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上皮和间充质组织之间的信号交流和相互作用对器官的发生和发育起重要作用。BMP4是TGFβ超家族成员中的一个亚型,BMP4及其拮抗因子Noggin调控听觉上皮和内耳周围间充质的发生及发育。然而,BMP4在内耳感觉上皮发育中的作用目前存在较大的争议。我们首先采用胚胎期小鼠第11.5天(E11.5)～13.5天(E13.5)的听觉上皮体外培养,建立胚胎期小鼠听觉上皮的体外培养模型。所有组织的培养时间均等同于体内发育至E18.5的时间(即E11.5+7 d in vitr(DIV), E12.5+6 DIV,E13.5+5 DIV),观察听觉上皮形态和毛细胞分化情况。结果表明听觉上皮可以在体外无血清培养环境下存活并生长,其中E12.5～E13.5的听觉上皮培养后发育形态及毛细胞分化接近正常发育形态,是研究毛细胞发育机制的合适模型。采用小鼠听觉上皮体外无血清培养模型,以thermolysin获得纯听觉上皮作为实验组,带有相邻间充质的听觉上皮为对照组,研究相邻间充质对听觉上皮发育的影响。结果显示：各胚胎期小鼠听觉上皮培养后毛细胞的数量,对照组均高于实验组。E11.5+7 DIV对照组为114.43±17.92,实验组为66.78±20.64,两组统计学差异有显著性(P<0.01)；E12.5+6 DIV对照组为519.75±98.11,实验组为299.71±23.91,两组统计学差异有显著性(P<0.01)；E13.5+5DIV对照组为1214.38±231.88,实验组为1158.67±176.09,两组统计学无差异。其中,在E12.5和E13.5实验组内毛细胞发育不良,而E12.5对照组内毛细胞呈1-3排不规则排列,E13.5对照组的内毛细胞和外毛细胞出现明显的界限,内毛细胞呈纵向单排生长。另外,对照组的毛细胞/支持细胞比例也均高于实验组。以上结果表明小鼠听觉上皮相邻的间充质组织对耳蜗感觉上早期形态发育及毛细胞分化有促进作用。我们采用E11.5～E13.5小鼠听觉上皮体外无血清培养模型,通过加入外源性BMP4蛋白或其抑制剂Noggin,研究BMP4在听觉上皮发育中的作用。加入外源性BMP4后,实验组的毛细胞数量均高于对照组,并呈剂量依赖性。E11.5+7 DIV对照组毛细胞数量(114.43±17.915)和bmp lOng组(150.80±29.107)有统计学差异(P<0.05),和bmp 20ng组(198.33±40.741)有统计学显著差异(P<0.01),E12.5+6 DIV对照组毛细胞数量(519.75±98.112)和bmp 20ng组(650.29±173.241)有统计学差异(P<0.05),但与bmp 10ng组(588.50±111.524)却无统计学差异。E13.5培养后实验组虽然和对照组相比均无统计学差异,但在统计数量上均有增多。另外,各实验组的毛细胞／支持细胞比例也均高于对照组,但它们的作用与开始培养的发育时期和剂量相关,E11.5+7 DIV实验组(bmp 10ng组：0.3670±0.0616；bmp 20ng组：0.4386±0.1185)虽然在统计数值上有增高,但和对照组(0.3267±0.0755)却无统计学差异。E12.5+6 DIV对照组(0.6657±0.0214)和bmp 10ng组(0.7038±0.0407)有统计学差异(P<0.05),而和bmp 20ng组(0.7641±0.04521)有统计学显著差异(P<0.01),而E13.5+5DIV对照组(0.6820±0.0187)和bmp 20ng组(0.7944±0.0806)有统计学差异(P<0.05),但和bmp 10ng组(0.7064±0.0967)却无统计学差异。通过在培养中加入Brdu标记增殖细胞,发现BMP4组通过增殖而来的毛细胞数量和对照组相比较并无差别。Shh和Sox2是听觉器官发育,特别是前感觉区(prosensory domain)形成的关键基因。我们发现加入外源性BMP4后,Sox2、Shh基因的表达明显下调,E12.5+6 DIV bmp4 20ng组的Sox2 mRNA的量为对照组的81.2%,而Shh mRNA的量仅为对照组的43.7%。当加入BMP4抑制齐(?)0.3μg/ml Noggin后,导致毛细胞显著减少(E11.5+7 DIV：40.60±14.188；E12.5+6 DIV：65.14±22.974；E13.5+5 DIV：231.17±90.061)均远少于对照组,统计学差异有显著性(P<0.01)。这些结果表明：听觉上皮发育早期,Bmp4能促进感觉前体细胞分化为毛细胞,其作用可能与抑制(?)Sox2、Shh基因表达有关。另外,采用免疫荧光共标技术,观察Pax2、Sox2及Proxl在小鼠内耳发育中的时空表达模式及相互关系。结果显示：在E9.5,Pax2主要分布在听泡的中间和内侧,随着前感觉区的形成,Pax2在前感觉区表达逐渐下调；当原始的毛细胞开始表达myosin7a时,它重新选择性上调表达于毛细胞中并维持至出生后第7天；而在前庭毛细胞中,至出生后第18天Pax2仍有表达。Sox2具有与Pax2明显不同的表达方式,开始主要分布在听泡背外侧,随着前感觉区的形成,逐渐局限在感觉前体细胞,随后在未成熟的毛细胞和支持细胞中表达；毛细胞逐渐分化成熟时,在耳蜗毛细胞表达逐渐下调,最后仅仅局限在支持细胞,而前庭的毛细胞和支持细胞中在出生后18天仍持续表达Sox2。Prox1表达在原始的毛细胞和未成熟的支持细胞,表达时间明显比Sox2短。在耳蜗,Proxl仅仅短暂地表达在原始外毛细胞和发育中的Deiter细胞和Pillar细胞,在出生后18天时已无Prox1表达；而在前庭,出生时就无Proxl阳性表达。转录因子Pax2、Sox2及Prox1在小鼠内耳发育中互相联系又有不同的时空分布特点,表明它们在内耳发育中具有不同的功能,特别是它们在前庭和耳蜗不同的表达模式表明前庭和耳蜗感觉细胞的分化形成可能具有不同的分子机制。