老年性聾又稱年齡相關(guān)性聽力損失(age-related hearing loss),是與年齡相關(guān)的聽力損失累積的病理生理變化。老年性聾的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,目前尚無特效的治療方法。許多研究表明,活性氧(reactive oxygen species, ROS)和線粒體結(jié)構(gòu)功能異常是導(dǎo)致老年性聾的重要原因[1]。活性氧的過度積累會對蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子造成損害,進(jìn)而引發(fā)組織和器官的退化[2]。自噬可以通過清除受損線粒體、減少氧化應(yīng)激反應(yīng)來抑制ROS對細(xì)胞的毒性損傷。前期研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)耳毛細(xì)胞可通過激活自噬通路有效的抑制氨基糖苷藥物引起的ROS上升,從而維持毛細(xì)胞在受到外界損傷時的功能和存活能力[3]。核轉(zhuǎn)錄因子FoxG1可通過對線粒體能量代謝及合成的調(diào)控,在細(xì)胞增殖和分化過程中發(fā)揮作用[4]。前期研究發(fā)現(xiàn),FoxG1對成年小鼠毛細(xì)胞的存活至關(guān)重要[5],此外,Foxg1表達(dá)的抑制還直接導(dǎo)致了老化毛細(xì)胞對炎癥易感性的增加[6]。因此,推測FoxG1與自噬通路之間存在聯(lián)系,進(jìn)而影響了毛細(xì)胞的老化進(jìn)程及存活能力。
2021年5月1日,東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院柴人杰團(tuán)隊(duì)與華中科技大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院孔維佳團(tuán)隊(duì)合作在自噬領(lǐng)域的權(quán)威期刊Autophagy(5 year IF=11.966)發(fā)表題為FOXG1 promotes aging inner ear hair cell survival through activation of the autophagy pathway的研究論文,揭示了核轉(zhuǎn)錄因子FoxG1與自噬信號在老年性聾發(fā)生發(fā)展過程中的協(xié)同調(diào)控作用。這是在前期關(guān)于自噬及FoxG1的數(shù)個研究(分別發(fā)表在Autophagy, Redox Biology,Neuropharmacology)基礎(chǔ)上的新發(fā)現(xiàn),詳細(xì)闡述了FoxG1在毛細(xì)胞老化過程中的作用及與自噬信號間的聯(lián)系。
賀祖宏等研究人員首先利用D-半乳糖構(gòu)建了擬老化動物模型和細(xì)胞模型,發(fā)現(xiàn)在擬老化動物耳蝸及OC-1細(xì)胞中FoxG1的表達(dá)和自噬信號均出現(xiàn)下降,在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)下調(diào)FoxG1直接導(dǎo)致細(xì)胞中自噬信號被抑制,細(xì)胞的ROS和凋亡水平也隨之升高,說明FoxG1可直接通過對自噬通路的調(diào)控影響毛細(xì)胞老化進(jìn)程。
另外,該研究還發(fā)現(xiàn)低濃度Aspirin刺激時毛細(xì)胞中FoxG1及自噬水平均出現(xiàn)上升,這說明低濃度Aspirin能通過激活FoxG1/自噬通路促進(jìn)線粒體更新及維持細(xì)胞存活。但當(dāng)抑制FoxG1表達(dá)時, Aspirin對毛細(xì)胞的保護(hù)作用則明顯減弱。
該研究證明在聽覺系統(tǒng)退行性變過程中,毛細(xì)胞可通過激活以FoxG1和自噬信號為主的內(nèi)在保護(hù)機(jī)制,促進(jìn)其在老化進(jìn)程中的存活能力。該研究有助于老年性聾相關(guān)分子機(jī)制的闡明,同時也為老年性聾的臨床防治提供了新的靶點(diǎn)。
東南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院柴人杰教授和華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院孔維佳教授為該文章共同通訊作者,柴人杰教授博士生賀祖宏,方巧軍為共同第一作者。
1.Someya, S. and T.A. Prolla, Mitochondrial oxidative damage and apoptosis in age-related hearing loss. Mechanisms of Ageing & Development, 2010. 131(7): p. 480-486.
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