在缺乏来自毛细胞的谷氨酸能传递时前庭功能的持续性

在失聪时仍能保持平衡为何令人惊讶

大多数人认为内耳遭到严重破坏时，听觉与平衡都会失常。本研究探讨了一个引人注目的例外：有些小鼠因内耳中一种关键的化学信号分子缺失而完全失聪，但它们仍能几乎像正常小鼠一样行走、爬行并自我校正。通过从行为到单个突触的多层面检测，作者揭示了前庭系统存在一种强大的备用通讯模式，它不依赖通常的神经递质化学囊泡。

内耳如何帮助我们保持直立

位于颅内深处的平衡器官感知头部倾斜、重力和旋转。它们含有微小的感受细胞，称为毛细胞，当头部运动时，这些细胞会向邻近的神经末梢发出信号。在大多数脑和耳部区域，这种信号传递依赖于谷氨酸——一种由被称为VGLUT的转运蛋白装入微小囊泡的化学信使。当毛细胞被激活时，它在特殊的丝带突触处释放装有谷氨酸的囊泡，从而兴奋平衡神经的纤维，将头部运动信息传达给大脑。

一种听觉缺失但平衡近乎正常的小鼠

研究者研究了缺失VGLUT3的小鼠，这种转运蛋白对装载谷氨酸到耳蜗（听觉器官）内的内毛细胞囊泡至关重要。如预期，这些小鼠出现了严重的听力丧失。然而，在一系列平衡与协调测试中——如在旋转棒上行走、攀爬网格和杆子、游泳、在空中或表面上翻正——与正常同窝小鼠相比，它们仅表现出轻微且不一致的问题。它们的体重、一般活动水平和脑电活动也相似。即使在使用红光削弱视觉线索时，大多数与平衡相关的表现仍接近正常，表明内耳的平衡器官仍在强有力地发挥作用。

对神经连接的显微检查

为了解信号如何得以维持，团队绘制了不同VGLUT蛋白及相关分子在平衡器官中的表达位置。他们发现VGLUT3在一类毛细胞（II型）中高度表达，在另一类（I型）中表达较弱或不稳定，尤其在椭圆囊的中央区域。邻近的像杯状的神经末梢（称为大杯）主要携带其他类型的VGLUT，即VGLUT1和VGLUT2，这些是典型的神经元型。去除VGLUT3并未导致这些神经末梢的大规模丧失或平衡上皮的明显重塑。仅在某些毛细胞中观察到突触前丝带数量有小幅减少，远不及在听觉部分同一转运蛋白缺失时所见的严重退化。

当化学囊泡消失但信号仍在

来自分离的平衡器官中单个大杯末梢的记录显示，通常由谷氨酸驱动的“量子化”事件——由囊泡释放产生的微小快速电流——在突变小鼠中被减少了超过95%。然而，这些同样的神经末梢在注入电流时仍能发放外观正常的动作电位，且在活体动物中，前庭神经纤维持续自发放电，其速率和节律规则性与对照组类似。形成鲜明对比的是，聋鼠的听觉神经纤维几乎完全沉默，不对声音作出反应。额外测量显示毛细胞与大杯中的离子通道（如HCN和KCNQ）存在细微变化，这些改变可能有利于在它们之间的狭窄缝隙中采用不同的通讯方式。

保持平衡运作的备用通道

总体看来，在这些小鼠中，从毛细胞到前庭神经末梢的传统谷氨酸囊泡途径大体上被关闭，但另一种“非量子化”的信号模式传递了足够的信息以维持大部分平衡功能。这一备用机制可能依赖于毛细胞与大杯之间微小间隙中电压和离子浓度的快速变化，使神经末梢能够在无需明确界定的神经递质囊泡的情况下追踪头部运动。通俗地说，当前庭的常规化学传递受损时，平衡系统似乎拥有一条硬连线式的、类比的安全通道，能继续向大脑传递运动信息——这有助于解释为何在听力丧失时平衡功能仍能出人意料地顽强。

引用: Mukhopadhyay, M., Modgekar, R., Yang-Hood, A. et al. Persistence of vestibular function in the absence of glutamatergic transmission from hair cells. Sci Rep 16, 14550 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43836-7

关键词: 前庭系统, 平衡, 毛细胞, 突触传递, VGLUT3