耳蜗支持细胞的连接

在哺乳动物、鸟类、爬行动物的内耳冰冻蚀刻切片上，都可以显示支持细胞（从内沟细胞到外沟细胞）膜上有缝隙连接通道，但是毛细胞膜上未见表达（见书末彩图16－5）。在成熟的耳蜗和前庭内，连接蛋白26（connexin，cx26）和连接蛋白30（connexin，cx30）是主要的类型。鸟类的内耳表达cx43和鸟类特异的cx31，单离Hensen细胞上的缝隙连接是电压门控的，并且其整合电流是不对称的，这提示该连接是单方向开放。支持细胞之间的缝隙连接也可以在毛细胞受损后传递修复信息和反应。缝隙连接结构本质上是一个通道，可以容许分子量在1　000u以下的小分子通过，在细胞之间传递信息。每个缝隙连接由两个相同的半通道组成，后者又由Cx26、Cx30等组成。Cx26和Cx30在整个耳蜗中的分布是不均匀的，从顶圈到底圈递减3倍，而且在Deiters细胞和柱细胞中递减的速率比Hensen细胞要快。这种缝隙连接通道在调节细胞内K＋浓度和循环以及pH方面具有重要作用。Zwislocki等发现在活的蒙古沙鼠耳蜗的支持细胞间电耦联以及染料交通都很强，而支持细胞与外毛细胞之间的连接相对较弱。当染料被注入Hensen细胞内时，它总是扩散到相邻的Hensen细胞并时常扩散到Deiters细胞。庆大霉素可以抑制90%的支持细胞间跨缝隙连接的传导，当加入过氧化氢酶后这种抑制作用减弱，推测这是由于庆大霉素引起了支持细胞内氧自由基的产生，抑制了支持细胞间跨缝隙连接的传导从而引起耳蜗的调谐作用受到损坏，这也许是氨基糖苷类抗生素导致耳聋的一个机制。钙和氢离子可以对支持细胞跨缝隙连接起到解耦联的作用，当细胞内钙离子浓度低于正常时，细胞之间的缝隙连接开通；反之当细胞内钙离子浓度高于正常时，缝隙连接被关闭。支持细胞之间的缝隙连接既能在细胞之间较快速地传递信息又把支持细胞较为紧密地连接起来，提示支持细胞可能会像心肌和平滑肌一样作为一个合胞体而起作用。

（一）耳蜗的钾离子循环

缝隙连接对于调整内耳的钾离子平衡，维持耳蜗内淋巴和毛细胞的正常电位和功能起到关键作用。在耳蜗整体生理功能的调节上，缝隙连接参与了耳蜗内的K＋循环。哺乳动物的耳蜗中，有两个独立的缝隙连接系统即上皮细胞缝隙连接系统（由螺旋缘的齿间细胞、耳蜗Corti器支持细胞、螺旋韧带下部的根细胞构成，被基底膜联系起来）和结缔组织细胞缝隙连接系统（包含螺旋韧带和血管纹上部的各种成纤维细胞、间质细胞、暗细胞和螺旋凸内的成纤维细胞）。在这两个系统中，共有四种不同的连接蛋白分子：connexin26/30/31/43。这两种缝隙连接系统组成了耳蜗内K＋循环通路：声刺激使毛细胞兴奋，导致K＋从顶部进入毛细胞，然后从毛细胞的底侧的K＋通道（包括KCNQ4）膜释放到胞外并进入耳蜗支持细胞，通过上皮细胞缝隙连接系统流向螺旋韧带，再由根细胞释放到螺旋韧带内的细胞外间隙中并被Ⅱ型成纤维细胞（有Na＋/K＋ATPase和Na＋/2Cl－/K＋转运蛋白SLC12A12）所摄取，进入结缔组织缝隙连接系统，由GJB2 （connexin26），GJB3（connexin31），GJB6 （connexin30）构成。进入血管纹的中间细胞。然后中间细胞通过KCNJ10钾通道将钾离子释放到血管纹间隙，在这里钾离子被血管纹的边缘细胞的底侧膜的Na＋/2Cl－/K＋转运蛋白SLC12A12和Na＋/K＋－ATPase ATP1A1/ATP1B2吸收，再通过其顶侧膜上的KCNQ1/KCNE1钾通道将钾离子分泌到内淋巴，这就是耳蜗中的钾离子循环（图16－6）。另有一种学说认为耳蜗中内淋巴的K＋从毛细胞的顶面通道流入毛细胞，然后从其底侧膜的K＋通道（包括KCNQ4）释放到外淋巴中，再经过螺旋韧带的Ⅱ型成纤维细胞摄取的途径进行转运。除此之外，另外两种学说认为：耳蜗中的钾离子循环通过鼓阶和前庭膜，具体如图16－7所示。缝隙连接蛋白编码基因的突变导致的耳聋患者占常染色体隐性非综合征型耳聋全部患者的一半，可见其对于耳蜗功能来说非常重要。这种耳聋发生的机制很可能是由于引起了K＋的循环异常，导致耳蜗内电位（EP）降低，进一步引起耳蜗功能障碍。

图16－6　哺乳动物耳蜗内钾离子循环模式

BC，basal cells－基底细胞；HC，hair cells－毛细胞；IC，intermediate cells－中间细胞，MC，marginal cells－缘细胞；RC，root cells－根细胞；SC，supporting cells－支持细胞；TypeⅠFC，typeⅠfibrocytes－Ⅰ型成纤维细胞；TypeⅡFC，typeⅡfibrocytes－Ⅱ型成纤维细胞．引自：Zhao HB．J．Membrane Biol，2006，209，177

（二）Hensen细胞的非选择性阳离子通道

除了缝隙连接之外，Hensen细胞上也存在钾通道，李建雄等使用膜片钳对单离Hensen细胞的钾通道研究表明：钳制电压为－70mV，刺激电压从－90mV间隔10mV逐步去极化到30mV，在－30mV以上记录到越来越大的外向电流，与延迟整流性钾电流相似，可以被细胞内的140mmol/L氯化铯（CsCl）所阻断，证明此电流为钾电流，且当给予钾通道阻滞药四乙基铵（TEA）40mmol/L

图16－7　耳蜗中K＋循环的途径

引自Philine Wangemann．Hearing Research，2002，165：1

时，电流的幅度明显降低，进一步证明其为钾电流的性质，此钾电流无明显快速激活和失活的IA电流，只有IK电流。给予Hensen细胞0．1μmol/L、1μmol/L和10μmol/L浓度的ATP时，Hensen细胞的钾电流受到抑制。0．1μmol/L ATP对Hensen细胞钾电流的抑制率为3．51%±3．8%（P＞0．05），而1μmol/L（P＜0．01）和10μmol/L（P＜0．01）ATP对Hensen细胞的抑制率分别为12．58%±4．62%和44．49%±9．76%，可见呈浓度依赖性，浓度越高，抑制率越大，对钾电流抑制的EC50值为（12．88±1．58）μmol/L。