前庭毛细胞的冗余性以及I型细胞在维持平衡中的关键作用

《Cellular and Molecular Life Sciences》：Vestibular hair cell redundancy and the critical requirement of type I cells for balance maintenance

　　

摘要

前庭毛细胞是维持平衡和空间定位所必需的感觉机械转导细胞，但毛细胞的数量及其亚型对前庭功能的相对贡献至今仍不清楚。在此，我们通过给成年Pou4f3^DTR小鼠注射白喉毒素，建立了一种剂量依赖性的损伤模型，该毒素可导致前庭器官中毛细胞的选择性缺失。经过白喉毒素处理后，I型和II型毛细胞都会丢失。在较低剂量下，II型毛细胞对白喉毒素更为敏感，但随着剂量增加以及整体毛细胞存活率下降，这种差异逐渐减弱。功能分析表明，那些保留约30%前庭毛细胞且其亚型比例及神经支配保持正常的鼠标，仍能保持正常平衡；而约50%的残余毛细胞就足以维持完整的前庭眼反射。为阐明不同亚型的具体功能，我们使用了两种I型毛细胞缺乏模型：3,3′-亚氨基二丙腈诱导的损伤模型以及Gfi1^Cre/Atoh1-OE小鼠模型。比较分析结果显示，I型毛细胞对前庭功能至关重要。这些发现共同确立了一种可靠的损伤模型，证明了前庭毛细胞之间存在功能冗余性，并凸显了I型毛细胞的关键作用。这些见解表明，通过毛细胞再生来恢复前庭功能时，应重点培育具有功能的I型毛细胞，而非仅仅增加毛细胞的总数量。

图表摘要

前庭毛细胞是维持平衡和空间定位所必需的感觉机械转导细胞，但毛细胞的数量及其亚型对前庭功能的相对贡献至今仍不清楚。在此，我们通过给成年Pou4f3^DTR小鼠注射白喉毒素，建立了一种剂量依赖性的损伤模型，该毒素可导致前庭器官中毛细胞的选择性缺失。经过白喉毒素处理后，I型和II型毛细胞都会丢失。在较低剂量下，II型毛细胞对白喉毒素更为敏感，但随着剂量增加以及整体毛细胞存活率下降，这种差异逐渐减弱。功能分析表明，那些保留约30%前庭毛细胞且其亚型比例及神经支配保持正常的鼠标，仍能保持正常平衡；而约50%的残余毛细胞就足以维持完整的前庭眼反射。为阐明不同亚型的具体功能，我们使用了两种I型毛细胞缺乏模型：3,3′-亚氨基二丙腈诱导的损伤模型以及Gfi1^Cre/Atoh1-OE小鼠模型。比较分析结果显示，I型毛细胞对前庭功能至关重要。这些发现共同确立了一种可靠的损伤模型，证明了前庭毛细胞之间存在功能冗余性，并凸显了I型毛细胞的关键作用。这些见解表明，通过毛细胞再生来恢复前庭功能时，应重点培育具有功能的I型毛细胞，而非仅仅增加毛细胞的总数量。

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