離子通道神經(jīng)遞質(zhì)耳蝸機(jī)制

1、.離子通道，神經(jīng)遞質(zhì)，耳蝸機(jī)制來源：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院耳鼻咽喉-頭頸外科聽覺器官，即耳蝸，被認(rèn)為是人體當(dāng)中最復(fù)雜的機(jī)械感受器。高度分化作為感覺上皮組成的內(nèi)外毛細(xì)胞具有非常獨(dú)特的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，細(xì)胞外的離子環(huán)境亦不對(duì)稱。在頂端表面突起靜纖毛，面對(duì)高K+低Na+和極低Ca2+(10-5mol/L)的內(nèi)淋巴液，底側(cè)膜被支持細(xì)胞包繞分別與傳入和傳出神經(jīng)建立突觸聯(lián)系，則浸浴在高Na+低K+和低Ca2+(10-3mol/L)的外淋巴液中。最近二十年以來，隨著電生理聽生理分子生物學(xué)等研究手段的日益先進(jìn)，毛細(xì)胞和整個(gè)耳蝸的活動(dòng)機(jī)制在分子和細(xì)胞水平上逐漸被揭示，對(duì)毛細(xì)胞機(jī)-電轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制，即靜纖毛的換能

2、通道產(chǎn)生感受器電位、側(cè)膜離子通道的調(diào)節(jié)作用和突觸釋放遞質(zhì)三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的過程，以及毛細(xì)胞頻率調(diào)諧(frequency tuning)功能-電共振(electrical resonation)現(xiàn)象有了較為深入的了解。一、耳蝸毛細(xì)胞的離子通道耳蝸毛細(xì)胞與其它細(xì)胞一樣，其活性要依賴于細(xì)胞膜對(duì)胞外離子的選擇通透性，這種功能的實(shí)現(xiàn)是通過通道完成的。毛細(xì)胞不對(duì)稱的離子環(huán)境需要在細(xì)胞膜上有不對(duì)稱的離子通道存在，因此各類通道不均勻地分布于毛細(xì)胞表面。1.毛細(xì)胞頂端離子通道：機(jī)械-電轉(zhuǎn)導(dǎo)(mechano-electrical transduction,m-e.t.)通道與受體電位m-e.t.通道位于毛細(xì)胞的靜纖毛

3、上，確切的位置是在連接相鄰靜纖毛的頂端連接處還是在靠近基底的靜纖毛踝區(qū)，目前尚有爭論。每個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化通道的數(shù)量約為280個(gè),如果轉(zhuǎn)化通道是均勻分布于靜纖毛上，每一根靜纖毛上約有4個(gè)轉(zhuǎn)換通道。每個(gè)機(jī)電轉(zhuǎn)換通道由一個(gè)膜內(nèi)在蛋白構(gòu)成，缺乏離子選擇性，堿金屬和堿土金屬陽離子如Na+、K+、Rb+和Cs+，二價(jià)陽離子如Ca2+、Mg2+，小的有機(jī)離子如膽堿離子、四乙胺(TEA)均能通過，但稍大些的離子就不能通過，這表明通道直徑約為0.7nm。m-e.t.通道對(duì)陽離子的通透順序是Li>NaKRb>Cs>Choline>TMA>TEA，相對(duì)于Cs+的離子滲透性,雙價(jià)離子中Ca2

4、+最大，一定量的極少的Ca2+在轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中是必須的，對(duì)轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的影響是全或無式的。單個(gè)m-e.t.通道的電導(dǎo)約為100pS。靜纖毛之間有兩種連接，即頂端連接和側(cè)連接，前者位于靜纖毛頂部與相鄰較高靜纖毛的側(cè)壁之間，后者位于前者之下，使鄰近各靜纖毛在各個(gè)方向連接而使靜纖毛集中，作為一個(gè)整體接受機(jī)械刺激，傳導(dǎo)一致的向量。據(jù)此提出的m-e.t.通道的門控過程的模型認(rèn)為，頂端連接是一種門控彈簧，通過頂端連接的中央細(xì)絲直接控制通道，當(dāng)毛細(xì)胞靜纖毛向最高靜纖毛一側(cè)偏斜時(shí)，膜電導(dǎo)增強(qiáng)，即細(xì)胞膜對(duì)陽離子通透性增加，細(xì)胞去極化；向相反方向偏斜時(shí)，可使細(xì)胞超極化。用機(jī)械刺激使毛細(xì)胞的靜纖毛發(fā)生偏離可誘發(fā)m-e.t電

5、流。最小的能產(chǎn)生m-e.t電流的位移是100埃，相當(dāng)于靜毛束的角位移。m-e.t通道的門控動(dòng)力學(xué)依賴于毛束的角位移，而不是毛束的絕對(duì)位移10。內(nèi)淋巴液中富于K+，而缺乏Na+和Ca2+，因此推測(cè)m-e.t電流的主要攜帶者為K+。m-e.t電流可被鏈霉素或新霉素阻斷，可能抗生素分子插入了機(jī)械門控通道，以一種電壓依賴的方式阻斷了它。非選擇性的陽離子(主要是K+)內(nèi)流使毛細(xì)胞去極化，從而形成了受體電位。對(duì)牛蛙球囊毛細(xì)胞毛束的刺激，可使其膜電位去極化至20mV。機(jī)械刺激引起的靜纖毛偏斜通過調(diào)節(jié)m-e.t.通道的開放和關(guān)閉時(shí)程來控制通過的離子電流的大小，也間接影響受體電位的形成。2.毛細(xì)胞底側(cè)膜離子通道

6、：迄今在毛細(xì)胞底側(cè)膜上已發(fā)現(xiàn)的電壓依賴性通道有鉀離子通道和鈣離子通道。前者包括鈣離子激活的鉀通道(攜帶IK(Ca)外向延遲整流鉀通道(攜帶IK) KA通道(攜帶IA)和Kn通道(攜帶IK,n)。后者是L型鈣通道。2.1鈣離子激活的鉀通道：毛細(xì)胞的鈣離子激活的鉀通道分為大電導(dǎo)(BK)型和小電導(dǎo)(SK)型，兩者見于所有被研究過的毛細(xì)胞。BK和SK通道均有賴于Ca2+的激活，生理?xiàng)l件下激活BK通道所需的胞內(nèi)Ca2+濃度(Ca2+i)為35M，在海龜毛細(xì)胞SK通道對(duì)Ca2+的敏感性5倍于SK通道。豚鼠耳蝸外毛細(xì)胞(OHC)的BK單通道電導(dǎo)為220pS。BK通道的激活電壓大于-60mV-45mV，平均開

7、放時(shí)間0.0812ms，通道電導(dǎo)越大細(xì)胞靜纖毛束越長則平均開放時(shí)間越長。Charybdotoxin是其相對(duì)特異性的阻斷劑，常作為區(qū)分BK通道的工具藥。BK通道在靠近蝸底的較矮毛細(xì)胞上優(yōu)勢(shì)表達(dá)。SK通道的特點(diǎn)：單通道電導(dǎo)低(440pS)，幾乎無電壓敏感性，nM級(jí)的Ca2+i就可激活通道，Apamin是其特異性的阻斷劑。在一些組織中，SK通道能被毒蕈堿(乙酰膽堿受體激動(dòng)劑)激活，通過三磷酸肌醇(IP3)使細(xì)胞內(nèi)鈣釋放。2.2外向延遲整流鉀通道是一種電壓依賴性的鉀通道，膜去極化時(shí)激活，不依賴于Ca2+i，其特點(diǎn)符合外向延遲整流鉀通道的標(biāo)準(zhǔn)。其單通道電導(dǎo)為8pS，激活電壓大于-60mV，激活時(shí)間常數(shù)為

8、2100ms，激活和失活緩慢，對(duì)4-氨基吡啶相對(duì)較敏感，不被Apamin和Ba2+阻斷。在靠近蝸頂?shù)妮^高毛細(xì)胞上優(yōu)勢(shì)表達(dá)。2.3 KA通道KA通道的特點(diǎn)是在去極化時(shí)快速激活，然后以指數(shù)時(shí)間過程很快衰減，能被4-氨基吡啶阻斷。在豚鼠OHC中，KA通道的電導(dǎo)較小，其攜帶的IA難以從總電流中區(qū)分。KA通道的激活電壓小于-44mV，激活時(shí)間37ms，失活電壓大于-56mV，失活時(shí)間73ms。在電調(diào)諧的電壓范圍內(nèi)，IA是失活的，對(duì)膜電導(dǎo)沒有貢獻(xiàn)。KA通道無Ca2+依賴性。IA在鳥類基底乳頭中的矮毛細(xì)胞上優(yōu)勢(shì)表達(dá)。2.4 Kn通道在豚鼠OHC底側(cè)膜表面的Kn通道首先由Housley和Ashmore報(bào)道。其

9、在靜息電位時(shí)就已激活，膜電位超極化時(shí)失活，完全激活電壓為-40mV，半量激活電壓為-91mV，完全失活電壓為-160mV。通道的活性依賴于Ca2+i，但不受電壓依賴性鈣通道的影響。能被Cs+和Ba2+阻斷。越靠近蝸底的OHC越優(yōu)勢(shì)表達(dá)Kn通道。2.5鈣通道在其它組織中發(fā)現(xiàn)的電壓依賴性鈣通道分為六型(L T N P Q R型)22。存在于豚鼠OHC雞耳蝸毛細(xì)胞底側(cè)膜表面的鈣通道均為L型。毛細(xì)胞的離子電流中鉀電導(dǎo)占優(yōu)勢(shì)，只有將鉀電流完全阻斷，才可獲得內(nèi)向的鈣電流。OHC的鈣通道在-30mV時(shí)激活，20mV時(shí)達(dá)到峰值。其離子選擇性為Ba2+Ca2+Sr2+。能被Cd2+和nifedipine阻斷，B

10、ayK8644增加Ica的幅度。雞基底乳頭中的高矮毛細(xì)胞的Ica在電壓激活范圍藥理學(xué)通道動(dòng)力學(xué)等方面沒有差別，與鉀電流相反。3.毛細(xì)胞m-e.t.通道和底側(cè)膜電壓依賴性通道的功能Hudspeth提出毛細(xì)胞內(nèi)電諧振的模型：當(dāng)靜纖毛受到刺激向最長靜纖毛方向偏斜時(shí)，K+通過靜纖毛上的m-e.t.通道流入細(xì)胞，使細(xì)胞去極化，繼之又使電壓依賴性Ca2+通道激活，Ca2+內(nèi)流；當(dāng)胞內(nèi)Ca2+i增加至一定水平，又進(jìn)一步激活了底側(cè)膜上的Ca2+依賴性K+通道(BK通道)，K+隨之流出細(xì)胞，使膜復(fù)極化，Ca2+通道失活；如果靜毛束向?qū)?cè)偏斜，K+循靜纖毛上的m-e.t.通道外流，膜電位超極化。以后進(jìn)入胞內(nèi)的Ca

11、2+被結(jié)合緩沖，或被細(xì)胞膜上的離子泵或其它轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外，從而Ca2+依賴性K+通道失活，最后膜電位恢復(fù)至靜息水平。靜纖毛上的m-e.t.通道通過使K+內(nèi)流細(xì)胞去極化而形成的受體電位，是毛細(xì)胞完成機(jī)械-電轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的第一步。受體電位使L型電壓依賴性鈣通道開放，Ca2+內(nèi)流，作為第二信使，引起毛細(xì)胞一系列反應(yīng)，如調(diào)制依賴Ca2+的鉀通道(鈣離子激活的鉀通道 Kn通道)活性，鈣依賴性遞質(zhì)釋放，OHC主動(dòng)收縮反應(yīng)，毛細(xì)胞的適應(yīng)和電諧振等。較矮毛細(xì)胞的電諧振由BK通道參與完成。在靠近蝸頂?shù)妮^高毛細(xì)胞，受體電位使L型電壓依賴性鈣通道開放的同時(shí)，緩慢激活外向延遲整流鉀通道，K+緩慢外流，膜電位復(fù)極化。K

12、A表達(dá)的位置選擇性與傳出神經(jīng)膽堿能突觸在雞基底乳頭中的分布相應(yīng)，因?yàn)榘?xì)胞接受大多數(shù)的傳出神經(jīng)支配。矮毛細(xì)胞的KA在靜息電位時(shí)完全失活，但膽堿能激動(dòng)劑能使這些細(xì)胞膜電位超極化30mV，這個(gè)超極化解除了KA的失活狀態(tài)，使KA能夠在去極化電壓刺激下被激活，在-56-44mV的電壓范圍內(nèi)為細(xì)胞提供一個(gè)膜電導(dǎo)。這個(gè)電壓范圍內(nèi)，其它電壓依賴的離子通道是失活的，KA的激活可以增加膜電導(dǎo)，降低膜的時(shí)間常數(shù)，以便毛細(xì)胞在傳出刺激的抑制性作用之后立即使細(xì)胞的膜電位更有利于聲信號(hào)的輸入。Kn通道被認(rèn)為具有K+緩沖的功能，即將內(nèi)淋巴中的K+轉(zhuǎn)運(yùn)至外淋巴。另外，越靠近蝸底的OHC，其IK,n幅度越大，IK,n使靜息

13、電位時(shí)的輸入電導(dǎo)增加，同時(shí)維持跨OHC頂端膜的最大K+驅(qū)動(dòng)力。二鈣離子與耳蝸毛細(xì)胞的功能鈣離子對(duì)毛細(xì)胞完成各種生理功能非常重要，如機(jī)械-電轉(zhuǎn)換、主動(dòng)收縮反應(yīng)、耳蝸的頻率選擇性、基底膜振動(dòng)的非對(duì)稱性及非線性反應(yīng)，傳出神經(jīng)對(duì)內(nèi)耳功能的調(diào)控等。1.鈣離子與毛細(xì)胞的m-e.t.功能1.1鈣離子直接參與毛細(xì)胞電諧振：從Hudspeth11提出的毛細(xì)胞電諧振的模型中可以看出，Ca2+內(nèi)流意味著毛細(xì)胞激活，Ca2+外流Ca2+i降低則毛細(xì)胞恢復(fù)至靜息電位。1.2鈣離子調(diào)制毛細(xì)胞底側(cè)膜上鈣離子依賴的鉀通道：毛細(xì)胞底側(cè)膜上鈣離子依賴的鉀通道，如BK通道 SK通道 Kn通道的激活均需要Ca2+的存在。2.鈣離子與

14、OHC的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)OHC的運(yùn)動(dòng)可分為胞體運(yùn)動(dòng)和纖毛束運(yùn)動(dòng)。前者根據(jù)機(jī)理的不同又分為兩類：一類是電滲透性反應(yīng)，可能不需要收縮蛋白的參與，而是與細(xì)胞側(cè)壁某些結(jié)構(gòu)的電機(jī)械特性相關(guān)的電致伸縮。例如，滲透壓增高導(dǎo)致OHC縮短且體積增大；去極化時(shí)OHC伸長，超極化時(shí)縮短；交流電場引起OHC頻率依賴性的機(jī)械響應(yīng)，而且離體OHC的最佳響應(yīng)頻率與在體時(shí)的特征頻率一致。OHC的另一類運(yùn)動(dòng)為肌性收縮，有肌性收縮蛋白的參與，需要鈣離子的參與和能量供給。在用交流電引起OHC機(jī)械反應(yīng)時(shí)，隨著OHC電位的改變纖毛束也隨之?dāng)[動(dòng)，其響應(yīng)頻率跟得上OHC的特征頻率。纖毛運(yùn)動(dòng)也需要鈣離子的參與。耳蝸的毛細(xì)胞可能具有雙向換能作用，即順

15、向的機(jī)械-電轉(zhuǎn)換：聲波造成靜纖毛的偏移，后者調(diào)制OHC的受體電位，改變其電化學(xué)狀態(tài)；逆向的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換：電化學(xué)狀態(tài)的改變又引起靜纖毛的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，將電位的變化轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩。OHC的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)反饋環(huán)路影響Corti氏器的力學(xué)特性。3.鈣離子與毛細(xì)胞m-e.t.的適應(yīng)毛細(xì)胞m-e.t.的適應(yīng)是指持久性的靜纖毛束偏斜時(shí)，m-e.t.電流從峰值降到穩(wěn)定值并伴有靜纖毛束偏斜敏感位置的重新設(shè)置。適應(yīng)形成的可能機(jī)制包括對(duì)頂端連接緊張度的連續(xù)調(diào)整和對(duì)靜纖毛位置和勁度的調(diào)整。當(dāng)Ca2+通過Ca2+通道進(jìn)入靜纖毛后，與鈣調(diào)素結(jié)合，激活靜纖毛內(nèi)其它蛋白，導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相互作用從而調(diào)節(jié)頂端連接緊張度。頂

16、端連接緊張度可因頂端連接沿靜纖毛側(cè)壁上下移動(dòng)而改變，也可因m-e.t.通道由關(guān)閉轉(zhuǎn)為開放引起的位移而下降。靜纖毛位置和勁度的調(diào)整也是依賴于Ca2+進(jìn)入靜纖毛后激活一系列蛋白的結(jié)果。4.鈣離子與毛細(xì)胞的神經(jīng)支配：鈣離子對(duì)耳蝸的傳入和傳出神經(jīng)支配都是必需的。用高鎂溶液灌注外淋巴時(shí)，耳蝸神經(jīng)纖維的自發(fā)和聲誘發(fā)電活動(dòng)減少；用無鈣溶液灌注時(shí)，自發(fā)和聲誘發(fā)電活動(dòng)完全消失；增加鈣含量，自發(fā)和聲誘發(fā)電活動(dòng)也隨之增加。鈣主要通過控制遞質(zhì)的釋放來影響電活動(dòng)，內(nèi)毛細(xì)胞的去極化導(dǎo)致電壓依賴性鈣通道開放，Ca2+內(nèi)流Ca2+i升高，從而導(dǎo)致遞質(zhì)的釋放。外淋巴中缺乏鈣所致聽神經(jīng)單纖維響應(yīng)閾的提高在特征頻率處最明顯，提示鈣

17、離子對(duì)聽神經(jīng)頻率選擇性的形成也有重要作用。在耳蝸傳出性神經(jīng)遞質(zhì)和其它神經(jīng)活性物質(zhì)對(duì)OHC的作用中，Ca2+也起著不可替代的作用。無論是神經(jīng)活性物質(zhì)直接打開配體門控的離子通道，還是作用于胞內(nèi)信使系統(tǒng)，Ca2+都參與了配體-受體-效應(yīng)過程。三耳蝸內(nèi)的神經(jīng)活性物質(zhì)1.乙酰膽堿(acetylcholine，ACh)1959年Schuknecht提出乙酰膽堿(acetylcholine，ACh)可能是耳蝸傳出性神經(jīng)遞質(zhì)的假說。首先，ACh符合神經(jīng)遞質(zhì)的8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；傳出神經(jīng)的刺激作用可被膽堿能拮抗劑抑制；刺激傳出神經(jīng)后，外淋巴中ACh的含量增加；利用膜片鉗技術(shù)記錄到ACh介導(dǎo)的毛細(xì)胞的離子電流(IACh)；

18、用單細(xì)胞RT-PCR的方法，在大鼠OHC上克隆出ACh受體的9亞單位。來自于腦干中間上橄欖核或斜方體核的交叉和不交叉的橄欖耳蝸束構(gòu)成豚鼠耳蝸的傳出神經(jīng)。絕大多數(shù)的傳出神經(jīng)支配OHC，還有一部分通過與傳出神經(jīng)建立的軸-樹突觸間接支配內(nèi)毛細(xì)胞。傳出纖維在耳蝸的分布密度不一致，耳蝸底周OHC接收的傳出纖維較密，從耳蝸底周到頂周傳出神經(jīng)支配逐漸減少；越靠內(nèi)排的OHC，接收的傳出纖維越多。關(guān)于ACh對(duì)OHC的作用機(jī)制，目前有兩種假說：(1)尼古丁受體/親離子機(jī)制：ACh直接開放了OHC表面的尼古丁受體離子通道復(fù)合體，使Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，然后激活了鈣離子激活的鉀離子通道，K+外流使OHC超極化。(2)毒

19、蕈堿受體/親代謝產(chǎn)物機(jī)制：ACh作用于毒蕈堿受體，通過百日咳毒素敏感的G蛋白刺激肌醇磷酯系統(tǒng)，代謝產(chǎn)生的三磷酸肌醇使Ca2+從細(xì)胞內(nèi)鈣庫釋放，Ca2+激活了鈣依賴的鉀離子通道。OHC表面的ACh受體不能被尼古丁或毒蕈堿激動(dòng)，但能被尼古丁和毒蕈堿的拮抗劑阻斷，也能被士的寧(甘氨酸受體拮抗劑)阻斷，也許其表面的ACh受體是一種新的類型。ACh作用于OHC的結(jié)果，是激活了鈣離子激活的鉀離子通道，K+外流使OHC超極化。Nenov等通過實(shí)驗(yàn)證明，K+是循SK通道而流出OHC膜外，這種通道對(duì)Cs+(大電導(dǎo)的鈣離子激活的鉀離子通道阻滯劑)通透。ACh使OHC超極化,相當(dāng)于傳出神經(jīng)的活動(dòng)將OHC的膜電位&q

20、uot;鉗制"于接近鉀離子平衡電位的水平(約-80mV)，后者超出了受體電位的激動(dòng)范圍，這樣就使OHC擁有一個(gè)"電短路"(electrical shunt)閾，以致于在機(jī)械反饋環(huán)路中降低了OHC的能動(dòng)反應(yīng)性。刺激傳出神經(jīng)對(duì)OHC和初級(jí)傳入神經(jīng)有抑制作用，耳蝸的頻率選擇性下降；內(nèi)側(cè)橄欖耳蝸束傳出纖維使畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射(被認(rèn)為是OHC功能的選擇性測(cè)試方法)受到抑制。電生理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，必然要能夠說明生理活動(dòng)現(xiàn)象，ACh使OHC的超極化,如何影響耳蝸機(jī)制，在正常的聽生理中有何意義，還有賴于進(jìn)一步的電生理和聽生理的實(shí)驗(yàn)研究來揭示。2.三磷酸腺苷(adenosine trip

21、hosphate，ATP)長期以來，耳蝸中ATP的來源一直是一個(gè)懸而未決的問題。目前認(rèn)為，耳蝸內(nèi)的ATP是由其中的細(xì)胞自分泌產(chǎn)生的。White等發(fā)現(xiàn)，豚鼠血管紋的邊緣細(xì)胞內(nèi)有富含嘌呤的囊泡。電刺激離體的Corti氏器后，灌流液中有腺苷(ATP的代謝產(chǎn)物)的聚集。內(nèi)源性的ATP在內(nèi)淋巴液和外淋巴液中的濃度分別為13nM和10nM，短暫的缺氧使外淋巴液中的ATP濃度成倍增長，只有通過囊泡儲(chǔ)存的釋放才能在局部形成這樣高的濃度水平。也不排除ATP作為膽堿能突觸傳遞的神經(jīng)調(diào)質(zhì)，與ACh一起釋放的可能性。ATP受體在耳蝸中的分布非常廣泛，如在血管紋的邊緣細(xì)胞，Reissner膜的上皮細(xì)胞，螺旋韌帶，螺旋神

22、經(jīng)節(jié)細(xì)胞等都有分布。就OHC來說，有兩種類型的受體分布于細(xì)胞的兩極。P2X2受體位于OHC的靜纖毛，直接門控陽離子通道，使K+從中階的外淋巴流入細(xì)胞內(nèi)，OHC去極化。這種陽離子通道對(duì)Ca2+高通透，在ATP作用下OHC內(nèi)Ca2+濃度增加。P2Y受體分布于OHC底側(cè)膜表面，ATP與其結(jié)合后，通過百日咳毒素敏感的G蛋白-磷脂酶C-三磷酸肌醇通路起作用，自細(xì)胞內(nèi)鈣庫釋放Ca2+，后者直接調(diào)制鈣依賴的離子通道，如Kn，BK，SK，鈣激活的非選擇性的陽離子通道。ATP門控的離子通道在靠近底周的OHC靜纖毛上表達(dá)密度較高，估計(jì)有16500個(gè)通道分布于底周的OHC，而頂周的OHC上只有6000個(gè)。ATP對(duì)O

23、HC的作用很復(fù)雜，很多問題也還未闡明。總的來說，ATP作用于P2X2受體或P2Y受體，使Ca2+內(nèi)流或自細(xì)胞內(nèi)鈣庫釋放，細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度升高，激動(dòng)了許多分布于底側(cè)膜表面的鈣依賴的離子通道，使細(xì)胞的膜電位發(fā)生改變，從而直接調(diào)制OHC的電機(jī)械反饋過程(逆向轉(zhuǎn)導(dǎo))。所以，P2X2受體能夠直接影響聲轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，而P2Y受體則介導(dǎo)傳出神經(jīng)的傳導(dǎo)或?qū)@OHC側(cè)膜的Nuel間隙中的ATP的變化起反應(yīng)。另外，與OHC關(guān)系非常密切的Deiters細(xì)胞表面也有P2X2受體，其主要作用是改變Deiters細(xì)胞的機(jī)械順應(yīng)性。四耳蝸活動(dòng)的機(jī)制通過以上的描述，我們對(duì)耳蝸毛細(xì)胞的機(jī)械-電轉(zhuǎn)換形成感受器電位，頂端和底側(cè)膜

24、上存在的離子通道的功能，鈣離子對(duì)毛細(xì)胞功能維持的重要性，傳出神經(jīng)遞質(zhì)ACh和神經(jīng)活性物質(zhì)ATP對(duì)OHC功能的調(diào)制有了一定的認(rèn)識(shí)。這部分我們將談?wù)劧伒念l率選擇性(頻率調(diào)諧)，基底膜振動(dòng)的非對(duì)稱性及非線性反應(yīng)。對(duì)耳蝸頻率分析的理解經(jīng)歷了三個(gè)主要的時(shí)期，即四十年代晚期以前，Helmholtz的輕減振空間定位機(jī)械共振單元執(zhí)行頻譜分析學(xué)說，四十年代晚期到七十年代早期Von Bekesy的行波學(xué)說和發(fā)展于七十年代和八十年代早期的耳蝸放大器學(xué)說。Von Bekesy的行波理論來自于對(duì)尸體耳蝸基底膜振動(dòng)的測(cè)量，只能算作是對(duì)基底膜固有物理性狀的分析，因?yàn)閾?jù)此理論，基底膜振動(dòng)與聲刺激之間的關(guān)系是線性的。目前認(rèn)為

25、，對(duì)聲頻譜粗淺的"預(yù)處理"，行波理論是可行的。如果要獲得如哺乳動(dòng)物般，在很寬的頻譜范圍內(nèi)，具有高靈敏度高選擇性的聽力水平，就需要一個(gè)主動(dòng)的放大過程在局部加強(qiáng)行波。1.耳蝸的頻率調(diào)諧因?yàn)橥ǔＮ覀兯牭降穆曇舨⒉皇羌円簦詢?nèi)耳聽器不但要能感受到聲刺激，而且要將這些聲刺激解析成一系列構(gòu)成頻率。毛細(xì)胞只對(duì)特定范圍內(nèi)的頻率反應(yīng)，而排除超出這個(gè)范圍的噪聲成分。所以頻率調(diào)諧不僅是一種分析復(fù)雜信號(hào)的方式，也是降低噪聲的手段。在聽閾范圍內(nèi)，聲波的頻率與耳蝸內(nèi)的感受位點(diǎn)(毛細(xì)胞)一一對(duì)應(yīng)，所以構(gòu)成了一幅頻率-位點(diǎn)圖(frequency-place map)。頻率-位點(diǎn)圖的物理基礎(chǔ)首先依賴于基

26、底膜的縱向勁度成分。除此之外，耳蝸毛細(xì)胞的空間大小，傳出神經(jīng)的支配密度，嘌呤受體的密度，OHC的輸入電導(dǎo)等沿耳蝸長軸存在著系統(tǒng)差異。我們已經(jīng)知道，哺乳動(dòng)物的耳蝸從底周到頂周，OHC的長度逐漸增加，同時(shí)耳蝸每一周第1排到第3排OHC的長度逐漸減小。也就是說，沿耳蝸基底膜，OHC的空間大小(dimension)存在著系統(tǒng)的順延的變化。但是相同長度的OHC可以來自于基底膜的不同位置。例如，Pujol等介紹，尤其是長度介于3055m之間的OHC可以屬于第4周第1排，也可以屬于第2周第3排。Mammano和Ashmore在完整的Corti氏器上運(yùn)用膜片鉗技術(shù)研究豚鼠耳蝸第2第3第4周的第3排OHC(為分

27、別接收7kHz 2kHz 0.5kHz聲波的位點(diǎn))的電生理特性，發(fā)現(xiàn)零電流電位最大膜電流最大斜電導(dǎo)從耳蝸第2第3到第4周逐漸減小，而膜電容輸入阻抗漏電導(dǎo)(代表非選擇性離子通道)則相反，勾畫了一個(gè)OHC電生理特性的"頻率-位點(diǎn)圖"。傳出神經(jīng)的支配密度和嘌呤受體的密度沿耳蝸長軸存在的系統(tǒng)差異前已述及。系統(tǒng)差異的存在使耳蝸成為一個(gè)復(fù)雜的精細(xì)的高度敏感的空間結(jié)構(gòu)。耳蝸頻率調(diào)諧的核心是毛細(xì)胞。哺乳動(dòng)物耳蝸的內(nèi)毛細(xì)胞與絕大多數(shù)的傳入神經(jīng)末梢形成突觸連接，作為初級(jí)轉(zhuǎn)導(dǎo)器處理中耳傳入的聲波信號(hào)(順向轉(zhuǎn)導(dǎo))，執(zhí)行單純的感覺功能。而OHC具有主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的功能。OHC周圍存在著明顯的細(xì)胞外隙，僅細(xì)胞底部和頂端固定，即使在活體內(nèi)，也允許其有一定程度的自由活動(dòng)性。電刺激可誘發(fā)快速運(yùn)動(dòng)，而膜電位去極化機(jī)械刺激化學(xué)藥物(如ATP)胞內(nèi)鈣離子濃度則可使OHC緩慢運(yùn)動(dòng)。OHC受聲介導(dǎo)的轉(zhuǎn)導(dǎo)器電流誘發(fā)而形成受體電位后，引起自身長度改變(機(jī)械反饋，逆向轉(zhuǎn)導(dǎo))，從而調(diào)節(jié)和加強(qiáng)基底膜的振動(dòng)。Mammano等在完整豚鼠耳蝸Corti氏器上運(yùn)用膜片鉗技術(shù)研究表明，使單個(gè)OHC膜電位去極化而引起