世界卫生组织(WHO)发布的《世界听力报告》提出,目前有超过15亿人有不同程度的听力损伤,预计到2050年,听力损伤人数将近25亿。环境和遗传因素均可导致感觉细胞和神经元的死亡,继而导致听力损失。由于这些细胞的不可再生性,损伤累积将最终导致严重的耳聋。佩戴人工耳蜗是目前解决听力损失的有效方法,但是这种方法没有从根本上治愈听力损伤,使用中还存在灵敏性差、背景噪声强等缺点。其中,遗传因素是导致耳聋的主要原因,目前已经鉴定出约140个耳聋基因,因此,基因疗法是一种对遗传性耳聋最有希望的治疗方法。近年来,由于基因组生物学的发展,多种听力相关基因的发现及部分听力损失机制被阐明,为听力疾病的基因治疗提供了基础理论。
耳(Ear)是哺乳动物的听觉器官,也是识别方位维持身体平衡的器官,耳主要由外耳、中耳和内耳三部分组成。外耳负责声音搜集,中耳负责声音放大,内耳负责声音的感知。内耳充满淋巴液,当接受中耳传来的声波撞击后,会造成淋巴液的流动,内耳中的毛细胞可把液体波动的物理信号变换成生物信号,进而由内耳螺旋神经元传送至听觉中枢,最终实现听觉转换。内耳系统在完成听觉过程中发挥重要作用,完整的听觉讯息由内耳细胞所转换而成,内耳的螺旋神经元又会将这些讯息传送至听中枢神经。
内耳结构包括负责听觉的感觉器官(耳蜗)和负责平衡的器官(前庭),耳蜗的感音结构是Corti氏器,系耳蜗内听觉的基本构造,位于蜗管的基底膜上,基本结构包括盖膜、内外毛细胞、基底膜、各类支持细胞等。Corti氏器内的主要功能单位是内外毛细胞,还有盖膜与基底膜。它们共同构成听觉的联动装置,为内毛细胞营造一种换能过程,以确保内毛细胞能够有效地将内外淋巴液的流动转换成神经冲动,进而传递至大脑形成听觉的认知。
内耳包含三种主要功能细胞:毛细胞(Hair Cells, HCs)、支持细胞(Supporting cells, SCs)和螺旋神经节(Spiral Ganglion Neurons, SGNs),其中HCs又包括一排内毛细胞(Inner hair cells, IHCs)和三排外毛细胞(Outer hair cells, OHCs),OHCs负责将声音信号放大;IHCs负责将液体波动转化为电信号,并通过听觉神经传递到听觉脑干,再到听觉皮层。人类一个耳蜗约有9000到12000个外毛细胞,3000到3500个内毛细胞。
内耳结构(PMID: 32708116)
听力损失分类
感音神经性听力损失(耳蜗和听神经通路缺陷):由于耳蜗、听神经或听觉中枢等部位的病变,引起对声音感觉和认知功能障碍的听力损失,又分为(耳蜗)感音性听力损失、(听神经)神经性听力损失、(中枢)中枢性听力损失。由于内耳或连接内耳与大脑的神经受损造成的,指耳蜗螺旋器病变,不能将声波变为神经兴奋,或神经及其中枢途径发生障碍不能将神经兴奋传入,或大脑皮质中枢病变不能分辨语言,由于初步的听力学检查不能将感应性听力损失、神经性听力损失和中枢性听力损失区分开来,因此统称感音神经性听力损失。
传导性听力损失(外耳或中耳传导障碍):病变存在于中耳或外耳,声音在抵达内耳之前的振动受到阻碍,内耳功能正常,但因为刺激微弱而不能产生神经冲动,是声音传导障碍导致的听力损失。
混合型听力损失:既有传导性因素又有感应神经性因素,称之为混合型听力损失。合并有外耳、中耳和内耳的损害导致的听力损失。
耳结构(图片来源www.nidcd.nih.gov/health/ear-infections-children)
耳蜗和听神经损伤导致的感音神经性听力损失(sensorineural hearing loss, SNHL)占所有听力损失的90%,而SNHL中50%左右是基因突变导致的,可以通过基因治疗从根本上治愈听力损失。基于病毒载体的基因疗法成为治疗遗传性听力损失的新热门赛道,借助腺相关病毒载体(AAV)高效感染内耳细胞治疗遗传性听力损失,具有很好的应用前景。
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内耳注射
幼鼠圆窗膜注射 成年鼠后半规管注射
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表型鉴定——扫描电镜
利用扫描电镜可以清晰观察内耳细胞数量及毛细胞的纤毛状态。
听力检测——听觉脑干反应(ABR)
利用听觉脑干反应可以客观判断动物在不同频率下的听力能力,检测听力功能。
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