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比较研究
.2008年7月16日；28(29):7350-8.
doi:10.1523/JNEUROSCI.0312-08.2008。

刺猬信号调节小鼠和人的感觉细胞形成和听觉功能

Elizabeth Carroll司机 1, 香农·P·普赖尔, 帕特里克·希尔, 乔伊斯·特纳, 乌尔里希·吕瑟, 莱斯利·比塞克, 安德鲁·格里菲斯, 马修·凯利
附属公司
比较研究

刺猬信号调节小鼠和人的感觉细胞形成和听觉功能

Elizabeth Carroll司机等。 神经科学. .

摘要

听觉感知是通过位于内耳专门感觉上皮中的有限数量的机械感觉毛细胞介导的。适当数量的毛细胞的形成和这些细胞的位置对正常的听觉功能至关重要。然而，调节这种上皮形成的因素仍然知之甚少。转录因子GLI3（Hedgehog（HH）通路的下游效应器）的截短突变导致HH信号的部分丢失，并导致Pallister-Hall综合征（PHS）。在这里，我们报告了PHS小鼠模型（Gli3（Delta699））的耳蜗，它只产生截断的Gli3阻遏物形式，具有不同的渗透表型，包括感觉上皮的大小增加和Kölliker器官（KO）中大的异位感觉斑的形成。与小鼠模型一致，一些小灵通患者在广泛的频率范围内表现出听力损失。此外，体外抑制HH信号会导致前庭结构域的大小增加，前庭结构是产生感觉上皮的前体细胞群，而用声波刺猬（SHH）治疗会抑制前庭结构的形成。最后，我们证明耳蜗内的HH信号调节前庭标记物的表达，并且HH在KO中的作用依赖于前庭命运诱导物Notch的激活。这些结果表明，HH信号在耳蜗前庭结构域以及毛细胞的规格、大小和位置中起着关键作用。

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数字

图1。
图1。
耳蜗发育在Gli3公司Δ699/Δ699突变体。A类，分离膜迷路Gli3公司Δ699/+（左）和Gli3公司Δ699/Δ699（右）P0处的室友。前庭形态，包括三个半规管嵴（箭头）的发育在两者中均正常，但耳蜗（箭头所示）明显较短，在突变体中较宽。比例尺，250μm。B类，已解剖Gli3公司Δ699/+耳蜗导管A类用卵磷脂（绿色）染色以标记丝状肌动蛋白。耳蜗导管的底端位于图像的左上角。OC中的毛细胞立体纤毛束（箭头）被鬼笔肽强烈染色。KO中没有毛细胞。括号表示耳蜗导管的宽度。C类,Gli3公司Δ699/Δ699耳蜗A类染色和定向B类与对照耳蜗相比，导管明显更短、更宽（括号表示宽度）。OC内存在立体束（箭头）。D类，从一个Gli3公司Δ699/+耳蜗。科尔蒂器官由一行IHC和三行OHC组成。KO中没有毛细胞。E类，与D中的视图类似，来自Gli3公司Δ699/Δ699突变体。OC杂乱无章，多达七行OHC。KO（箭头）中也可见异位毛细胞。比例尺：（英寸C类)B类,C类，100微米；（英寸E类)D类,E类，20微米。五、 前庭部；C、 耳蜗。
图2。
图2。
异位的前庭样毛细胞存在于Gli3公司Δ699/Δ699耳蜗。A类，磷灰石染色E18.5Gli3公司Δ699/Δ699耳蜗显示正常的内源性HCs行（箭头）和KO内异位HCs斑块（箭头）。B类，图中绿色箭头表示异位的高度放大视图A类异位HC的立体纤毛束长且呈波浪状（箭头），与前庭HC中的立体纤毛束相似。C类E16.5的MyoVI染色Gli3公司Δ699/Δ699内源性（标记为IHC）和异位HC（箭头所示）。D类，与中的区域相同C类Jag1标记感觉上皮（IHC）和异位毛细胞贴片中与MyoVI-阳性HC相邻的支持细胞（箭头所示）。E类，合并C类和D类.F类，异位毛细胞斑的磷灰石染色。G公司，同一斑块的抗神经丝（2H3）染色F类图中显示了斑块内的大型球形神经元终末。H（H），合并F类和G公司每个神经元末端都包围着一个异位的毛细胞。箭头在F–H（飞行高度）表明两个HC被2H3染色清楚地包围。我,Z轴-堆栈共焦重建显示异位HC周围的萼状神经丝染色（箭头所示）。J型，与我。比例尺：A类，50微米；B类,E类（用于C–E类),H（H）（用于F–H（飞行高度）)，10微米；（英寸我)我,J型，5微米。
图3。
图3。
PHS患者的听觉障碍。虚线表示按十分之一年龄分组的正常人的性别平均空气导电阈值的第90百分位（国际标准化组织，1984年）。实线表示六名PHS受试者的听力受损耳朵的纯音空气传导阈值。线条颜色表示受试者在测试时的年龄十分位数。所有受试者的低频听力损失至少为35 dB。相反，高频听力敏感性仅在一部分受试者中受到影响。骨传导阈值测试证实听力损失为感音神经性。
图4。
图4。
抑制HH信号在体外产生额外的毛细胞。A类,B类，将C57BL/6耳蜗移植体与MyoVI标记的毛细胞配对。A类，对照外植体，在E13处建立并保持6天在体外（DIV）。B类，外植体处理5μ米6 DIV的KAAD-环帕明。感觉上皮中的毛细胞总数增加，科利克器官内存在异位的MyoVI-阳性细胞（箭头所示）。C类，高倍放大一组来自环胺处理的外植体的异位HCs。HC标有MyoVI（红色）。MyoVI-阳性细胞附近的细胞表达较高水平的支持细胞标记物Jag1（绿色；箭头）。D类，异位HC吸引神经突起。2H3阳性轴突（蓝色）向位于科利克器官的MyoVI-阳性细胞（红色）延伸。E类,Z轴-两个异位MyoVI-阳性细胞的叠层共焦重建。磷灰石染色（绿色）显示，异位毛细胞在其管腔表面（箭头）有静纤毛束。F类，异位MyoVI-阳性HCs在由Atoh1拉茨记者鼠标（箭头）。G公司，外植体与F类β-半乳糖苷酶染色。所有异位和内源性HCs的β-半乳糖苷酶均为阳性Atoh1拉茨记者。H（H），合并F类和G公司显示抗MyoVI和抗β-半乳糖苷酶染色的一致性。
图5。
图5。
SHH抑制毛细胞形成。A类，在E13上建立并保持6天的对照耳蜗外植体的低清晰度图像在体外.毛细胞已被抗MyoVI标记。耳蜗的底部位于右侧。B类，与中的图像相同A类用抗MyoVI（红色）标记毛细胞体，用指骨苷（绿色）标记静纤毛束。C类，外植体的低放大图像，如A类，添加50 n米上海。与对照组相比，MyoVI-阳性细胞的数量显著减少。在SHH处理的外植体（开放箭头）的顶端发现很少MyoVI-阳性细胞，但在底部可以看到更多（闭合箭头）。D类，外植体与C类除了MyoVI和阴茎肽，如图所示B类注意，F-actin在上皮区域的上调，该区域将发展为Corti器官（箭头所示），但MyoVI-阳性细胞的数量显著减少。E类，从对照外植体的基底区域观察Corti器官的高度放大图。存在一行IHC和三行OHC（红色）。请注意，每个HC都有一个相对成熟的静纤毛束（绿色）。F类，经50 n处理的外植体中Corti器官的对比视图米上海。毛细胞（红色，箭头）杂乱无章，管腔表面小，缺乏成熟的静纤毛束。G公司，柱细胞，标记p75NTR公司（红色；箭头）位于对照外植体Corti器官顶端区域的IHC和第一行OHC之间的有序行。H（H），与G公司，第75页NTR公司50n处理的外植体顶端区域的表达较弱且无组织米SHH（箭头）。我，Anti-Jag1标记对照外植体的基底中部区域中的支持细胞。J型相比之下，用25 n处理的外植体几乎完全没有Jag1标记米上海。K（K）,Atoh1号机组在建立和处理为in的对照外植体中的报告活性（蓝色）A类耳蜗的底部位于图像的右上角。L（左）,Atoh1号机组外植体中的报告活动，如K（K），50 n处理除外米上海。Atoh1号机组在耳蜗底部有明显的表达（箭头所示），但在中基底区（开放箭头）几乎完全消失。外植体的外缘用黑色虚线表示方向。比例尺：（英寸A类)A–D，200微米；（英寸F类),E类,F类，（英寸H（H）),G公司,H（H），10微米；（英寸J型)我,J型，20微米；（英寸L（左）)K（K）,L（左），200微米。
图6。
图6。
正常耳蜗发育过程中Shh通路成分的表达。发育年龄（行）和探针用于就地指示杂交（柱）。A类，E14处，嘘在发育中的螺旋神经节（SG）中强烈表达，但在耳蜗管（虚线）中不表达。B类，与嘘,第1部分在E14的导管内表达，在偶极侧（MO）表达更强烈。第1部分周围间质也有表达。C类,Gli3公司也表达于耳蜗管，尽管比第1部分.D类，E16处，嘘表达式在SG中保持不变，但表达式的级别似乎有所降低。E类,F类,第1页和Gli3公司在耳蜗导管和SG中继续表达低水平。Gli3公司在E16几乎检测不到表达。比例尺：（inA类)A–F，50微米。
图7。
图7。
HH信号通过Notch信号通路调节前感觉形成。A类，第27页基普1E13中的染色（绿色）Gli3公司Δ699/+（顶部）和Gli3公司Δ699/Δ699耳蜗（底部）（中基底区）。第27页基普1-突变耳蜗中的阳性结构域较宽（括号）。B类同一耳蜗的Sox2染色（红色）A类表明突变与杂合子同窝卵的扩增相似。C类Jag1染色亮带在两个耳蜗中相似，但在耳蜗前庭区有较高水平的Jag1（白色）染色Gli3公司Δ699/Δ699耳蜗（括号区域）。D类，合并A–C所有三个前庭标记的重叠染色表明前庭结构域的大小增加Gli3公司Δ699/Δ699耳蜗。Jag1染色显示为蓝色。E类,我，用抗MyoVI染色的成对C57BL/6外植体的低放大视图。外植体E类用5μ米KAAD-环帕明；外植体我用5μ米KAAD-环磷酰胺和5μ米DAPT公司。F类,J型，中装箱区域的高倍视图E类和我显示许多异位的MyoVI-阳性细胞（红色）F类，虽然在J型（箭头）。感觉上皮内的几乎所有细胞J型是MyoVI-阳性，因为DAPT治疗导致的侧抑制中断。G公司异位（箭头）和内源性HCs附近支持细胞中的Jag1染色。K（K），在DAPT处理的外植体中可检测到非常少的Jag1染色。H（H）,L（左），合并F类,G公司、和J型,K（K）分别是。Jag1阳性细胞围绕MyoVI-阳性HCsH（H）但不是L（左）.
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