分泌+ 和吸收内淋巴液电解质的功能， 并产生内淋巴正电位。内淋巴中高浓度的+ 聚积及内、 外淋巴液中+ 循环是维持耳蜗功能和内环境稳定的基础。 本文就血管纹上皮细胞的相关酶类和生物活性物质、 离子通道、 + 循环的机理及血管

2、纹上皮分泌功能的研究进展进行综述。    1血管纹的超微结构    血管纹主要包括边缘细胞（marginal cell）、中间细胞（intermediate cell）和基底细胞（basal cell）三种细胞成分，具有各自的结构特征和功能。    1.1边缘细胞： 扫描电镜下见边缘细胞表面呈圆球形， 有许多微绒毛1； 透射电镜下可见胞体下部有许多突起伸至血管纹基底部， 其基底侧细胞膜有很多皱褶，内含大量的线粒体。边缘细胞靠近内淋巴腔， 依其所在部位分为基底层和顶层两部分， 两者与中间细胞之间的连接方式并

3、不相同，边缘细胞基底部形成足样和膨大的突起与周围的中间细胞基底亚型之间存在约150 ?魡大小的特异空间，通过这个特殊的空间来吸收部分+； 而边缘细胞顶端部分形成充满线粒体的初级突起和大量与之相连的次级突起，含有丰富的Na+ /+ -ATP酶的次级突起穿插于血管纹表层之间，经此从中间细胞顶端亚型吸收+，并将+ 分泌到内淋巴。    1.2中间细胞： 构成血管纹上皮层主体， 细胞间不连续地围绕在一起， 包绕毛细胞血管网，中间细胞是一种从神经嵴迁移分化而来的黑色素细胞，与其他两种细胞的突起交错存在。最近有研究者将中间细胞分为基底和顶端两种亚型2, 3，中间细胞的基底亚型

4、形成树叶状的水平突起完全覆盖在基底细胞上，而中间细胞的顶端亚型主要位于血管纹顶端上皮与中间细胞基底亚型之间，并与基底亚型广泛连接，顶端亚型的树突状突起与表层边缘细胞交错存在，这种细胞的作用是从基底亚型细胞吸收未进入基底边缘细胞突起的+。    边缘细胞顶端与基底部突起不同， 同样中间细胞基底亚型与顶端亚型不同， 其差异表明血管纹有两层结构3： 顶层中间细胞和边缘细胞， 基底层中间细胞和边缘细胞。这两层结构说明血管纹基底层与顶层可能具有不同的生理功能， 基底层可能与产生内淋巴电位有关，而顶层具有分泌+ 的功能。    1.3基底细胞：

5、来自于发育过程中的间质细胞， 形成血管纹的基底部， 分隔血管纹与其下方的螺旋韧带。基底细胞并列相接形成紧密连接的整体，在发育过程中，紧密连接的形成与内淋巴电位的产生是相适应的。    在血管纹基底细胞之间及基底细胞与中间细胞、螺旋韧带的纤维细胞之间存在广泛的紧密连接，它们构成一个功能共同体4-6，其中基底细胞起中心作用。边缘细胞的胞膜及基底细胞与边缘细胞的连接处都不存在缝隙连接结构，在功能上与中间细胞-基底细胞-螺旋韧带的纤维细胞这个功能共同体是分开的，每一个边缘细胞都是一个独立的功能体。    耳蜗K+ 再循环通路 

6、60;  1959年， Tasaki报道了血管纹参与内淋巴液的形成和耳蜗中K+ 再循环，近年研究对耳蜗+ 再循环有了深入认识。 K+ 从血管纹边缘细胞朝向内淋巴腔一侧的胞膜分泌进入内淋巴液， 以维持内淋巴中的高+ 状态， 在毛细胞兴奋过程中需消耗+， + 经毛细胞顶部胞膜进入毛细胞内、而经底侧膜钾通道排出， 然后围绕毛细胞的支持细胞摄入由毛细胞排到组织间隙中的+，并通过一系列缝隙连接通道转运到血管纹基底细胞和中间细胞，最后摄入边缘细胞再分泌至内淋巴， 此过程即为耳蜗+ 的再循环7-9。    2.1纤维细胞基底细胞中间细胞：缝隙连接缝隙连接是相邻细胞间在

7、细胞膜上直接联系的通道，允许离子、代谢产物及一些第二信使通过。连接蛋白是组成缝隙连接的蛋白亚单位，其六聚体构成连接子，相邻细胞的两个连接子对接而形成缝隙连接。耳蜗有两种不同的缝隙连接系统，可能是+再循环返回内淋巴的重要通路，参与内耳离子平衡，对液体平衡调节起重要作用。（）耳蜗非感觉上皮细胞缝隙连接系统，由柯替氏器支持细胞延伸到螺旋缘内齿细胞和螺旋韧带突的非感觉上皮细胞的缝隙连接组成。（2）结缔组织细胞缝隙连接系统，包括螺旋韧带纤维细胞、血管纹的基底细胞和中间细胞、骨蜗管内血管纹对侧的间质细胞和螺旋缘纤维细胞的缝隙连接10。已知在哺乳类内耳的某些发育过程中表达6种不同的连接蛋白，而在成年内耳的柯

8、替器、耳蜗侧壁血管纹和螺旋韧带上都主要表达连接蛋白26（Cx26）和连接蛋白30（Cx30）；有人发现Cx31也在纤维细胞中表达， 但尚存争论； Cx43主要只存在于成人耳蜗螺旋韧带的外缘6。Cx26在耳蜗表达于两类细胞，第一类为非感觉上皮细胞，包括内齿细胞、内沟细胞、支持细胞、外沟细胞及螺旋韧带根细胞；第二类为结缔组织细胞，包括螺旋缘和螺旋韧带的各种纤维细胞、血管纹的基底细胞和中间细胞。 Cx26对内耳的形态发育、成熟和功能维持具有重要意义。内淋巴囊水肿时， Cx26在螺旋韧带和血管纹的基底细胞层的表达减少， 说明内耳缝隙连接的表达也受到病理因素的调控。 Cx30在内耳的表达范围与Cx26基

9、本一致。不同的缝隙连接在内耳的表达，提示内耳缝隙连接功能的多样性和不可替代性。在耳蜗中， Cx26和Cx30还可相互组成异型通道，可能是某些离子和/或代谢物选择性通过的功能通道。Cx26和Cx30在耳蜗并不是所有部位共表达，说明两者的同型通道不能替代，都是正常听力所必需10。    缝隙连接提供了细胞间直接通讯的通道。基底细胞与螺旋韧带纤维细胞之间通过缝隙连接将离子经螺旋韧带转运到血管纹细胞，螺旋韧带纤维细胞Na+ / + - ATP酶的活性，可能具有将外淋巴中+ 摄入细胞内的功能，而纤维细胞之间的缝隙连接则形成在细胞内转运+ 的通路，经血管纹下的纤维细胞与血管纹

10、基底细胞、中间细胞进入血管纹边缘细胞。因此，这个缝隙连接结构形成了+ 循环的通路5：从内淋巴经毛细胞到Corti器的外淋巴（Corti淋巴）， 进入支持细胞到螺旋韧带纤维细胞，再到血管纹基底细胞和中间细胞，最后摄入边缘细胞再分泌至内淋巴。这种细胞间通讯就是通过缝隙连接来完成的。血管纹和螺旋韧带的缝隙连接主要由连接蛋白26（Cx26）和连接蛋白30（Cx30）组成6，与其作为从内淋巴到外淋巴循环转运+ 的跨细胞转运通道的作用是相符的, 且可能对维持内淋巴电位具有重要意义11， Cx26基因突变将影响+ 循环和耳蜗内电位而产生听力损害。    2.2中间细胞-边缘细胞

11、： Kir 4.1钾通道、 Na+ K+ ATP酶、碳酸酐酶（CAH）    边缘细胞分泌+ 的机制    在耳蜗K+ 再循环过程中，血管纹边缘细胞分泌K+ 起重要作用。边缘细胞是一种特殊的上皮层，主要功能是分泌+和维持内淋巴高+ 浓度，它可以直接影响+ 的转运。    血管纹边缘细胞分泌+ 的生理机制存在不同假说，内淋巴的+ 分泌依靠一群特殊的离子转运蛋白。已有多方面研究证实，边缘细胞存在多种离子泵和离子通道，参与了+的分泌。    3.1Na+ /+ -ATP酶： 一些组

12、化研究证实，在边缘细胞基底侧细胞膜的皱褶处存在高度活化的Na+ /+ -ATP酶和亚基18，该酶在边缘细胞中的特征性分布与在肾脏远曲小管的分布一样，是为了适应离子主动运输的需要， 边缘细胞基底侧细胞膜的Na+ /+ -ATP酶是一种离子泵，能将+泵入细胞内交换Na+。而+ 再通过边缘细胞内淋巴腔一侧的胞膜被动进入内淋巴液中， 形成内淋巴中高+ 低Na+ 状态。    3.2碳酸酐酶（CAH）：是膜蜗管一重要的分泌酶， 可催化反应式： CO2 + H2OH2CO3，随后H2CO3转变为HCO3和H+。有作者19通过电镜观察发现血管纹边缘细胞基底侧细胞膜皱褶处存在碳酸

13、酐酶，与Na+ / + ATP酶在血管纹的分布一致，认为两者的功能是相互联系、缺一不可， 因为Na+ / +ATP酶的主动离子转运伴随着液体运输，内淋巴的形成是HCO3的产生与+ 转运相结合的结果， 这两个反应有赖于血管纹CAH、 Na+ K+ ATP酶的共同催化。 这说明碳酸酐酶也在内耳的离子和液体主动分泌过程中起重要作用。    3.3Na+ / K+ /Cl- 联合转运子（NKCC1）：免疫定位研究发现，边缘细胞基底侧细胞膜存在Na+ /K+ /Cl- 联合转运子20， 该蛋白与血管纹边缘细胞分泌+ 功能有关，可以同时转运三种离子进入细胞内。 Na+ 的摄入

14、增强ATP酶的活性，从而促进Na+ 外流和K+ 内流。袢利尿剂就是以肾脏中的NKCC1为治疗靶位的， 而袢利尿剂的急性耳毒性副作用就是因为它抑制了血管纹边缘细胞的离子转运， 造成细胞外离子的聚积从而导致水肿5。有学者研究发现， NKCC1基因缺陷的小鼠血管纹边缘细胞体积减小，而且皱褶、 交错排列结构和其内的线粒体数量相对于野生型小鼠都有部分缺损，但中间细胞和基底细胞的结构并没有明显差异21。这表明NKCC1缺失不仅在表达NKCC1的细胞出现功能缺陷， 而且对+ 循环通道的下游细胞产生形态学上的影响。    3.4ClC-K氯通道： 这种通道是位于血管纹边缘细胞基底

15、侧胞膜的大氯离子电导， 其作用为使基底侧胞膜Na+ /K+ /Cl- 联合转运体所摄取的氯离子再循环。有证据表明，最早被认为仅在肾脏表达的ClC-K通道亚单位即是这个电导的分子实体。近来有学者通过免疫组化研究发现， ClC-K氯离子通道在耳蜗的表达仅限于血管纹边缘细胞及前庭暗细胞的基底侧区域，说明ClC-K氯离子通道是参与上皮细胞+ 分泌的基底侧胞膜氯离子电导的一个重要组成部分22。    3.5+ 通道IsK 通道蛋白：边缘细胞的顶端细胞膜存在+ 通道。近来研究证明IsK 通道是边缘细胞顶侧胞膜的主要+通道， 由KCNE1调节蛋白和KCNQ1通道蛋白两个亚单位组

16、成23。 + 经过该通道分泌入内淋巴。IsK蛋白是缓慢激活的电压依赖+ 通道的调节亚单位， 在心脏、 肾脏及内耳等处均有表达， 而在整个耳蜗中IsK蛋白的表达仅限于血管纹边缘细胞的内淋巴腔一侧24。有作者25通过电生理学研究发现新鲜分离的边缘细胞顶侧细胞膜上主要存在+ 通透性，另有作者26使用膜片钳记录方法证实新鲜分离的边缘细胞顶端侧细胞膜上存在IsK 通道。大鼠KCNE1基因的突变破坏了内淋巴的产生，导致耳聋。IsK 基因敲除鼠表现为内淋巴腔完全塌陷， 分离出的边缘细胞不能产生短环路电流，提示缺乏跨上皮的+ 转运。从这些研究可知IsK 通道是边缘细胞 顶端细胞膜+ 通透的主要承担者，且与内淋

17、巴的产生密切   相关。    上述研究提示，血管纹边缘细胞的基底侧细胞膜上存在Na+ /+ -ATP酶、 Na+ /K+ /Cl- 联合转运子以及ClC-K氯通道，参与+ 的转运吸收，而边缘细胞的顶端细胞膜上存在+通道IsK 通道，并经该通道分泌+ 进入内淋巴中，维持内淋巴的高+ 状态。    4影响K+ 循环的因素    血管纹分泌K+ 的功能受到多方面因素影响，目前研究显示有以下一些影响因素。    4.1受边缘细胞膜上各种受体的调控： 目前, 许多

18、学者研究发现在边缘细胞基侧膜上存在肾上腺素能1、 2受体， 毒蕈碱能M3、 M4受体和嘌呤受体。K+ 分泌受到边缘细胞膜上的各种受体共同调控：肾上腺素能受体可促进+ 分泌27， 毒蕈碱能受体则抑制+ 分泌28， 而蛋白激酶可通过调控嘌呤受体来抑制+ 分泌29。    4.2雌激素： 通过抑制IsK 通道降低+分泌。血管纹上皮的边缘细胞通过顶端胞膜的IsK通道分泌+而产生短环路电流。有学者通过电压敏感的振动探针，观察沙鼠耳蜗血管纹在雌二醇作用下对短环路电流的影响，发现雌二醇可以迅速降低短环路电流强度，且两者之间存在剂量依赖关系，表明雌二醇直接抑制IsK 通道30。&

19、#160;   4.3庆大霉素：可抑制血管纹边缘细胞Na+ /+ -ATP酶活性， 降低其分泌功能31。    4.4碳酸酐酶抑制剂对血管纹分泌K+ 功能具有影响。Erulkar32 的研究发现碳酸酐酶抑制剂能抑制血管纹分泌、降低内淋巴高+ 浓度并减少内淋巴体积。    结语    血管纹上皮的分泌功能对于维持耳蜗内环境稳定和内淋巴电位以至履行正常的耳蜗功能是必不可少的。血管纹上皮分泌K+及Na+、 Cl- 等离子的转运受到多种离子泵的调控，许多遗传性聋与调控K+ 循环的基因变异有关，

20、深入研究血管纹上皮分泌功能及调控因素对于阐明耳聋的分子机制具有重要意义。    【参考文献】  1林琳，孙建和，黄德亮，等. 胎儿耳蜗血管纹的扫描电镜观察. 临床耳鼻咽喉科杂志， 2005， 19：157-159.    2Lang H, Schulte BA, Schmiedt RA. Effects of chronic furosemide treatment and age on cell division in the adult gerbil inner ear. JARO, 2003, 4(

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