毛细胞机械转导

机械转导是毛细胞将机械运动转化为电信号的步骤。每个毛细胞都带有一束纤毛，其顶端相互连接；当声音使纤毛束偏转时，顶端连接会拉开机械门控离子通道，使电流流入并改变细胞的膜电位。这种在微秒内完成的转换，使听觉变得快速而灵敏。

Definition

毛细胞机械转导是指纤毛束偏转使顶端连接张紧，从而门控机械敏感离子通道，将机械刺激转化为感受器电位的过程。

Scope

本主题涵盖毛细胞机械电转导的分子和生物物理机制：纤毛束、顶端连接、机械转导通道、门控和适应，以及转导如何驱动耳蜗放大器。尽管MeSH描述符提到了前庭毛细胞，但此处描述的转导机制是听觉（耳蜗）和前庭毛细胞共有的，并以其在听觉中的作用进行介绍。本条目是参考教育性的，并非诊断或治疗毛细胞病理的指南。

Core questions

• 纤毛束的偏转如何打开转导通道？
• 顶端连接在门控中扮演什么角色？
• 适应如何重置敏感性并扩展动态范围？
• 转导如何驱动基于外毛细胞的耳蜗放大器？

Key concepts

• 纤毛束
• 顶端连接
• 机械转导（MET）通道
• 门控弹簧模型
• 感受器（转导）电位
• 快速和慢速适应
• 适应的钙依赖性
• 与外毛细胞电运动（prestin）的耦合

Mechanisms

纤毛束内的纤毛高度分级，并通过细小的顶端连接在其尖端附近连接。声音驱动的耳蜗间隔运动使纤毛束向其高边偏转，增加顶端连接的张力并打开其下端的机械转导通道；包括钙在内的阳离子进入并使细胞去极化，在微秒内产生感受器电位（Vollrath, Kwan, & Corey, 2007）。进入通道的钙离子驱动适应，这是一个快速和较慢的过程，它重置通道敏感性，使转导器保持在其工作范围内，并有助于频率调谐（Fettiplace & Fuchs, 1999）。在外毛细胞中，由此产生的电压变化驱动基于prestin的长度变化，将机械能反馈到行波中，形成耳蜗放大器（Zheng et al., 2000; Pickles, 2012）。

Clinical relevance

由于转导依赖于完整的纤毛束和顶端连接，噪声或其他损伤对这些结构的损害可能会损害听力，并且共享的机制连接着听觉和前庭感觉功能。本条目描述了正常的转导以供参考和教育，并非个体诊断或治疗的依据。

History

20世纪末的生物物理学研究确定了毛细胞转导是机械门控且快速的，从而产生了顶端连接和门控弹簧模型，而21世纪的分子研究开始识别转导装置和适应的组成部分，Vollrath, Kwan, and Corey（2007）对这一综合进行了综述。

Key figures

• David P. Corey
• Robert Fettiplace
• Melissa A. Vollrath
• Peter Dallos

Seminal works

• vollrath-kwan-corey-2007
• fettiplace-fuchs-1999

Frequently asked questions

什么打开了毛细胞的转导通道？

纤毛束的偏转增加了连接相邻纤毛的顶端连接的张力，这种张力机械地拉开了机械转导通道。

为什么机械转导对听力很重要？

它是将声音的机械振动转化为毛细胞电感受器电位的步骤，并且其速度足以跟随快速变化的声音。