耳蜗内毛细胞的离子通道

传入到内耳的声音信号是通过对毛细胞产生机械刺激，引起其释放神经递质，从而造成传入神经元兴奋而引发动作电位，而将兴奋传入到听觉中枢系统的。毛细胞的纤毛受到机械刺激后，可打开其换能通道，钾离子和钙离子在电压差的作用下由中阶（内淋巴液，高钾）进入毛细胞，使毛细胞电位升高，引起电压依赖性钙通道的打开（Issa and　Hudspeth，1994；1996），使毛细胞去极化。与其他神经细胞和感受器细胞不同，毛细胞本身不产生动作电位，而是产生感受器电位，促进毛细胞底部的神经递质的释放。用荧光标记的实验方法（Flu3），发现这些钙通道分布在内毛细胞侧底部称为突触前膜兴奋区（presynaptic active　zones）的部位（Issa and　Hudspeth，1996）。钙离子浓度的增高，可进一步促使钙依赖性钾通道的开放，使钾离子外流，从而使毛细胞电位复极化，完成一个兴奋性周期。

内毛细胞的电压依赖型钙通道对产生毛细胞感受器电位至关重要，对这些钙通道的特点有许多表达。一些研究表明，内毛细胞钙通道主要受CaV1．3基因的表达（Platzer et al，2000），与心脏和肌肉的L型钙通道同一家族。毛细胞上的钙通道的门控速度非常快，在0．3ms的数量级上，这一特性可保证毛细胞的快速兴奋性，从而保证耳蜗的快速频率和时域反应。内毛细胞钙通道的另一特性是其反应没有失活性（inactivation），这可能与其表达钙调素样钙结合蛋白（calmodulin－like calcium－binding proteins，CaBPs）有关（Yang et　al，2006）。从耳蜗传入神经元记录到的自发性放电的频率特性来推测，内毛细胞钙通道的另一特点是其在静息膜电位下保持很高的开放率，由此兴奋内毛细胞而引发兴奋性神经递质的释放。

毛细胞兴奋的主要结果是控制毛细胞内的神经递质的释放。内毛细胞的主要兴奋性神经递质为谷氨酸，在毛细胞内有许多谷氨酸的突触囊泡（vesicle）。毛细胞内存在一个称为突触带（synaptic ribbon）的独特结构，突触带是一椭圆的电子密集体（electrondense body），直径小于1μm，可附着100个左右的突触囊泡（图11－4）。synaptic ribbon可保证毛细胞快速释放神经递质，从而达到对声音信号快速的频域和时域的反应。突触囊泡的形成需要囊泡载体蛋白（vesicular glutamate transporter，VGLUTs）的参与。哺乳动物的中枢神经系统发现有三种VGLUTs，其中VGLUT3仅表达在耳蜗，而VGLUT1和VGLUT2基因和蛋白不在耳蜗内表达。VGLUT3是内毛细胞突触传递必不可少的，VGLUT3基因缺陷性小鼠显示重度听力损失（Seal et　al，2008），而VGLUT3缺失造成的听力损失显然是由于对传入神经功能的影响，而并非对内毛细胞的影响，因为VGLUT3的缺失会损伤传入神经的兴奋性，而并不影响内毛细胞功能。目前由于VGLUT3变异而造成的听力损失的家族也有报道（Ruel et　al，2008）。

内毛细胞突触后的兴奋性神经受体主要为谷氨酸受体，包括N－甲基－D－天冬氨酸（NMDA）型和非－NMDA型，其中非－NMDA受体的α－氨基－3－羟基－5－甲基－4－异唑丙酸（1－4－isoxazolepropionate，AMPA）受体为完成快速突触传递的主要介质（Keen and Hudspeth，2006）。传入神经突触后AMPA受体的表达密度与突触信号的强度相关，噪声暴露可暂时性降低AMPA受体的表达，从而造成听力敏感度的下降；AMPA受体密度的恢复也伴随着听力的恢复（Chen et　al，2007）。耳蜗微量灌注AMPA受体的兴奋剂可减少噪声暴露引起的听力损失，并使AMPA受体的表达减少。耳蜗灌注NMDA受体阻断药也可减少噪声引起的听力损失，并且减少AMPA受体表达，提示NMDA受体可能参与AMPA受体在传入神经的表达。

图11－4　内毛细胞的突触囊泡和突触后受体

耳蜗外毛细胞内的突触前囊泡和外毛细胞下的传入神经突触结构，相对内毛细胞要稀少得多，这一结构也表明耳蜗的传入兴奋主要靠内毛细胞和与之相连的一型传入神经元完成。