邵康立 潘德生
运城康立耳病医院
我国目前有听力语言残疾者将近3000万，居五类残疾人之首。其中双侧极重度神经性耳聋患者1700多万，学龄前儿童占到1/3，而绝大多数是由于内耳螺旋器的听觉毛细胞或听神经受损所致，而以前者为著。临床实践证明，神经性耳聋的预后，取决于及时发现，早期治疗。及时适当的治疗，其听力有可能恢复或部分恢复，超过三个月或半年，则大部分失去治疗时机。尤其是，先天性耳聋发生于语言形成之前，而听力损失又在70—80dB以上的患儿，最终由于得不到声音的刺激和语言反馈而因聋致哑，成为聋哑人，陷于无声无语的世界。
一、神经性耳聋是怎样发生的？
遗传、感染、药物毒性是造成耳聋的三大原因。按其致病因素发生于出生前或后分为先天性耳聋和后天性耳聋。其中，先天性耳聋又有遗传性和非遗传性之分。遗传性耳聋是指胚胎形成过程中由于基因或染色体的异常所致，约占聋儿35%，常有家庭史。非遗传性耳聋常与母孕早期（前3个月）病毒感染或药物中毒及围产期高危因素有关。后天性聋的病因比较复杂，除了流脑、乙脑、麻疹等感染和药毒性因素外，尚有老年性聋、噪音性聋、外伤性聋、突发性耳聋等。此外，有些因内耳结构发育异常，如前庭导水管综合症，出生时听力尚可，出生后逐渐发生导水管扩大，导致神经性耳聋，实则是先天性耳聋，在出生后一定年龄时才表现出来；而某些因基因异常而对氨基糖甙类药物具有特殊的易感性，实际是属于遗传与环境因素共同作用的结果。该类患者出生时听力多为正常，出生后应用极少量氨基糖甙类抗菌素，即发生不可逆的听力损害，为母系遗传，目前已经明确它是由于线粒体DNA的12srRNA基因发生A1555G的突变所致。
上述各种儿童时期的耳聋，多数难于及时发现，到了青少年期明确诊断，已失去了治疗的最佳时机。此时，药物、理疗、助听器等对他们都将无济于事。人工耳蜗则成为唯一能改变他们生活轨迹的希望。
二、什么是人工耳蜗？
医学科学随着现代科学技术的进步不断发展。近30年来在工程学与医学之间出现了一门新的边缘科学，专门研究某些感官的替代装置——生物医学工程。它是工程学向医学渗透的产物，其任务是综合运用现代自然科学和工程技术的相应理论和方法，深入研究人体结构、功能及其相互关系，用以解决医学中的难题。而重度、极重度耳聋及聋哑症，就是耳科领域中的一大难题。而对这一难题，各种治疗及助听器均无能为力，于是经过医学家、电子工程学家的共同努力，对耳聋复聪进行了大胆探索和创新，在现代听觉生理理论指导下，在耳科显微手术的技术突破和经验积累鼓舞下，听觉器官的替代装置——人工耳蜗就应运而生。
人工耳蜗也叫电子耳蜗或人工电子耳蜗。它是用一种特制的微电极系统植入患者已丧失功能的耳蜗内，借助于电刺激听神经末梢，从而产生听觉，使重度、极重度神经性耳聋患者或聋哑人恢复部分听力。
三、人工耳蜗为什么会让聋人告别无声世界？
如前所述，人工耳蜗是为患有双侧严重感音神经性耳聋患者恢复或提高听力的一种电子装置。它可以代替病变所损的听觉器官，把接收到的声音转换成编码的电信号，传入内耳，刺激听神经，再经听觉传导路径传入大脑听觉中枢，产生听觉。这种“人工耳蜗”由外置部件和植入人体的内置部件组成。外部装置由传输线圈，语言处理器（声——电换能器）和方向性麦克风组成，状如香烟盒大小，带于体外，或如耳背式助听器那样戴于耳后，内部装置分为电极组和接受刺激器两部分，通过手术，把接受刺激器植入耳后皮下，而细长的电极组（16—22个），经圆窗或鼓岬入路，按频率接到耳蜗内一定部位。当外界声音传来时，经麦克风接收，语言处理器对其进行数字化滤波等声——电转换处理（即按一定程序编码成电信号），再经传输线圈发送给接收刺激器，将电信号选择性的传给耳蜗内不同部位的刺激电极，激活相应部位的神经末梢，通过听觉传导路径传到大脑，产生听觉。一般能使植入者的听力恢复到30—40分贝左右。
四、为什么说人工耳蜗与助听器根本不同？
有人认为人工耳蜗是一种新型助听器，这是误解。助听器是一种声音放大装置，即使是多频段、宽动态范围压缩线路可编程的最新型助听器，也仍需要依赖听觉器官残留的功能，如果病损的听觉器官功能残存有限，助听器的作用也就受到限制。所以重度、极重度的感音神经性耳聋，助听器无能为力。而人工耳蜗与助听器的作用原理完全不同，它是模拟人耳蜗毛细胞功能而设计的一种替代装置。植入人工耳蜗，就使听力的产生跳过了病损的听觉器官，并替代了它的功能。所以，对耳蜗性聋，不论听觉损失有多严重，同样可以恢复听力。
由于神经性耳聋绝大多数是听觉毛细胞的损害，听神经尚有（或部分）功能，有如电话机损坏，而电话线路还存在一样。外界音响经过人工耳蜗仿生学的处理，产生符合听觉生理的电刺激，兴奋残余的听神经纤维。恰如一个完好的电话机接到原有的电话线上。当然，内耳感音器和/或听觉传导路径也一并损毁的耳聋患者，还有医学上非常罕见的“听哑症”，即所谓听得见的哑巴，人工耳蜗也就与事无补。
人工耳蜗的植入，可以使耳聋患者重新产生听觉。如果患者在耳聋前已学会了讲话（所谓语后聋），植入人工耳蜗后很快就可以适应新的人工听觉，恢复语言交流；如果是“语前聋”，即语言形成前已聋的患者，植入人工耳蜗后，虽能听到声音，但不能理解语言意义，这就需要进行较长时间的系统语言训练。所以人工耳蜗的植入，也当以早为好。那么，儿童耳聋的及早发现就至关重要。
五、如何早期发现神经性耳聋？
对于婴幼儿听力障碍的发现与干预是否及时，关系着儿童的语言形成和智力发育。早期适当干预，能有效地防止因聋致哑和因聋哑而导致的智力低下，形成多项残疾。所以，世界从事残疾儿童康复医学的专家学者，都非常重视和强调聋儿康复的早发现、早干预原则。人工耳蜗植入也不例外。
哪么如何判断和发现婴幼儿耳聋呢？从许多科学实验中发现，人类在胎儿时期已经具有听声音的能力，新生儿也已具有听母亲声音的生理功能。通过仔细观察我们可以发现，不同年龄段的孩子对不同强度的声音会作出各种不同的反应。据此就可以判断其听力是否正常。
正常听力的新生儿到四个月的婴儿，在吵闹的环境中入睡后，会被较大的声音（90dBspL）如大型运货车从孩子周围驶过的声音，电锯的声音等吵醒。在安静的环境中，稍大的谈话声（50—70dBspL）可以唤醒婴儿。而突然出现的强声，如较响的鞭炮声，婴儿会发生惊跳反射，即身体四肢的瞬间抖动。
婴儿到3—4个月时，对言语声就非常感兴趣，当听到周围的谈话声（50—60dBspL）时，即使谈话人在他（她）的视野以外，也能把眼球或头转向声源的方向。
5—6个月的婴儿已能接受言语声的刺激，开始进入呀呀学语的初期，可以反复无意识的重复某些语言声如“ba、ba” ，“ma、ma”。并能主动转头寻找声源。
7—9个月婴儿在安静环境中，当有人呼唤他（她）时，会把头转向说话人，也会直接探寻发出声音的物体。
9—12个月的婴儿已经开始对自己的名字和其它感兴趣的言语声作出反应，并开始有意识的模仿言语声，学习简单的语言，如“爸爸、妈妈”。
1—2岁的幼儿听觉能力已经基本接近成人水平，言语的理解和表达能力也进一步发展，能够完成向他（她）发出的各种简单指令，也已学会十几个词汇的发音，一两个简单的句子。说明他（她）能准确地听到言语声，并听懂语言。
通过反复细致的观察，按照上述规律性表现，不难确定孩子的听力是否正常。如果仍然不能肯定，则应到专科医院作专业的听力学检测。
目前世界发达国家及我国的经济发展较快的地区，已经开展了新生儿、婴幼儿听力筛查和追踪监测，完全能够科学、准确地早期发现儿童的听力障碍。我们运城市康立耳病医院，已从本年12月份起，全面开展了此项工作。
六、如何选择适合人工耳蜗植入的耳聋者或聋哑人？
人工耳蜗是利用植入内耳的电极绕过内耳受损部位，直接刺激螺旋神经节细胞而使患者获得听觉，所以，它植入的首要条件就蜗性聋患者，其适应症选择主要掌握如下标准：
1、双耳重度或极重度感音神经性耳聋，纯音听阈大于90分贝，不能感知环境声响，不能鉴别男、女声，即使配戴高效能助听器，进行听力语言康复也无效者。
2、患者听神经试验能诱发出音感，说明有一定量的听神经纤维存在。客观听力测试，包括耳蜗电图，听性脑干反应，镫骨肌反射，耳声发射等，确定病理损伤部位以耳蜗为主，并除外功能性聋。
3、患者精神心理状态正常，包括智力，文化，愿望，要求，以及家属的态度，强烈的复聪和适当的期望值，且全身状况良好，无中耳、外耳疾病及全身严重疾病，无手术禁忌症。
4、语前聋除需要恢复听力外，还要进行语言康复训练，所以原则上年龄越小越好，最佳植入年龄以1—4岁为宜，过小不易配合，过大如超过8岁，错过语言形成最佳时机，学语就比较困难。语后聋不需要语言训练，70岁以下无禁忌者均可植入，但年龄过大，对手术耐受性差，易引起意外并发症，需慎审权衡。
5、影像学检查（包括乳突X光片及内耳CT片等）以便指导手术中接收刺激器的位置选择和电极的插入。
七、我国开展人工耳蜗的现状
我国人工耳蜗工作的开展，起始于20世纪70年代后期。中国医学科学院人工耳蜗协作组，在1979年9月动物试验取得成功的基础上，於1980年6月首次对双耳全聋的一位女性患者成功植入人工耳蜗，填补了我国人工耳蜗研究和应用的空白。随之，多导人工耳蜗问世并引进，北京、上海、广州等地某些大型医院的耳鼻喉科或耳病专科医院陆续开展这一工作，由初始的单导发展到目前最先进的16—22导。椐有关报道目前全国各地已成功植入近2000例，取得了宝贵的经验。然而人工耳蜗这种高科技的人工听觉器官替代装置，靠进口产品价值高达10—25万，且植入又是一个高难度、高精确度和高水平的耳显微外科手术，费用之大，让绝大多数患者望洋兴叹。
近年来，复旦大学所辖的上海听觉医学临床中心，研制成功了国产人工耳蜗产品，性能已达到国际先进水平。而价格仅为进口产品的1/4或1/5，为工薪阶层的耳聋患者所接受。同时他们还成立了与国际合作的具有国际先进水平与设施的专业听觉语言康复中心，标志着我国的人工耳蜗从研制、手术和术后的康复训练，都跨进了国际先进行列。
我们运城市康立耳病医院自2000年以来，与北京同仁医院、解放军海军总医院、上海五官科医院、四军大西京医院、山西医科大学临床医学院等耳科技术高新尖医院进行技术协作，并大批引进专业技术人才和先进设备，人工耳蜗植入手术的技术准备和软硬件设施已基本到位。不久，人工耳蜗的植入，必将在康立耳病医院作出零的突破。
哺乳类内耳毛细胞的发育和再生研究的最新进展
高维强 翟所强
美国旧金山基因技术公司毛细胞再生研究室（高维强）
解放军总医院耳鼻咽喉科研究所（翟所强）
哺乳类内耳的形态生成和毛细胞的产生是由局部的细胞间相互影响及特异的基因所调控。尤其是特别的“碱性螺旋-环-螺旋”（basic helix-loop-helix，bHLH）基因转录调控因子对于毛细胞的分化是至关重要的。例如果蝇atonal的鼠类同源基因Mathl已被证明是毛细胞分化的一个正向调控因子，而Hes1和Hes5则起着负向调控的作用。这些bHLH基因转录调节因子在毛细胞分化时的上皮区域表达。当Mathl基因被敲除后,毛细胞分化全被阻断，而Mathl过表达则会诱导多余的毛细胞产生。与之相反，敲除Hes1基因则会产生多余的毛细胞。同步转染Hesl与Mathl基因进入析生大鼠的耳蜗组织则会抑制Mathl诱导毛细胞分化的作用。此外，特殊的生长因子和细胞分裂的调控基因也能影响内耳感觉上皮前体细胞的分裂和毛细胞分化过程。人们对于毛细胞分化机理的理解将为日后成体内耳毛细胞再生的研究提供非常有用的线索，并最终将有助于毛细胞损毁而引起的听觉和平衡觉障碍的修复。
Mathl是一个毛细胞分化的正向调控因子
一、敲除Mathl可导致毛细胞分化失败
当Math1基因被敲除后，在小鼠的内耳，包括耳蜗及前庭器官中，就无法观察到形态学上的毛细胞[1]。这些Math1基因敲除的小鼠的表现型与Brn3c基因敲除的小鼠不同。在后者，毛细胞虽然在成鼠中缺失[2，3]，但是毛细胞在胚胎早期是被产生的，只是然后逐渐死亡[4]。Math1基因敲除小鼠中毛细胞的缺失已被利用毛细胞的特异标识抗体的免疫组织化学及电子显微镜技术所证实[1]。这些“功能损失型”的研究揭示Math1是在哺乳类内耳毛细胞分化过程必需的。
二、Mathl过表达可诱导额外的毛细胞产生
当新生鼠耳蜗组织被Mathl质粒[pRK5-Mathl-增强性绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescent protein，EGFP）]转染，大量的额外毛细胞在组织培养中产生[5]，并被肌球蛋白Ⅶa抗体（毛细胞特异标记抗体）所标记[6]，位于大上皮嵴区域。该区域处于柯蒂器内侧。正常的柯蒂器中含有4排毛细胞。与此形成强烈对照的是，在转染EGFP的对照组中，那些中表达EGFP的细胞不能变成毛细胞[6，7]。为了证实被Mathl诱导成毛细胞的细胞是否长出纤毛，这些组织培养被一种植物凝集素（peanut agglutinin）三重染色。这种植物凝集素是一种毛细胞纤毛的标记物[5]。毛细胞的纤毛具有转化声音和振动刺激成为电化学信号的细胞装置，它们是毛细胞的一大特征。植物凝集素染色显示，不仅柯蒂器中的毛细胞，而且被Mathl诱导产生的大上皮膌（greater epithelial ridge，GER）毛细胞都长有纤毛。相反，在对照组中，那些被转染EGFP的GER细胞则不被这种植物素染色[5]。此外，在GER区域被Mathl诱导产生的毛细胞数量是相当大的。在其中一个培养中，可多至502个额外毛细胞被诱导产生。
1、异位毛细胞是从大上皮嵴细胞转化而来：转染后1-2d固定的组织培养切片进一步证实了大上皮嵴细胞的身份。被转染的细胞（EGFP+）位于内毛细胞内侧大约4个细胞的距离[5]。大上皮嵴细胞呈现一个小的细胞体并具有从基底部延伸到顶部的树突[8,9]。它们的树突投射可以在整体培养技术中观察到。对于Mathl转染后6d固定的培养标本切片检查显示，被转染的大上皮嵴细胞已获得毛细胞表现型，包括表达肌球蛋白Ⅶa，及一个大细胞核位于胞底但没有树突的梨形细胞体。相反，被pRK5-EGFP转染的大上皮嵴细胞则保持其放射型形态，狭长的细胞体及一个位于细胞体中间的小的细胞核。激光切片显微技术（confocal microscopy）分析发现许多由Math1诱导产生出来的大上皮嵴异位毛细胞已移动它们的细胞体到大上皮嵴的表层，尽管其中仍有一些细胞仍未达到那些正常柯蒂器毛细胞的规则排列。
2、异位诱导出的毛细胞显示毛细胞的电镜特征：对培养标本的超微检查证实了异位诱导出的毛细胞已获得毛细胞的许多特征[5]。正象柯蒂器中的毛细胞一样，这些异位毛细胞呈现较明亮的细胞浆和大的细胞体，细胞核位于细胞底部，丰富的线粒体可在细胞质区域见到。许多正常的大上皮嵴细胞定位于组织的深部，并伸出细长的树突到顶部，细胞胞质是深暗色的，并有许多微绒毛在细胞体的顶部。但是那些异位诱发出的毛细胞可在大上皮嵴的表层观察到。与先前的激光切片显微实验一致，许多异位毛细胞已移动细胞体到组织表层，并清楚地展现表皮板和稍短的纤毛。以上电镜特征更进一步证实它们的毛细胞身份。
3、Math1诱导毛细胞产生的过程是特异的：因为所有被Math1转染的螺旋神经节细胞及结缔组织中的细胞都不能转化成毛细胞。所以大上皮嵴细胞转化成毛细胞的过程是特异的。此外，在同样的实验条件下，新生鼠的小脑神经组织中的细胞在被Math1转染后仍然不被肌球蛋白Ⅶa染色，不能转化成为毛细胞。更需指出的是，过表达另外一个转录因子，即Brn3c，一个先前被报道涉及毛细胞发育过程的转录因子[2-4]，也仍不能诱导大上皮嵴细胞转化成毛细胞。
4、小上皮嵴细胞也能被诱导产生毛细胞：最近表达Math1的人类同源基因，Hath1的腺病毒已被建立[10]。为了测试Hath1是否能够像Math1一样诱导毛细胞的分化，让新生鼠耳蜗组织培养标本感染能同时表达Hath1和EGFP的腺病毒[10]。与先前的电针转染实验一致，许多被Math1腺病毒感染的大上皮嵴细胞变成肌球蛋白Ⅶa阳性的细胞。非常令人振奋的是，此研究发现，除了大上皮嵴外，许多小上皮嵴的细胞也被感染并且转化成为毛细胞[10]。这些小上皮嵴细胞位于柯蒂器外侧，涵盖大约10-14个细胞的距离。它们在正常发育过程中会转变成Hensen和Claudius细胞[8]。在12个组织培养中，所有的被能表达EGFP的腺病毒感染的大上皮嵴或小上皮膌细胞都不能被肌球蛋白质Ⅶa染色，表明过表达EGFP对照基因不能诱发毛细胞分化[10]。这些新近的实验表明人类的Mathl同源基因也能诱导细胞分化。小上皮嵴细胞和大上皮嵴细胞都具有转变成为毛细胞的潜能，这些结果为大上皮嵴和小上皮嵴细胞作为毛细胞前体细胞的实验模型提供了直接的证据。
三、Math1促进前庭毛细胞分化
当用新生鼠3d的椭圆囊上皮组织培养做转染实验时，几乎没有毛细胞被转染[11]。这种上皮组织培养基本上只含有支持细胞和毛细胞。但是，有一些支持细胞被成功转染。还发现在18个被pRK5-EGFP转染的培养标本中，仅有1.7%的EGFP阳性细胞分化成毛细胞（172.6中有3个细胞）。但是在30个被pRK5-Math1-EGFP转染的培养标本中，却有7.17%的EGFP阳性细胞转化成毛细胞（2607中有187个细胞）。在这些实验中毛细胞的分化是用肌球蛋白Ⅶa抗体双重染色[11]，或者用另外一种前庭毛细胞的标记物抗网膜蛋白抗体（anti-calretinin）双重染色[11]。这些结果表明在前庭中过表达Math1能够促进支持细胞转化为毛细胞[5]。
四、Math1可使感觉上皮起始组织和毛细胞分化两种发育过程分开
最近的实验表明，Math1只在不再分裂的细胞区域表达。这种不分裂细胞区定义在胚胎发育过程中的感觉上皮的起始组织[12]。因此，建立将来成为柯蒂器的不再分裂的感觉上皮起始组织是不需要Math1的。但是Math1对于毛细胞从这些起始组织的分化起着一定的作用。这个假说受到下面实验结果支持，即不再分裂的感觉上皮起始组织在Math1基因敲除的鼠中依然形成[12]。
Hesl是毛细胞分化的一个负向调节因子
一、Hesl基因敲除可导致产生额外的耳蜗内毛细胞
为了确定Hesl对于毛细胞分化是否重要，Hesl基因敲除的小鼠内耳被仔细进行组织学检查[13]。胚胎17.5d的耳蜗表面铺片显示在Hesl-/-小鼠中有多余的内毛细胞，同时发现，在Hesl+/-鼠中的内毛细胞也有少量增加。此结果说明有“基因剂量”。与此相反，在野生型的胚胎17.5d耳蜗铺片中，只观察到4排毛细胞：包括1排内毛细胞和3排外毛细胞。对于不同基因型的耳蜗铺片的毛细胞计数表明：在从耳蜗基底端起始的1mm片段中，对于不同基因型中的内毛细胞，可以见到差异有显著性（Hesl-/-：19.92±3.69双粒内毛细胞，n=13，Hesl+/+：0.20±0.16，n=8；Hesl+/-：5.00±0.55，n=15，以上三者两两比较，P＜0.01＝。与此相反，没有发现外毛细胞数目上的统计学差异（Hesl-/-，63.69±1.82，n=13；Hesl+/+，58.87±2.18，n=15；Hesl+/+58.25±2.18,n=8,p=0.058,Hesl-/-和Hesl+/+）。对于Hesl-/-和Hesl+/+耳蜗铺片和石蜡切片检查揭示：在Hesl+/+标本中只有3个外毛细胞和1个内毛细胞，但在Hesl-/-标本中，可以见到双粒内毛细胞。同样地，扫描电镜实验显示，在Hesl+/+鼠中只有4排规则的毛细胞。但是在Hesl-/-鼠中则有多余内毛细胞[13]。这些结果从而进一步证实了先前的用肌球蛋白Ⅶa抗体的免疫组化实验。
二、Hesl也可影响椭圆囊中的毛细胞生成
为了确定前庭器官中的毛细胞产生也可受Hesl调控，不同基因型小鼠的椭圆囊被作系列胚胎17.5d冰冻切片[11]，然后对这些切片做肌球蛋白Ⅶa免疫组化和细胞计数。发现Hesl-/-鼠椭圆囊的毛细胞数目差异有显著性（3193.50±143.94，n=4，相对于Hesl+/+：2347.17±80.99，n=6，P＜0.05＝。在Hesl+/-鼠中的毛细胞介于中间（2594.5±163.19，n=4），但相对于Hesl+/+差异无显著性（P=0.17）[11]。
三、Hesl和Hes5在内耳中有相似但有不同的表达形式
为发现Hesl基因在内耳的细胞表达形式，胚胎17.5d大鼠内耳组织切片做了非放射性原位杂交实验，结果所示。特异信号可在前庭支持细胞层，而非在毛细胞层中观察到[13]，用毛细胞标记物肌球蛋白Ⅶa[3，6]双重染色证实：毛细胞不表达Hesl。周缘和顶部的非上皮细胞同样也不表达Hesl。在耳蜗组织中，Hesl信号在相邻于内毛和外毛细胞的小上皮嵴和大上皮嵴区域表达，在毛细胞和支持细胞（包括Deiter和Pillar细胞）的感觉上皮中，Hesl表达非常低微。用肌球蛋白的Ⅶa双染色显示：毛细胞基本上不表达Hesl。
因为Hesl在小上皮嵴和大上皮嵴区域表达，但是额外内毛细胞仅在大上皮嵴形成，此结果使人怀疑其他基因（像Hes5）也许也对毛细胞分化起着一定的作用。Hes5已被先前证明是另外一个神经发育过程中的负向调节因子[13]。因此，对胚胎17.5d大鼠内耳组织做了Hes5的原位杂交实验。发现相对于Hesl、Hes5表现为既重叠又不同的表达方式[13]。在耳蜗中，Hes5信号可见于小上皮嵴和感觉上皮中的支持细胞（包括Derter和Pillar细胞），但不见于大上皮嵴。在前庭中，很强的Hes5信号可见于支持细胞中，但是与Hesl不同，Hes1在感觉上皮的所有支持细胞中表达，而Hes5在微纹区的支持细胞中表达水平很高，在非微纹区Hes5的表达水平则相对很低。
通过Hesl/Hes5原位杂交实验结果说明，Hes1和Hes5可以彼此协作，负向调控毛细胞分化。虽然，Hesl在小上皮嵴和大上皮嵴细胞表达]，它似乎只参与内毛细胞数目的准确调控，但是，它对于外毛细胞数目的调控功能不详。这可能是由于Hes5的协同作用所掩盖。这是因为Hes5在耳蜗的感觉上皮区和小上皮嵴表达[13]。这个理论最近已被Zine等[14]证实。此外，Zine等阐明在Hes5基因敲除的小鼠中，耳蜗外毛细胞和前庭毛细胞数目有显著增加。在Hes/Hes5双重基因敲除的鼠中比在Hes1单个基因敲除中，有更多的额外毛细胞生成[14]。这些实验结果说明Hes1和Hes5共同参与调控内耳毛细胞的产生[13，14]。这与它们在神经细胞分化过程的功能相似。
四、Hesl抑制由Math1诱导的毛细胞分化过程
为了理解Hes1影响毛细胞分化的机理及确定在Hes1和Math1之间是否有功能上的相互作用，新生鼠耳蜗铺片培养被转染同量的Hesl和Math1基因。采用了PSV2CMV-Hesl和pRK5-Math1-EGFP两个表达载体，并且将这些组织培养与只用pRK5-Math1-EGFP转染或者用PSV2CMV-Hesl和pRK5- EGFP共同转染组织培养比较[13]。实验表明，像先前实验一样[5]，过表达Math1可导致大量的异位毛细胞产生。然而，这些由Math1诱导而发生的毛细胞分化过程被同时表达的Hes1所抑制或阻断。过表达Hes1基因本身则不显示任何明显的效应。没有任何细胞被肌球蛋白Ⅶa双重染色。先前实验表明Math1可以使大上皮嵴细胞经历一个形态学上的变化，即从具有细长树突的形状变成梨形[5]。与此一致，大多数被Hes1/Math1同时转染的大上皮嵴细胞展现了一个具有树突的形状，与那些正常的大上皮嵴细胞相似。因此，Hes1的表达可以阻碍大上皮嵴细胞形态学变化。对于这些被不同载体转染的组织培养细胞计数揭示，大约有98.6%±0.6%被Math1转染大上皮嵴细胞转变成为毛细胞，但是仅有8. 9%±1.1%被Hes1/math1共同转染的大上皮嵴细胞仍是肌球蛋白Ⅶa阴性，没有变成毛细胞。
成体内耳中新生毛细胞的产生和再生
非常值得注意的是由于噪声及耳毒药物引起的毛细胞损失是耳聋及平衡觉障碍的主要病因之一。虽然新的毛细胞可以自然地在胚胎后和成体鸟类及低等脊椎动物耳中产生[15]，到目前为止还没有有效方法刺激成体哺乳类耳蜗毛细胞再生。如果我们理解了毛细胞分化的机理，我们就可能促进损伤后的毛细胞再生，并最终发展出治疗听觉和平衡觉障碍的药物。
一、成体内耳的新毛细胞的产生
虽然，已报道过表达Math1在新生鼠耳蜗可诱导异位毛细胞的产生，但是过表达Math1能否在成体哺乳类内耳产生新的毛细胞仍不清楚。在鼠类出生后的头3周中，内耳组织经历戏剧性的结构、免疫组化、及生理学上的多种变化[15]。这些变化包括细胞凋亡，纤毛束的成熟，功能上的突触形成，及特异离子通道的形成[16]。成体哺乳类内耳感觉上皮中的细胞变成高度特异化，并显示出对生长因子的低反应性[17]。因此，人们不知成体内耳是否具有像新生鼠一样的产生新的毛细胞的能力。大家都在期待这种可能发生[18-20]。
最新实验表明，过表达Hath1，一个人类atonal的同源基因，能在成体内耳中诱导出新的毛细胞[10]。由于病毒基因转移比电脉冲[5]在临床上更具实践性，所以，此实验设计和建立了一个可以表达Hath1的腺病毒载体，称之为ad-Hath1-EGFP[10]。
当成体大鼠的椭圆囊组织培养被ad-Hath1-EGFP感染后，许多细胞在紫外光显微镜下呈现荧光。当这些组织培养在病毒感染3d时被固定，并被肌球蛋白Ⅶa双重染色后，用荧光显微镜仔细上下聚焦检查发现：即使有许多细胞被感染，但是没有任何被感染的细胞呈现肌球蛋白的Ⅶa阳性。值得兴奋地是，如果将这些组织培养在感染后的7～18d固定，这时大多数被ad-Hath1-EGFP感染的感觉上皮中的支持细胞变成肌球蛋白的Ⅶa阳性[10]。平均来说，根据对52个培养中随机抽样的16个培养细胞计数揭示：大约71%（76/107个细胞）被感染的支持细胞变成毛细胞。与此形成强烈对照的是，在16个被ad—EGFP病毒感染的对照组培养中，所有被感染的细胞都是肌球蛋白的Ⅶa阳性，它们在感染后的12d也不会变成毛细胞[10]。这种在成体椭圆囊囊斑中从支持细胞到毛细胞的转变，已被对这些培养的横切片进行其他毛细胞记物的免疫组化所证实。这些新产生的毛细胞生长纤毛[10]，同时在形态上转变成非常规则的梨形或柱形毛细胞。相反，那些被ad—EGFP感染的细胞则仍保持其颇大的细胞体和展现具有许多树突不规则的形状。
二、庆大霉素损伤后的成体内耳中的新毛细胞的再生
最新实验也证明成大鼠成体内耳上皮具有在损伤后产生大量新毛细胞的能力[10]。对成体大鼠的椭圆囊斑用庆大霉素处理，庆大霉素是一种耳毒药，可以杀死成体内耳中的大多数毛细胞[21]。然后对这个组织用ad—Hathl—EGFP病毒感染。与用正常的椭圆囊斑组织做的实验一致。实验发现，许多在感觉上皮中被感染的细胞（大约总数205个细胞中的70%）在感染后的12d时呈现肌球蛋白Ⅶa阳性。与此相反，没有任何被ad-EGFP感染的细胞在庆大霉素损伤的对照组培养中呈现肌球蛋白Ⅶa阴性[10]。
结论与展望
过去的几年，人们已对高等脊椎动物的内耳毛细胞的发育过程的理解有了长足进步。局部的细胞间相互作用和特异的基因对于控制感觉上皮干细胞的分裂和毛细胞的分化起着决定性的作用。耳蜗毛细胞发育模型可能是：特殊的生长因子，包括酪氨酸蛋白激酶受体蛋白HER2的配体（Heregulin），碱性成纤维细胞生长因子（basic fibrogrowth factor，bFGF）和骨形成蛋白4（BMP4）在鼠胚胎11.5d阶段可以影响感觉上皮的干细胞分裂，而细胞循环调节因子，P27（Kipl）可调节胚胎11.5～14.5d之间的终端细胞分裂。细胞命运的选择，即开始分化发生在胚胎14.5～15.5d。这个过程是由切迹基因（Notch）信号系统控制。在这个过程中，Hesl和Hes5是Notch信号系统的效应基因。现在已经被清楚地表明，Mathl是一个正向控制因子，而Hesl/Hes5则起着负向控制的作用，它们可以拮抗Mathl的作用。此后，毛细胞继续成熟，长出纤毛，表达几种钙结合蛋白，产生特异的离子通道，并与神经细胞建立突触联系。一种含有POU片段的转录因子，即Brm3c[22]，似乎也对毛细胞的后期分化及成熟过程起着一定的作用。到了出生后21d鼠的毛细胞变为成熟并具有成年功能。在此以后，有功能的毛细胞的存活和维持对于正常的听力非常重要。
通过对于毛细胞分化过程的逐渐理解，人们已经对于在成年内耳产生新的毛细胞的研究做了许多努力。早期的工作注重点是放在控制细胞分裂的机理上和找出能够刺激内耳感觉上皮中的支持细胞分裂的营养因子。近来，更多的注意力被放到找出那些能够控制毛细胞分化的基因。鉴于Math1能有效地诱导毛细胞分化的实验证据，最近已经在成年内耳组织中做了基因转移，实验证实至少在成年前庭器官具有产生大量新的毛细胞的能力。 通过过表达人类的Math1同源基因，在正常的及耳毒损伤的内耳组织中，均能产生可观数目的新的毛细胞。无论是新生鼠的大上皮嵴还是小上皮嵴细胞均能通过Math1转化为毛细胞。这些实验结果为在成年耳蜗毛细胞再生提供了很重要的线索。虽然大上皮嵴中的一些细胞被认为在耳蜗成熟过程中经历凋亡，但是其中的一部分分化成为内沟细胞。大多数小上皮嵴细胞变成Hensen及Claudiu细胞。这些细胞存在于成年内耳。因此，Hensen及Claudiu细胞及内沟细胞很可能是将来在成年耳蜗中转化为新的毛细胞的靶细胞。这些最新的结果非常令人兴奋、鼓舞。如果我们能将刺激支持细胞分裂的生长因子及增加或减低那些控制毛细胞分化的基因表达水平结合在一起，我们也许可以更有效地促进内耳的毛细胞再生，这些研究最终将有助于治疗由于毛细胞损伤引起的听觉、平衡觉障碍。
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（摘自中华耳鼻咽喉科杂志2004年3月第39卷第3期）
