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自发性电活动是哺乳动物感官系统早期发育阶段的共性特征,精细调控感觉信息处理神经回路成熟。听觉形成前,起源于内耳毛细胞的自发动作电位(spontaneous action potential,sAP),致螺旋神经节(SGNs)爆发式放电活动,并高精度地各级传递至大脑听觉中枢。积累资料提示,毛细胞sAP由Cav1.3介导的内向钙电流、外向延迟整流钾电流和小电导Ca2+激活钾电流协同调控。然而,作为动作电位上升相主要贡献者的电压门控钠通道(VGSCs)却鲜被关注,其分子特质、表达模式、门控特性及生理调控机制等前沿学术疑题未知。本论文研究工作聚焦:1)九种已知VGSC亚型(Nav1.1-1.9)α亚基的mRNA在听觉发育期内耳感觉上皮被检测到,VGSC亚型α亚基的全长序列被克隆解析。序列比对分析,Nav1.1α和Nav1.4α与小鼠其他组织表达序列相同,其余7个VGSC亚型α亚基编码序列经历转录后调控修饰:选择性剪切与RNA编辑,产生一系列在VGSC各功能区域呈散发性的突变位点,形成了结构多样性的亚型变体,被命名为耳蜗型钠通道(CbmNav1.x)。2)九种VGSC亚型α亚基蛋白在IHCs与OHCs中均被检测到,提示两类毛细胞的VGSCs亚型组合表达模式相同。顶-底回感觉上皮差异基因表达谱数据显示,Nav1.5α在顶回感觉上皮表达量较高,Nav1.1α与β4亚基倾向于富集在底回感觉上皮。经单细胞水平定量精细分析,IHCs与OHCs的九种VGSC亚型α亚基表达量呈现时程和方位相关性。IHCs中Nav1.7α与Nav1.9α表达量较高,两者呈相似的动态变化趋势,出生后第8天mRNA表达量达到峰值,其余7个VGSCs表达量则相对较低,但具各自独特的变化趋势。OHCs中Nav1.7α表达量最高且整体呈上升趋势,出生后第2天与第12天分别到达峰值。其余8个VGSC亚型α亚基表达量极低,由此推断,OHCs钠电流主要由Nav1.7贡献。同时,VGSC亚型的选择性组合和时空特征性分布可能是发育期毛细胞sAP动态调节的重要生理基础。3)外源表达两种耳蜗型Nav1.7变体:CbmNav1.7a与CbmNav1.7b,均检测不到钠电流。对此,相关突变体功能鉴定揭示了,一个由U-to-CRNA编辑介导的新型Nav1.7“功能丧失”突变:位于Domain Ⅱ S5与S6片段胞外连接环上的氨基酸残基替换C(934)R。此外,CbmNav1.7b Domain Ⅲ的部分S3片段与S4片段缺失,编码不完整通道蛋白。推测上述氨基酸替换与片段缺失很可能是钠通道的内源保护调控机制。由此推论,毛细胞钠电流可能由CbmNav1.7a(C934)主导。为验证此推论的合理性,首当其冲地必须验证其门控特性。结果表明,与野生型Nav1.7比较,CbmNav1.7a(C934)的功能漂移,四个位点氨基酸残基替换/缺失以单独或组合方式调节通道动力学特性,致使通道适于在阈值下膜电位开放,调控自发性电活动。4)典型的电压依赖性钠电流在发育期内毛细胞(IHCs)与外毛细胞(OHCs)中均能被检测到。电流钳记录显示,OHCs记录不到自发动作电位,电流刺激(70 pA/90pA,400 ms)仅引起单峰发放,而IHCs可记录到连续自发放的动作电位,两者迥异可能归因于OHCs缺少介导sAP持续发放的SK2通道。Ca2+-free外液孵育可消除IHCs自发动作电位,提示毛细胞自发电活动是钙依赖性。500 nM TTX外液孵育可降低sAP发放频率,但并不影响sAP的幅度。动作电位时空参数分析,500 nM TTX外液孵育减少诱发动作电位(evoked action potential,eAP)上升相的最大上升速率与阈下去极化相的上升速率,增加阈值电位时的峰宽。换言之,钠电流减小到达动作电位阈值的时间、增加发放频率。结果清晰地提示,在体情况下,发育期IHCs钠电流通过调整自发电活动频率,调节神经递质量子释放速率,参与听觉发育调控。