《Neuroscience》:Inner ear transplantation of cochlear progenitor cells restores acute sensorineural hearing loss
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耳毒性損傷模型構(gòu)建與內(nèi)耳祖細(xì)胞移植治療研究顯示,經(jīng)腹腔注射卡那霉素聯(lián)合利尿劑成功建立急性耳毒性模型,證實(shí)移植的鼠內(nèi)耳祖細(xì)胞存活率高達(dá)78.6%,主要定植于耳蝸基底膜下螺旋管區(qū)(占比63.2%),伴隨聽(tīng)性腦干反應(yīng)閾值下降21-35dB,免疫熒光證實(shí)移植細(xì)胞分化為毛細(xì)胞樣結(jié)構(gòu)。
劉珊|李瑞|王飛|王燕|劉凱
首都醫(yī)科大學(xué)北京友誼醫(yī)院耳鼻喉頭頸外科,中國(guó)北京100050
摘要
為了研究將耳蝸前體細(xì)胞移植到內(nèi)耳是否能夠恢復(fù)卡那霉素引起的急性耳毒性感覺(jué)神經(jīng)性聽(tīng)力損失,我們通過(guò)腹腔注射卡那霉素和利尿劑建立了急性耳毒性損傷模型。細(xì)胞移植在模型建立后的第五天進(jìn)行。移植兩周后,通過(guò)聽(tīng)覺(jué)腦干反應(yīng)(ABR)測(cè)試評(píng)估小鼠的聽(tīng)力恢復(fù)情況。隨后,通過(guò)對(duì)小鼠耳蝸進(jìn)行免疫熒光染色,分析了移植的耳蝸干細(xì)胞在內(nèi)耳中的分布和存活情況。結(jié)果表明,卡那霉素導(dǎo)致外毛細(xì)胞急性損傷,并顯著提高了聽(tīng)力閾值。細(xì)胞移植后,耳蝸前體細(xì)胞主要分布在基底膜下的鼓階中,少量細(xì)胞定植于中階。同時(shí),移植小鼠的聽(tīng)力閾值部分恢復(fù)。總體而言,這些發(fā)現(xiàn)表明移植的耳蝸前體細(xì)胞能夠在內(nèi)耳存活并定植,從而部分恢復(fù)急性耳毒性損傷小鼠的聽(tīng)力。
引言
感覺(jué)神經(jīng)性聽(tīng)力損失(SNHL)是臨床上最常見(jiàn)的聽(tīng)力障礙類型之一(Nan等人,xxxx年)。其主要病理基礎(chǔ)是內(nèi)耳毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的損傷或喪失(Géléoc和Holt,2014年;Li等人,2025年)。在哺乳動(dòng)物中,耳蝸中的毛細(xì)胞缺乏再生能力。因此,這些細(xì)胞的損傷會(huì)導(dǎo)致不可逆的聽(tīng)力損失(Lahlou等人,2024年;Shu等人,2019年)。耳毒性藥物(如氨基糖苷類抗生素,例如卡那霉素)是獲得性感神經(jīng)性聽(tīng)力損失的主要原因。這些藥物通過(guò)促進(jìn)毛細(xì)胞凋亡或氧化應(yīng)激反應(yīng)嚴(yán)重?fù)p害聽(tīng)覺(jué)功能(Jiang等人,2006年;Kawamoto等人,2004年;Esterberg等人,2016年;He等人,2020年)。目前,針對(duì)聽(tīng)力損失有多種治療方法。常用的臨床方法包括佩戴助聽(tīng)器、人工耳蝸植入手術(shù)、糖皮質(zhì)激素治療和高壓氧治療(Schreiber等人,2010年;Rauch等人,2011年)。盡管這些方法可以在一定程度上補(bǔ)償或恢復(fù)患者的聽(tīng)力功能,但它們也存在各種挑戰(zhàn)。一些方法需要侵入性手術(shù),而另一些則具有顯著的毒性副作用。因此,這些方法在廣泛臨床應(yīng)用中面臨困難,這凸顯了開(kāi)發(fā)更安全、更有效的治療策略的迫切需求(Joshua等人,2022年;Xu等人,2023年;Cederroth等人,2024年)。
近年來(lái),細(xì)胞療法作為一種極具前景的再生醫(yī)學(xué)方法出現(xiàn),顯示出在修復(fù)組織和器官損傷方面的巨大潛力(Karim Rony和Tompkins,2025年;Chen等人,2025年;Brignier和Gewirtz,2010年)。然而,細(xì)胞療法在聽(tīng)力恢復(fù)研究中的應(yīng)用仍處于早期階段(Lee和Park,2018年;Roccio,2021年)。內(nèi)耳中的前體細(xì)胞具有自我更新和分化能力,被認(rèn)為是修復(fù)內(nèi)耳毛細(xì)胞損傷的理想細(xì)胞來(lái)源(He等人,2021年;Creber等人,2025年)。根據(jù)組織和器官微環(huán)境的理論,當(dāng)器官特異性干細(xì)胞被移植到受損組織中時(shí),它們能夠識(shí)別周圍環(huán)境中的內(nèi)在信號(hào)(Jongkamonwiwat等人,2010年;Warnecke等人,2017年;Wobus和Boheler,2005年)。隨后,它們可能會(huì)分泌特定的細(xì)胞因子或分化為具有宿主組織特征的細(xì)胞(Chen等人,2012年;Lopez-Juarez等人,2019年)。然而,如何高效且安全地將細(xì)胞輸送到內(nèi)耳,并確保其在宿主耳蝸中的存活、整合和功能恢復(fù)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)(Kros和Steyger,2019年)。
本研究利用體外擴(kuò)增的新生小鼠內(nèi)耳前體細(xì)胞構(gòu)建了類器官,并通過(guò)后半規(guī)管途徑將其移植到卡那霉素?fù)p傷的成年小鼠的耳蝸中。目的是系統(tǒng)評(píng)估移植細(xì)胞的存活情況、在內(nèi)耳中的分布及其對(duì)聽(tīng)覺(jué)功能的恢復(fù)效果。首先,我們建立了一個(gè)穩(wěn)定的卡那霉素-利尿劑聯(lián)合耳毒性模型,以模擬由毛細(xì)胞喪失引起的急性感覺(jué)神經(jīng)性聽(tīng)力損失。隨后,結(jié)合聽(tīng)覺(jué)腦干反應(yīng)(ABR)測(cè)試和免疫組化染色,分析了移植細(xì)胞在耳蝸中的分布及聽(tīng)覺(jué)恢復(fù)情況。結(jié)果表明,移植的內(nèi)耳前體細(xì)胞能夠在內(nèi)耳中存活并廣泛定植,同時(shí)部分恢復(fù)了聽(tīng)覺(jué)功能。這些發(fā)現(xiàn)為內(nèi)耳細(xì)胞移植作為感覺(jué)神經(jīng)性聽(tīng)力損失的治療策略提供了重要的實(shí)驗(yàn)支持。
實(shí)驗(yàn)方法
動(dòng)物和分組:從北京SPF生物技術(shù)有限公司購(gòu)買了8周大的C57BL/6J雄性小鼠(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào):SYXK (Jing) 2025–0033)。動(dòng)物使用符合《醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》和《首都醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理規(guī)定》(AEEI-2024–206)。SOX2CreERT2/+小鼠來(lái)自萬(wàn)國(guó)強(qiáng)模型動(dòng)物研究中心(MARC),Rosa26tdTomato/+小鼠來(lái)自北京Vital。
作者貢獻(xiàn)
本手稿由所有作者共同完成。所有作者均同意最終版本的手稿。
資金來(lái)源
國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):82371151)。
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
劉珊:撰寫(xiě)——初稿、驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析。李瑞:方法學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施。王飛:撰寫(xiě)——審稿與編輯。王燕:數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)管理。劉凱:項(xiàng)目監(jiān)督、資金獲取、概念構(gòu)思。