的换能通道

耳蜗毛细胞是耳蜗将机械振动转换为细胞兴奋性的唯一感受器细胞，其中哺乳动物的耳蜗外毛细胞的主要功能在于兴奋时产生胞体伸缩，从而增加基底膜的振动幅度，增大内毛细胞的兴奋性，达到增加听神经兴奋性的作用。毛细胞的兴奋性主要受毛细胞顶部的纤毛侧壁上的机械敏感性换能通道（transduction channel）控制，毛细胞的换能通道位于纤毛顶部的顶连接（tip link）上，tip link是附于相邻纤毛上的蛋白结构。当纤毛因基底膜振动而与盖膜发生剪切运动使纤毛被压迫时，换能通道打开，从而使阳离子流入毛细胞，使细胞去极化（图11－3），而当纤毛压迫减除时，可关闭纤毛上的换能通道。毛细胞的换能通道是一非选择性的阳离子通道，对所有的单价阳离子和许多二价阳离子通透（Corey and　Hudspeth，1979）。该通道对钙离子的通透性特别高，是对钠离子通透性的10倍以上（Lumpkin et　al，1997；Ricci and Fettiplace，1998），但同时高浓度（毫摩尔）的钙离子又可部分阻断换能通道对单价阳离子的通透性。换能通道还可通过小分子的有机阳离子，甚至可通过分子量在0．45ku的荧光染料（Corey and　Hudspeth，1979）。换能通道的直径在1．3～1．5nm，其电导在100～300。换能通道的反应速度非常快在微秒级，因而排除了第二信使参与的可能性，而可能直接受机械元素的控制。利尿药及氨基糖苷类药物在低浓度下可阻断换能通道，其阻断作用是电压依赖性的，负电压可解除其阻断作用（Jorgensen and　Ohmori，1988），表明这些带电荷的化合物在一定电压驱动下可通过换能通道（Marcotti et　al，2005），目前尚未发现换能通道特异性的阻断药。

图11－3　外毛细胞的机－电换能通道

尽管近年来对换能通道的生理学特性的认识越来越明了，然而其蛋白的结构仍未清楚，因而成为内耳生理学研究的热点。对其蛋白结构有许多种假设，一种假设认为换能通道属于上皮钠通道（epithelium sodium channels，ENaCs），抗上皮钠通道的抗体在毛细胞的钎毛顶部呈阳性染色。虽然上皮钠通道与换能通道一样，也可被利尿药类药物阻断，但阻断机制完全不同。换能通道是由于电场外的部位结合两个利尿药分子而被阻断的，而上皮钠通道是受一个利尿药分子堵塞而被阻断的。另一可能的通道类型是电压依赖性钙离子通道，换能通道可被至少两种以上的钙离子阻断药所阻断：尼莫地平和二氢嘧啶，氨基糖苷类抗生素也可阻断N－型和P/Q－型钙通道，镉可阻断换能通道，也可阻断N型、L型和T型钙通道，然而换能通道的电流绝大多数为钾离子电流，这在钙离子通道电流中很少见。其他关于换能通道的假设还包括ATP通道中的P2X通道、跨膜耳蜗表达基因蛋白（transmembrane channels，TMC）和瞬态受体电位（transient receptor potential，TRP）通道等，但目前这些假设还都未得到证实。

当外毛细胞的换能通道受机械刺激而打开时，可使细胞兴奋，从而激活哺乳动物外毛细胞侧壁上的一种称为prestin的蛋白（Zheng et　al，2000）。prestin属于SLC26A家族的一种阴离子跨膜装运器（membrane antiporter），但哺乳动物的prestin并不能完成将阴离子转运到膜外的全部过程。prestin的特性是其形状可随电压改变，当毛细胞去极化、膜电位升高时，prestin收缩，引起毛细胞胞体缩短；而毛细胞去极化时，膜电位下降，prestin延长，从而使毛细胞胞体伸长。外毛细胞主动伸缩的结果，是外毛细胞在接受机械刺激时，其胞体运动可增加基底膜的振动幅度，达到耳蜗放大器的功能（Ashmore，2008；Dallos，2008）。实验发现prestin除了可随电压变化而发生形状改变外，还会提高外毛细胞胞体的硬度（stiffness）（He and Dallos，1999）。最近的研究发现prestin是一个由四个分子结合的聚合物（tetramer），呈梭形，延伸到细胞膜内（图11－3）。prestin仅在哺乳动物的外毛细胞上表达，而并不表达在非哺乳动物的毛细胞上，因而它是保证哺乳动物听力敏感性的一重要结构，而非哺乳动物的敏感性则有可能来源于纤毛上的机械敏感性通道的主动放大机制（Dallos，2008）。