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编号:10265095
碱性成纤维细胞生长因子对前庭毛细胞的保护作用
http://www.100md.com 《听力学及言语疾病杂志》 2000年第2期
     作者:熊敏 姜泗长 杨伟炎 张素珍 翟所强

    单位:熊敏(广州军区广州总医院耳鼻咽喉科 广州 510010);姜泗长(解放军总医院耳鼻咽喉科研究所);杨伟炎(解放军总医院耳鼻咽喉科研究所);张素珍(解放军总医院耳鼻咽喉科研究所);翟所强(解放军总医院耳鼻咽喉科研究所)

    关键词:碱性成纤维细胞生长因子;椭圆囊毛细胞;新霉素

    听力学及言语疾病杂志000203 【摘要】 目的 观察碱性成纤维细胞生长因子(basic Fibroblast Growth Factor,bFGF)对新霉素所致离体椭圆囊毛细胞损害的保护作用。方法 采用离体的豚鼠椭圆囊培养法,对照组为普通前庭培养液培养,实验组按培养液中含和不含bFGF分组,用新霉素造成各实验组培养的椭圆囊毛细胞损伤,各组椭圆囊均行扫描电镜检查并行毛细胞计数。结果 含bFGF的实验组毛细胞的存活数目显著高于不含bFGF的实验组(P<0.05),对照组毛细胞无缺失或损伤。结论 新霉素对离体的椭圆囊毛细胞有较强的破坏作用;bFGF对新霉素所致离体椭圆囊毛细胞的损伤有保护作用。
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    【中图分类号】 R764.5 【文献标识码】 A

    【文章编号】 1006-7299(2000)02-0071-03

    Protective Effect of Basic Fibroblast Growth Factor on Vestibular Hair Cells Injuryed by Neomycin in Vitro

    Xiong Min*,Jiang Sichang,Yang Weiyan,et al.

    (*The Guangzhou General Hospital of Guangzhou Military Command,Guangzhou,510010)

    【Abstract】 Objective To investigate the protective effect of basic Fibroblast Growth Factor(bFGF) on guinea pig utricular hair cells destroyed by Neomycin in vitro.Methods Neomycin was used to destroy guinea pig utricular hair cells in vitro.The culture in experimental groups was supplemented with bFGF.The culture in control group was not supplemented with bFGF.All utricles were observed by scanning electronic microscope,and the number of survival utricular hair cells was accounted.Results A significantly higher number of survival utricular hair cells was seen in experimental group(P<0.05),as compared with control group.Conclusion bFGF protected guinea pig utricular hair cells from Neomycin injury in vitro.
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    【Key words】 basic Fibroblast Growth Factor Utricular hair cells Neomycin

    氨基糖甙类抗生素对革兰氏阴性菌感染有独特的疗效 ,但由于其耳毒性,在某种程度上限制了此类药物的全身应用。虽然有关探讨氨基糖甙类抗生素耳毒性机理的研究很多,但少有文献述及内耳前庭毛细胞损害的防治措施。Low[1]等观察到碱性成纤维细胞生长因子(basic Fibroblast Growth Factor,bFGF)对新霉素所致离体耳蜗毛细胞耳毒性有保护作用。本研究利用椭圆囊培养的方法观察bFGF对新霉素所致椭圆囊毛细胞损害的保护作用。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物 采用出生后1周内的红目白色豚鼠,耳廓反射灵敏,鼓膜完整。

    1.2 椭圆囊培养方法
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    1.2.1 取材 豚鼠断头活杀后,将头浸泡于4℃70%酒精中15分钟。无菌室中取下颞骨,置于盛有4℃Hank's液的培养皿中。解剖显微镜下摘除镫骨,沿前庭窗用尖针挑开部分前壁,暴露椭圆囊,用游丝镊完整取出椭圆囊并揭除其上的耳石膜。

    1.2.2 椭圆囊培养条件 培养皿的直径为35 mm,使用前底部涂以自制的鼠尾胶。前庭培养液的组成:基础培养液为M-199,其中含有Hepes(Gibco)25 mM,L-谷氨酰胺0.69 mM,碳酸氢钠26 mM,5%的胎牛血清(Gibco)。每2天更换一次培养液。

    1.2.3 椭圆囊培养2周后,行扫描电镜观察,低倍镜下见椭圆囊毛细胞完整,无缺失;高倍镜下见椭圆囊毛细胞纤毛直立,散在缺失(图1),表明椭圆囊培养方法可靠。

    1.3 实验方法及分组

    1.3.1 实验共分五组,每组6个椭圆囊。
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    A组:正常对照组,椭圆囊在普通前庭培养液中培养6天。

    B组:椭圆囊在普通培养液中培养2天后,再在含有1 mM新霉素的前庭培养液中培养1天,再用普通培养液培养3天。新霉素损害椭圆囊毛细胞前、中、后培养液中均未加bFGF。

    C组:新霉素破坏之前用含bFGF(50 mg/ml)的前庭培养液培养2天,再用含新霉素的培养液培养1天之后,用普通前庭培养液培养3天。

    D组:bFGF和新霉素同时应用。普通培养液培养2天后,用含有新霉素及bFGF的培养液培养1天,再用普通培养液培养3天。

    E组:用普通培养液培养2天后,新毒素培养液培养1天,再用含bFGF培养液培养3天。

    1.3.2 各组培养6天后,所有椭圆囊均行扫描电镜检查,并行毛细胞计数。在高倍镜下每个椭圆囊随机任选5个视野行毛细胞计数,以其平均值求得单位面积毛细胞个数;低倍镜下椭圆囊电镜扫描包含所有毛细胞信息,将低倍镜照片输入图像分析系统测量毛细胞所在区域面积,该面积乘以单位面积毛细胞个数,使得出整个椭圆囊的毛细胞个数。
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    2 结果

    2.1 正常对照组(A)低倍镜下见椭圆囊毛细胞无缺失;高倍镜下见毛细胞纤维排列整齐,散在缺失(图1)。

    图1 正常培养椭圆囊扫描电镜

    在新霉素培养前、中、后均未加bFGF组(B组)发现椭圆囊毛细胞大片缺失,缺失面积约为1/2~4/5不等(图2)。新霉素培养前、中、后培养液中分别加bFGF三组(C、D、E组)椭圆囊在低倍镜下均见不同面积的毛细胞缺失(图3,C组)。

    图2 非bFGF组椭圆囊扫描电镜
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    图3 bFGF组椭圆囊扫描电镜

    2.2 椭圆囊毛细胞计数及统计处理

    以上述方法求得每组椭圆囊毛细胞个数,组间比较用t检验。结果表明:A、B、C、D、E各组椭圆囊毛细胞计数分别为9 007.7±1 073.1,2 866.6±835.8,4 606.5±566.8,4 048±8 22.1,4 262.1±672.6。经t检验A组与B组有非常显著性差异(P<0.01),B组与C、D、E组均有显著性差异(P<0.05)。

    3 讨论

    新霉素是一种耳毒性较强的抗生素,能选择性地破坏内耳毛细胞[2]。本实验结果表明:用含有1 mM新霉素的培养液培养椭圆囊,椭圆囊毛细胞发生大片状坏死(图2),说明新霉素对椭圆囊毛细胞有较强的破坏作用,为椭圆囊毛细胞损伤提供了理想的体外模型,为观察bFGF对椭圆囊毛细胞的保护作用奠定了基础。bFGF对新霉素所致离体椭圆囊毛细胞的损害有明显的保护作用,C、D、E三组椭圆囊毛细胞存活数目无显著差异,表明bFGF对毛细胞损害既有预防作用,又有治疗作用。
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    bFGF对毛细胞损伤保护机理的探讨:椭圆囊支持细胞及毛细胞表面均有成纤维细胞生长因子受体(Fibroblast Growth Factor Receptor,FGFR),bFGF对新霉素损害的保护作用是通过FGFR介导的。bFGF与FGFR有很高的亲和性,它们结合后形成bFGF与FGFR复合物,并激活FGFR。FGFR激活后使毛细胞内部产生一系列活性的改变[3]。FGFR是一种酪氨酸蛋白激酶,酪氨酸激酶的活性是传递分裂、转化及分化等生物信号的关键[4]。信号传递的第一步就是酪氨酸的磷酸化,然后才引起细胞内的其他变化。而引起信号传递的先决条件是FGFR的激活。

    FGFR的激活机制:bFGF与FGFR结合后引起受体的二聚作用,激活细胞内的酪氨酸蛋白激酶,使受体激活[5],将生物学信息从受体的细胞外部分传入到细胞内部分,通过分子间相互作用机理使其发生自动磷酸化[6]。受体中酪氨酸自动磷酸化的区域就是与细胞内靶蛋白结合的特殊位点,受体的细胞内部分与细胞内靶蛋白结合以后,将生物信号传递给细胞内靶蛋白。酪氨酸的磷酸化调节细胞内靶蛋白的活性,从而使细胞发生相应的生物学作用。FGFR中酪氨酸磷酸化的区域与细胞内蛋白相结合如:磷脂酶C-γ(Phospholipase C-γ,PLC-γ),rasGPT酶激活蛋白(GPTase-activating protein of ras,GAP of ras)。这些信号蛋白能够辩认不同的生长因子受体,它们与生长因子受体的结合是严格依据受体磷酸化酪氨酸的残端决定的。[7]。bFGF与细胞表面的FGFR结合导致受体细胞内部自动磷酸化,PLC-γ与FGFR在其羧基端(Y766)结合,PLC-γ酪氨酸磷酸化,PLC-γ与激活的FGFR结合是PLC-γ酪氨酸磷酸化的基础,并介导磷脂酰肌醇的水解[8],酪氨酸磷酸化能激活PLC-γ,导致二脂酰甘油及三磷酸肌醇的产生,二脂酰甘油及三磷酸肌醇分别使蛋白激酶C激活及钙从钙库释放,从而降低细胞内钙离子浓度。ras/MAP激酶通路能影响很多基因的转录,包括凋亡基因在内,抑制凋亡基因的表达,从而抑制细胞的凋亡。Hase[9]观察到bFGF能明显地抑制脐静脉内皮细胞的凋亡。Yasuda[10]发现bFGF能阻止少突神经胶质细胞的凋亡,bFGF浓度为10 ng/ml时就可以起作用。Low[1]等应用耳蜗毛细胞培养方法观察到bFGF对新霉素所致的耳蜗毛细胞损伤有保护作用,推测其保护作用机理是bFGF由FGFR介导激活了ras/MAP激酶通路,抑制了凋亡基因的转录表达,从而使毛细胞对新霉素的毒性表现出抵抗作用。在实验中bFGF对椭圆囊毛细胞的损伤有保护作用,其机理可能是通过FGFR介导降低毛细胞内钙离子浓度,激活了ras/MAP激酶通路,抑制了毛细胞凋亡基因的转录表达,抑制了毛细胞的凋亡。但C、D、E三组椭圆囊毛细胞存活数目无显著差异,其原因有待于进一步探讨。
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    作者简介:熊敏(1967-),男,湖北人,主治医师,医学博士,主要从事内耳疾病基础及临床研究。

    参考文献

    1,Low W,Dazert S,Barid A.Basic Fibroblast Growth Factor (FGF-2) protects rat cochlear hair cells in organotypical culture from aminoglycoside injury[J].J Cellular Physiology,1996,167:443.

    2,Black FO,Pesznecker SC.Vestibular ototoxicity[J].Otolaryngology Clin of North Am,1993,26:713.

    3,Schlessinger J,Ullrich A.Growth factor signaling by receptor tyrosine kinases[J].Neuron,1992,9:383.
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    4,Ullrich A,schlessinger J.Signal transduction by receptors with tyrosine kinase activity[J].Cell,1990,61:203.

    5,Amaya E,Musci TJ,Kirschner MW.Expression of a dominant negative mutant of the FGF receptor disrupts mesoderm formation in Xenopus embryos[J].Cell,1991,66:257.

    6,Honegger AM,Schmidt A,Ullrich A.Evidence for epidermal growth factor(EGF) induced intermolecular autophosphorylation of the EGF receptors in living cell[J].Mol Cell Biol,1990,10:4035.
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    7,Margolis B,Bellot F,Honegger AM.Tyrosine kinase activity is essential for the association phospholipase C-gamma with the epidermal growth factor receptor[J].Mol Cell Biol,1990,10:435.

    8,Mohammadi M,Djonne C,Li W.Point mutation in FGF receptor eliminates phospoinositide hydrolysis without affecting mitogenesis[J].Nature,1992,358:681.

    9,Hase M,Ariki S,Kaji K.Classification of signals for blocking apoptolsis in vascular endothelial cell[J].J Biochem,1995,116:905.

    10,Yasuda T,Grinspan J,Stern J.Apoptosis occurs in the oligodendroglial lineage,and is prevented by basic FGF[J].J Neurosci Res,1995,40:306.

    1999-04-27收稿

    1999-08-05修回, 百拇医药