内耳是负责听觉和平衡的感觉器官，由几个复杂的结构组成。在哺乳动物中，耳蜗负责检测声音，半规管负责检测头部运动。内耳的所有结构都是相互连接的，充满了特殊的液体，这些液体会随着声波或头部运动而流动。感觉细胞会检测到这些微妙的流体运动，并转化为神经信号由大脑进行处理。
几年前，哈佛医学院（HMS）系统生物学的研究员Ian Swinburne对斑马鱼的内耳进行延时显微研究时，发现内耳中一个微小的结构不断地膨胀和收缩，最终发现这个结构是充满液体的内淋巴囊，通过一个细长的管道连接到内耳的其他部分。长期以来，科学家们一直认为内淋巴囊在调节液体的压力方面具有一定的作用。
在近日发表在《eLife》上的一项研究中，HMS的研究小组报告了他们的调查结果：由一薄层细胞屏障构成的内淋巴囊充当了内耳的减压安全阀，通过屏障的打开和关闭来调节液体的释放。这项研究揭示了一种维持体液压力和成分的独特生物机制，可能为研究和治疗由内耳压力缺陷造成的失调提供重要信息，还可以帮助研究其他有液体填充腔器官的压力控制，比如眼睛和肾脏。
当研究小组第一次观察到斑马鱼内淋巴囊的脉冲行为时，就怀疑它与压力控制有联系。“当把染料注入到内淋巴囊里时，液体会流出来，但不清楚是如何流出的。”系统生物学副教授Sean Megason说。通过回顾之前关于各种斑马鱼和突变基因的研究，Swinburne偶然发现了一个突变体：转录因子lmx1bb的异常导致内淋巴囊异常增大。通过染料注射实验，研究人员发现在lmx1bb突变体中，内耳液并没有从内淋巴囊中流出，积聚的液体导致了囊状结构的膨大。一般情况下，当内淋巴囊收缩时，少量的液体会回渗到囊中，但在lmx1bb突变体中没有这种回渗，表明内淋巴囊在某种程度上是封闭的。
通过分析内耳的高分辨率电子显微图，Swinburne和Megason观察到一种叫做lamella的皮瓣状突起从构成内淋巴囊的细胞中延伸出来。这些皮瓣相互重叠，形成一道“层状屏障”。在内淋巴囊中，细胞之间似乎有小的间隙，但被层状屏障覆盖。当流体压力形成时，囊状结构膨胀，屏障开始分离。到达某种程度后，屏障就会打开，让液体流出囊，释放压力。通过“自适应光学显微镜”的新技术，研究小组观察到随着内淋巴囊的膨胀和收缩，层状屏障会主动地移动。“它们不断地爬行，看起来像一个正在迁移的细胞，但其实它是上皮细胞的一部分。”Swinburne说。
这些结果证明，内淋巴囊是内耳的减压安全阀。但关于层状障碍如何相互连接、内淋巴囊由物理压力还是压力敏感蛋白质打开、其他动物是否存在相同的机制等谜团仍需进一步研究。
编译：花花 审稿：阿淼
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