小鼠前庭外周细胞与突触结构的区域超微结构分析及其与毛丝鼠的比较研究

这篇综述通过透射电镜（TEM）和立体计数法，系统分析了小鼠椭圆囊斑（utricular macula）和壶腹嵴（crista ampullaris）中I型与II型毛细胞（HCs）的带状突触（ribbon synapses）分布特征，揭示了突触数量、形态的区域差异（中央区/外周区）及物种特异性（小鼠vs.毛丝鼠），为前庭非量子传递（non-quantal transmission）和量子传递建模提供了关键结构基础。

　　

摘要

研究团队采用透射电镜（TEM）和立体计数法（dissector），对CBA/J小鼠前庭外周器官（椭圆囊斑和壶腹嵴）的突触结构进行区域化超微分析，并与毛丝鼠数据对比。结果显示：II型毛细胞（Type II HCs）的带状突触数量显著多于I型毛细胞（Type I HCs）（小鼠椭圆囊斑：14.4 vs. 9.2/细胞；壶腹嵴：13.9 vs. 8.0/细胞），且突触形态以球形为主（占比70%-86%）。值得注意的是，小鼠壶腹嵴外周区I型毛细胞的突触数量（8.6±1.5）反而高于中央区（5.7±0.7），与毛丝鼠的梯度分布相反。研究还发现，毛丝鼠椭圆囊斑的I型毛细胞突触数量（9.4±1.0）与小鼠相当，但壶腹嵴中央区突触密度（22±4/细胞）显著高于小鼠。这些差异提示物种间前庭信息编码策略可能存在分化。

1 引言

带状突触作为前庭信号传递的核心结构，由电子致密体（Ribeye/CtBP2蛋白复合体）和锚定蛋白（Bassoon/Piccolo/RIM）构成，其形态多样性（球形、杆状、桶状等）与物种、毛细胞类型及上皮区域密切相关。早期研究曾质疑I型毛细胞突触的存在，但本团队通过系列电镜研究证实，I型毛细胞虽突触较少，却具有独特的K_V7.4通道富集区和非量子传递机制。近期空间站实验（Sultemeier et al.）更发现微重力会选择性减少小鼠椭圆囊斑外侧区突触数量（9.7→6.7/细胞），突显突触可塑性研究价值。

2 材料与方法

实验选用4只CBA/J小鼠（6-14周龄）和1只毛丝鼠，经心灌注固定后取前庭器官，制备70 nm超薄切片进行TEM成像。通过核计数法（nuclear disector）定量毛细胞，并统计附着型带状突触（排除游离型）。区域划分依据钙视网膜蛋白（calretinin）标记：椭圆囊斑分为纹状区（striola）和外侧/内侧纹状外区（LES/MES），壶腹嵴分为中央区（CZ，占44%）与外周区（PZ）。

3 结果

3.1 椭圆囊斑

小鼠纹状区I型与II型毛细胞比例为1:1，而纹状外区升至2:1。突触数量呈现II型>I型的规律（纹状区15.2 vs. 7.8/细胞，p<0.02），且球形突触占比更高（纹状区II型达85%）。毛丝鼠数据则显示纹状区与纹状外区突触密度无显著差异（9.2 vs. 9.5/细胞）。

3.2 壶腹嵴

小鼠中央区I型毛细胞突触密度（5.7/细胞）仅为毛丝鼠（22/细胞）的1/4，但外周区反超（8.6 vs. 10.3/细胞）。外表面突触（OF ribbons，II型毛细胞与I型毛细胞杯状末端的接触）在小鼠外周区更丰富（0.6 vs. 毛丝鼠0.1/细胞），可能增强量子传递效率。

3.3 突触形态学

杆状突触在I型毛细胞中更常见（占比30%），且多呈簇状分布（图2C,G,H）。毛丝鼠壶腹嵴中央区特有的"桶状突触"可锚定150-300个突触小泡，提示形态-功能适配性。

4 讨论

研究揭示了突触分布的三大规律：

1. 发育修剪：Michanski等发现小鼠I型毛细胞突触从出生后9天的31个锐减至9月龄的7个，而II型毛细胞保持稳定（44→43个），类似耳蜗外毛细胞的突触修剪现象。

2. 钾通道协同：I型毛细胞突触区富集K_V7.4和K_V1.8通道，与钙结合蛋白（calretinin/calbindin）共同调控Ca²⁺动态，可能解释其低突触数却高效传递的特性。

3. 再生困境：González-Garrido等指出前庭功能恢复依赖I型毛细胞再生，而该型细胞易受损伤且再生能力弱（Lyford-Pike et al.），这与其突触复杂性可能相关。

未来研究可结合电生理与超微结构分析，揭示不同形态突触对前庭信号编码的贡献，并为眩晕疾病治疗提供新靶点。