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编号:10237723
经鼓室注射庆大霉素后豚鼠前庭囊斑内毛细胞数的变化
http://www.100md.com 《医学临床研究》 2000年第1期
     作者:乌维秋

    单位:广东省深圳市南山人民医院 深圳 518052

    关键词:听觉丧失,感音神经性;毛细胞;庆大霉素类;显微镜检查,电子;疾病模型,动物;豚鼠

    湖南医学000101【摘 要】目的观察经鼓室注射庆大霉素后豚鼠前庭囊斑毛细胞纤毛束的损伤与修复。方法经鼓膜穿刺于听泡内注射庆大霉素(GM)造成前庭囊斑毛细胞的损伤。用扫描电镜观察同一豚鼠双侧不同恢复时间的前庭囊斑毛细胞纤毛束的损伤与修复。结果4 d损伤组毛细胞纤毛束损伤严重,成熟纤毛束密度为(19.79±7.76)/1000 μm2;4周恢复组受损纤毛束大部分脱落,密度下降为(13.69±6.9)/1000 μm2。同时,明显可见小纤毛束的生长,其密度从4 d组的(1.76±2.21)/1000 μm2增加至4周组的(4.95±4.76)/1000 μm2。结论进一步证实豚鼠前庭囊斑感觉上皮在GM损伤后可部分自行修复。所见小纤毛束可能与毛细胞再生有关。
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    【中图分类号】 R764.35;R361+.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1001-9421(2000)01-0001-03

    Changes of Hair-Cell Number in the Vestibular Utricles of Guinea Pigs Following Transtympanic Injection of Gentamycin

    WU Weiqiu

    (The ENT Department,Nanshan People′s Hospital of Shenzhen,Shenzhen 518052,China)

    【Abstract】ObjectiveTo observe the damage and recovery of the hair cell bundles in the vestibular utricles of guinea pig following transtympanic injection of gentamycin.MethodsGentamycin(GM) was injected transtympanically into both middle ears of piginented guinea pigs.The damage and recovery of hair cell bundles in the vestibular utricles were bilaterally examined by scanning electron microscopy (SEM).ResultThe recovery period in one ear of each animal was 4 days (Group Ⅰ)and the other was 4 weeks (Group Ⅱ).The utricles were apparently devoid of hair bundles from 4 days to 4 weeks of postinjection period,the density of mature hair bundles was (19.79±7.76) per 1000 μm2.Howerer,immature hair bundles in multiple stages of development could be indentified after 4 weeks of recovery,while their density decreased to (13.69±6.9) per 1000 μm2.Typically regenerated small hair bundles were recognized as a single kinocilium as well as shorter and thinner stereocilia with relatively small cell apexes.The most important characteristic was that the stereocilia in a new bundle were almost similar in height.Quantitative observations indicated that total hair bundles survived from GM damage were decreasing in number within 4 days to 4 weeks after recovery.On the contrary,the density of small hair bundles in Group Ⅱ(4.95±4.76) per 1000 μm2.increased significantly as compared with that in Group Ⅰ(1.76±2.21) per 1000 μm2.ConclusionThe mammalian inner ear may be capable of regenerating new hair cell bundles in vestibular epithelia after GM ototoxicity.
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    【Key words】 hearing loss,sensorineural; hair cell; gentamicins; disease modles,animal; guinea pig; microscopy,electron

    以往认为,毛细胞的损伤是不可逆的。现已公认,鸟类的前庭和耳蜗基底乳头毛细胞在耳毒性药物损伤和声损伤后可以再生[1,2],并可部分恢复其功能[3,4];哺乳动物内耳前庭毛细胞的再生已有报道[5,6],但仍有分歧。本实验于不同时间经双侧鼓膜穿刺,于豚鼠听泡内分次注射庆大霉素(GM),电镜下观察同一豚鼠双侧前庭囊斑毛细胞纤毛束的损伤和修复。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物及分组 健康杂色豚鼠14只,体重

    562~919 g,雌雄不限,耳郭反射正常。随机分为3组:Ⅰ组为GM注射后4 d组;Ⅱ组为GM注射后恢复4周;Ⅲ组为对照组。Ⅰ,Ⅱ组动物共9只,各9耳;Ⅲ组动物5只,7耳。
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    1.2 用药方法 实验组豚鼠双耳各进行一次GM注射,剂量均为8% GM 0.1 ml。第1次注射为实验第1天,随机注射一耳,第28天取死动物,取材作为第Ⅱ组(即自然恢复4周)。第2次注射于第24 d,注射对侧耳,第28天同样取材作为第Ⅰ组(即自然恢复4 d)。对照组5只豚鼠用同法在听泡内注射等量无菌水。

    1.3 实验后处理 断头处死豚鼠,快速取出并打开听泡,2.5%戊二醛固定2 h,显微镜下解剖出前庭囊斑,1%锇酸后固定,梯度酒精脱水,二氧化碳临界点干燥,喷金,Hitachi 4500扫描电镜观察并双盲计数每一囊斑表面20个随机计数点中健康、成熟和非成熟毛细胞纤毛束密度。非成熟小纤毛束的标准:①明显短于邻近成熟纤毛束且表皮板明显过小[5,6];②静纤毛长度基本一致,无阶梯状外观或静纤毛不成行排列,而是松散地覆盖于整个表皮板表面[7,8]

    1.4 统计学处理 采用成组U检验。
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    2 结果

    对照组前庭囊斑感觉上皮外观无异常,毛细胞均匀分布于支持细胞之间。其纤毛束呈阶梯状规则排列(封三图1),各行列纤毛间的顶部连接和侧连接清晰可见。支持细胞表面的微绒毛未见损伤。4 d组的前庭囊斑上皮破坏明显(封四图2):损伤并不局限于纹区,但以纹区损伤较重,大量纤毛束变性、倒伏、散乱或融合;表皮板膨出或下陷,毛细胞及纤毛束消失,未损伤纤毛束数量明显减少;支持细胞扩大以填补毛细胞消失的空间,偶见无明显损伤的小纤毛束。

    第4周恢复组中,前庭囊斑表面存活的纤毛束数量较4 d组进一步减少(封三图3),但存留的纤毛束无明显损伤。其中成熟纤毛束较少,大多数为界于成熟与非成熟之间的半成熟纤毛束。后者长度较成熟者短,静纤毛排列整齐,有阶梯结构,但阶梯少,阶梯间距离短(封三图4),外观健康无损。新生的小纤毛束明显可见(封三图3,4),多位于数个相邻的支持细胞交界处,并观察到新生纤毛束可能的生长过程(封三图5):新生的静纤毛最初出现于表皮板边缘微绒毛的部位,朝向并围绕中央动纤毛(图5a);随后,静纤毛加粗、加长、重新排列,根部逐渐靠拢形成束状(图5b);同时,动纤毛移至静纤毛一侧,在纤毛束中央留下中空(图5c);再后,从靠近动纤毛的静纤毛开始逐排长高,逐渐形成日趋成熟的形态特征(图5d)。支持细胞进一步扩张,表面微绒毛较少。
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    豚鼠前庭囊斑GM损伤和恢复后毛细胞数有明显改变,各组前庭囊斑毛细胞纤毛束的数量资料见附表。随GM注射后恢复时间从4 d延长至4周,存活的纤毛束总数逐渐减少(P<0.01),而新生的小纤毛束则逐渐增加(P<0.01),为4 d组的4倍。

    附表 前庭囊斑损伤后纤毛束密度的改变(/1000 μm2) 组名

    耳数

    总纤毛束

    小纤毛束

    4 d损伤组

    9

    19.79±7.76

    1.76±2.21
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    4周修复组

    9

    13.69±6.90

    4.95±4.76

    对照组

    7

    29.79±5.98

    1.66±5.98

    3 讨论

    哺乳动物内耳毛细胞再生的研究对象多为前庭器官,这与前庭器官不如耳蜗高度分化有关。Forge等[5]1993年报道,给豚鼠连续肌注GM 7 d,停药4周后,前庭囊斑上皮可见处于不同发育阶段的非成熟纤毛束。Warchol等[6]在豚鼠及人类前庭囊斑离体组织培养中发现,其毛细胞在耳毒性抗生素损伤后,不仅再生出新的毛细胞,而且支持细胞和再生毛细胞均可为放射性示踪剂所标记。表明在修复过程中,确有DNA合成和新细胞产生,并推测再生毛细胞来源于支持细胞的分化。本研究显示,GM局部注射造成豚鼠前庭囊斑明显损伤。在注射后4 d至4周的时间内,损伤虽持续存在,新生的非成熟纤毛束和由它生长的不同发育阶段的半成熟纤毛束已开始增多,提示有修复囊斑的可能。但此时纤毛束的数量还远不及正常囊斑,即到注射后4周为止,修复还不完全。损伤后部分自然修复的意义十分重大,它为进一步研究药物诱导或干预毛细胞再生修复以及临床治疗内耳感觉上皮的损伤提供了一定的理论依据。对照组豚鼠前庭囊斑中所见的小纤毛束与GM损伤无关,Forge[3]认为可能与生理情况下毛细胞微量持续生成有关。
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    一般认为,与鱼类、两栖类不同,热血动物感觉毛细胞出生后不再产生。目前,一些鸟类毛细胞再生的研究认为,出生后的毛细胞损伤可能触动了尚不清楚的静息因素,从而启动了毛细胞再生的前体细胞(有认为是支持细胞),后者经分化、分裂完成毛细胞再生过程[9]。本文观察到的毛细胞修复可能与鸟类毛细胞损伤后再生的机制相同。

    由于豚鼠前庭与鸟类基底乳头不同,损伤与修复并不局限于某些部位,而是散在于整个前庭囊斑上皮。严格说来,前庭囊斑上所见的小纤毛束即为再生的毛细胞纤毛束的证据尚嫌不足。但从鸟类基底乳头局限性的损伤区内,毛细胞完全丧失后出现的再生纤毛束的形态和新生鼠前庭毛细胞纤毛束发育发展过程[7,8],显示了相似的形态学特征,为本文判断哺乳动物再生纤毛束提供了间接的形态学依据。

    图1 各对照组前庭囊斑上皮成熟细胞纤毛束呈阶梯状规则排列(EM×4150)
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    图2 I组(2a)前庭囊斑感觉上皮明显破坏,大量纤毛束变性,倒状及消失;其中偶见无明显损害的小纤毛束(2b图为局部放大,EM×1400)

    图3,4II组中存活的纤毛束明显减少,但半成熟及新生的不纤毛束明显可见;支持细胞扩大,做绒毛开始生长(EM×2050)

    图5 新生的小纤毛束可能的生长地这程;a:静纤毛出现,朝向中央动毛;b.静纤毛逐渐靠拢形成束状;c.动纤毛移至静纤毛一侧,留下中空;d.造近动纤毛的静纤毛开始逐排长高(EM×12500)
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    本实验完成于英国Keele大学The Mackay Institute of Communication and Neuroscience听力学实验室,并得到Professor Carole Hackney和Dave Furness的大力支持和帮助,深表感谢。

    【作者简介】 乌维秋(1959~),女,上海市人,副主任医师,学士,1993~1994年获世界卫生组织奖学金赴英国作为访问学者,主要从事前庭基础研究和耳显微手术及内窥镜研究。

    【参 考 文 献】

    [1] Contanche DA.Regeneration of hair cell stereocilliary bundles in the chick cochlea following severe acoustic trauma[J].Hear Res,1987,30:181
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    [2] Cruz RM,Lambert PR,Rebel EW.Light microscopic evidence of hair cell regeneration after gentamicin toxicity in chick cochlea[J].Arch Otolaryngol Head Neck Surg,1987,113:1085

    [3] Girod DA,Tucci DL,Rebel EW.Anatomical correlates of functional recovery in the avain inner ear following aminoglycoside ototoxicity[J].Laryngoscope,1991,101:1139

    [4] 娄卫华,董明敏,董民声.卡那霉素中毒后鹌鹑耳蜗毛细胞损伤与再生的观察[J].中华耳鼻咽喉科杂志,1994,29:85
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    [5] Forge A,Li L,Corwin JT,et al.Ultrastructural evidence for hair cell regeneration in the Mammalian inner ear[J].Science,1993,259:1616

    [6] Warchl ME,Lambert PR,Goldstein BJ,et al.Regenerative proliferation in inner ear sensory epithelia from adult Guinea pigs and humans[J].Science,1993,259:1619

    [7] Lim DJ,Ammilo M.Developmental morphology of the mouse inner ear[J].Acta Otolaryngol Suppl,422(1):1
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    [8] Furness DN,Richardson GP.Russell IJ.Stereociliary bundle morphology in organotypic cultures of the mouse cochlea[J].Hear Res,1989,38:95

    [9] Balak KJ,Corwin JT,Jones JE.Regenerated hair cells can originate from supporting cell progeny:evidence form phototoxicity and laser ablation experiments in the lateral line system[J].J Neurosci,1990,10:2502

    【收稿日期】 1999-11-01, http://www.100md.com