南卡罗来纳医科大学 (MUSC) 医学院的一个跨学科研究团队在自闭症谱系障碍 (ASD) 的临床前模型中发现了听力障碍。更具体地说，研究人员在神经科学杂志上报告说，他们观察到轻度听力损失和听觉神经功能缺陷。对神经组织的仔细检查显示异常的支持细胞称为胶质细胞、老化样变性和炎症。这项研究的结果强调了在理解 ASD 时考虑感觉器官及其与大脑的相互作用的重要性。
许多 ASD 患者表现出对声音的敏感性增加。虽然过去许多科学家都在寻找大脑的潜在原因，但 MUSC 团队采取了不同的方法，研究了周围的听力系统。
“听力障碍可能会对高级听觉系统产生影响，并最终影响认知功能，”MUSC 病理学和检验医学系教授、两位资深作者之一、医学博士 Hainan Lang 说。的研究。MUSC 听力研究项目的博士后研究员 Jeffrey Rumschlag 博士是该手稿的共同第一作者。
先前对与衰老相关的听力损失的研究表明，大脑可以增加其反应以弥补来自内耳的听觉信号减少。Lang 想知道这种称为中枢增益的增加是否会导致 ASD 患者大脑对声音的异常反应。然而，一个重大的障碍横在她的道路上。
“我们没有临床相关模型来直接测试这个重要的基本问题，”她说。
允许 Lang 检验她的假设的临床前模型是在 MUSC 神经科学 Christopher Cowan 博士的实验室开发的。该模型中的小鼠只有一个名为 MEF2C 的基因的工作副本。Cowan 的团队过去研究过 MEF2C 在大脑发育中的作用，发现它对调节大脑中的回路形成很重要。当一组具有 ASD 样症状的患者被确定为 MEF2C 突变时，他们对创建临床前模型特别感兴趣。Cowan 的模型还表现出类似 ASD 的行为，包括活动增加、重复行为和沟通障碍。
Lang 和 Cowan 的合作始于他们在 MUSC 研究生学院的迎新会上并排展示海报。Lang 的实验室已经确定了对内耳发育至关重要的分子调节因子，包括 MEF2C，她认为 Cowan 的模型可以用来检验她关于神经发育疾病导致听力损失的假设。Cowan 热情地同意了，研究团队开始评估 MEF2C 缺陷小鼠的听力能力。
他们首先测量了大脑对听觉信号的反应，使用了通常用于筛查新生儿听力损失的测试的修改版本。在只有一个 MEF2C 工作拷贝的小鼠中观察到轻度听力损失，而在具有两个工作拷贝的小鼠中听力保持正常。为了进一步调查这种损失，研究人员测量了听觉神经的活动，听觉神经将信号从内耳传送到大脑。他们发现只有一个 MEF2C 拷贝的小鼠的这种神经活动减少。
研究人员将目光投向了听觉神经，他们使用先进的显微镜和染色技术来确定出了什么问题。虽然整体听力灵敏度损失是轻微的，但研究人员很高兴看到听觉神经反应的巨大差异。来自具有单个 MEF2C 拷贝的小鼠的神经显示出细胞退化，这与在与年龄相关的听力损失中看到的非常相似。研究人员还看到了炎症增加的迹象，血管破裂和称为神经胶质细胞和巨噬细胞的免疫细胞被激活。这一发现尤其令研究人员感到惊讶。
“胶质细胞不是我的第一个想法;我认为这是一种神经元变化，”朗说。“现在我们了解到听觉神经活动也可以涉及免疫系统，这是我们想要继续研究的美丽新方向。”
考恩还认为，这一发现为神经科学研究的新领域开辟了道路。
他说：“现在我们更加赞赏身体的免疫系统和大脑的免疫系统之间存在重要的相互作用。” “这两个系统在塑造神经系统细胞如何相互交流方面发挥着关键作用，部分是通过修剪已经形成的过度或不适当的连接，这是健康大脑发育和功能的一个重要方面。”
这项研究的结果不仅对 MEF2C 缺陷患者很重要，而且对整个 ASD 或听力损失患者也很重要。
“了解这种基因如何参与耳朵发育以及内耳发育如何影响大脑发育具有巨大的适用性，”考恩说。
在未来的研究中，研究人员旨在发现 MEF2C 究竟是如何导致本研究中发现的变化的。研究小组还希望使用无创听力测试在 MEF2C 缺陷患者中探索这些发现。
Lang 和 Cowan 都强调了跨学科合作对于开展此类研究的重要性。
“协作的力量对于 MUSC 这样的地方来说是巨大的，”考恩说。“对我们来说，这种合作是理想的，因为 Lang 博士是听力功能和发育方面的专家，而我更像是遗传学和分子发育方面的人。这种合作是理想的，这正是 MUSC 所鼓励的我们要考虑做得越来越多。”
“换句话说，我们每个人都会演奏不同的乐器，所以，我们可以一起创造更好的和声，”朗说。
MUSC 的其他合作者包括再生医学和细胞生物学系的 Jeremy Barth 博士;耳鼻喉科和头颈外科系的 Kelly Harris 博士和 Carolyn McClaskey 博士;MUSC Hollings 癌症中心的 Martin Romeo 博士和 Silvia Vaena 博士。
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