ATP調控組蛋白乙醯化在噪聲性聽力損傷的機制研究

《ATP調控組蛋白乙醯化在噪聲性聽力損傷的機制研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由陳福權擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：ATP調控組蛋白乙醯化在噪聲性聽力損傷的機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳福權
• 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學

中文摘要

耳蝸外毛細胞凋亡是噪聲性聽力損傷的典型病理改變，但其機制尚未闡明。我們前期研究發現，噪聲暴露早期耳蝸底轉外毛細胞內ATP下降、組蛋白H3K9的乙醯化水平顯著降低；組蛋白去乙醯化酶抑制劑可以預防噪聲性聽力損傷。由於細胞核內以ATP為底物合成的乙醯輔酶A為組蛋白乙醯化修飾提供乙醯基，我們假設，噪聲暴露早期耳蝸外毛細胞內ATP下降導致細胞核內乙醯輔酶A生成受阻，組蛋白乙醯化水平降低，關鍵基因表達下調，觸發細胞凋亡。本課題擬通過小鼠噪聲性聽力損傷和體外Corti器ATP抑制模型，研究ATP下降對耳蝸外毛細胞組蛋白乙醯化水平的影響；套用組蛋白去乙醯化酶抑制劑、高通量基因分析方法，研究組蛋白去乙醯化對耳蝸外毛細胞凋亡的影響，篩選獲得受組蛋白去乙醯化影響顯著下調的基因。本課題旨在闡明ATP下降-組蛋白去乙醯化-外毛細胞凋亡這一機制在噪聲性聽力損傷中的作用，為噪聲性耳聾臨床干預新方法的建立奠定理論基礎。

結題摘要

耳蝸外毛細胞凋亡是噪聲性聽力損傷的主要病理改變，但其損傷機制尚未闡明。本項目通過永久性閾移噪聲性聽力損傷小鼠動物模型和體外培養耳蝸Corti器基底膜腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）剝奪模型，研究噪聲暴露早期耳蝸外毛細胞內ATP下調導致組蛋白的乙醯化水平下降，組蛋白去乙醯化酶（HDAC）抑制劑通過恢復組蛋白乙醯化水平預防噪聲引起的耳蝸外毛細胞損傷。分光光度法檢測發現在噪聲暴露條件下耳蝸外毛細胞內ATP水平下降，106 dB SPL廣譜噪聲（2-20 KHz）條件下噪聲暴露0、30、60和120 分鐘後耳蝸組織ATP值分別為15.5×10-7 M，8.5×10-7 M，3.1×10-7 M和3.5×10-7 M。間接免疫螢光染色法同時發現耳蝸外毛細胞內AMPKα蛋白磷酸化水平升高。蛋白免疫印跡法發現同樣條件噪聲暴露30分鐘開始耳蝸組織細胞核心心組蛋白H2A，H3，H4乙醯化水平開始下降，噪聲暴露後60分鐘開始耳蝸外毛細胞核心心組蛋白H2B乙醯化水平開始下降，並以組蛋白H3為例行間接免疫螢光染色法檢測細胞特異性，發現噪聲暴露30分鐘後耳蝸外毛細胞內組蛋白H3乙醯化水平開始下降。同時，蛋白免疫印跡法發現噪聲暴露30分鐘後耳蝸組織內活化型Caspase3水平上升。採用蛋白印跡法和間接免疫螢光染色法意外發現噪聲暴露後耳蝸組織內HDAC1和HDAC4水平上調，噪聲暴露30分鐘後耳蝸外毛細胞內HDAC4水平上升。分光光度法檢測體外培養耳蝸Corti器基底膜在1 μM寡黴素作用下2小時開始細胞內ATP水平下降，蛋白免疫印跡法發現AMPKα蛋白磷酸化水平升高，蛋白免疫印跡法和間接免疫螢光染色法發現耳蝸外毛細胞核心心組蛋白H3乙醯化水平同時下調。螢光染色發現在這個體外培養條件下8小時外毛細胞出現纖毛明顯紊亂和毛細胞缺失。螢光染色和掃描電鏡發現HDAC抑制劑環庚烷異羥肟酸（SAHA）可減少強噪聲暴露引起的耳蝸毛細胞丟失。SAHA可減輕耳蝸外毛細胞損傷程度及各個頻率上減輕強噪聲引起腦幹誘發電位（ABR）反應閾移。本項目闡明一個新的噪聲性聽力損傷信號轉導機制：噪聲暴露後ATP降低—組蛋白乙醯化水平下降—耳蝸毛細胞凋亡。本項目具有潛在的臨床套用前景：研究發現HDAC抑制劑可以預防噪聲性聽力損傷，已知效力溫和的HDAC抑制劑丁酸鈉可以通過膳食纖維消化獲得，有望通過提高膳食中纖維的含量預防噪聲性聽力損傷。