Слуховой эпителий мыши, орган Корти, состоит из механо-сенсорных волосковых клеток (hair cells (HCs)) и окружающих поддерживающих клеток (supporting cells (SCs)). HCs и SCs распространяются вдоль закрученного канала улитки, который приблизительно подразделяется на базальную среднюю и апикальную часть с приблизительно 1.75 витков (Kelley, 2006). HCs и SCs , как полагают, имеют одни и те же клетки предшественники, которые располагаются в просенсорной области канала улитки во время эмбрионального развития. Эти клетки предшественники сохраняют пролиферацию до тех пор, пока p27Kip1, ингибитор клеточного цикла CIP/KIP семейства, находится под воздействием апикально-базального градиента (Chen and Segil, 1999; Lowenheim et al., 1999; Kanzaki et al., 2006; Lee et al., 2006). После выхода из клеточного цикла эти предшественники начинают дифференцировку в HCs или SCs в виде базально-апикального градиента. Предыдущие исследования показали, что передач сигналов Notch (Lanford et al., 1999; Zheng et al.,. 2000; Zine et al., 2001; Kiernan et al., 2005a; Brooker et al., 2006; Tang et al., 2006; Take-bayashi et al., 2007; Li et al., 2008; Doetzlhofer et al., 2009), передач сигналов fibroblast growth factor receptor (Colvin et al., 1996; Mueller et al., 2002; Pirvola et al., 2002; Hayashi et al., 2007, 2008; Puligilla et al., 2007) и Sox2 белка (Kiernan et al., 2005b) необходимы для обеспечения образования просенсорной области.

Нейроны кохлеарного спирального ганглия происходят из нейробластов, выделяющихся на embryonic day (E) 8.5 из слуховой плакоды или отоциста, утолщенной эктодермы, соседствующей с задним мозгом, который дает вестибулярные органы и улитку (Rubel and Fritzsch, 2002). Напротив клетки глии происходят из клеток нервного гребня (Noden, 1986). Эти нейробласты становятся постмитотическими приблизительно между E11.5 - E15.5 в виде базально-апикального градиента (Ruben, 1967) и постепенно дифференцируются или типа I или типа II нейроны кохлеарного ганглия. Нейроны типа I иннервируют внутренние волосковые клетки (IHCs), а нейроны типа II иннервируют наружные волосковые клетки (OHCs) в сенсорном эпителии улитки.

Передача сигналов Sonic hedgehog (Shh) является очень консервативным сигнальным путем, который играет критические роли в развитии различных органов у разных видов (Wijgerde et al., 2002; Fuccillo et al., 2006). Важность передач сигналов Shh в развитии улитки подчеркивается полным отсутствием улитки у Shh нокаутных мышей (Riccomagno et al., 2002). Передача сигналов Shh также может взаимодействовать с передачей сигналов Wnt, чтобы сформировать паттерна развивающегося внутреннего уха (Bok et al., 2005; Riccomagno et al., 2005). По существу дорсальная часть (конечный вестибулярный орган) внутреннего уха нуждается в меньшей степени в передаче сигналов Shh, чем вентральная часть (улитка). Такой дорсо-вентральный градиент передачи сигналов Shh контролируется с помощью различных Gli активаторов и репрессоров (Bok et al., 2007). Кроме того, передача сигналов Shh участвует в регуляции хондрогенеза отической капсулы (Liu et al.. 2002). Поскольку полное отсутствие канала улитки у Shh нокаутных мышей мешает дальнейшему анализу детальной роли передач сигналов Shh в развитии улитки, поэтому анализировали мышиную модель (Gli3^Δ699/A699), в которой передача сигналов Shh теряется лишь частично (Bose et al., 2002; Driver et al., 2008). Хотя канал улитки у мутантных мышат на постнатальный день (P) 0 составлял лишь половину от обычной длины у сибсов дикого типа, слуховой эпителий был широким с эктопическими участками HCs в Kolliker's органе, области медиальнее, слухового эпителия, который обычно не содержит HCs. Анализ избыточной и недостаточной функции показал, что передача сигналов Shh репрессирует образование просенсорной области приводя в результате к меньшему количеству HCs в кортиевом органе (Driver et al., 2008).

Анализ гибридизации In situ показал, что клеточные источники, в которых секретируются Shh распределены в области кохлеарного спирального ганглия (Driver et al., 2008). Однако нейроны кохлеарного спирального ганглия и глиальные клетки (Schwann клетки) в этой области перемешаны. Неясно, оба ли типа клеток экспрессируют Shh. Кстати, детальный паттерн экспрессии Shh оставался неизвестным. Здесь мы проанализировали Shh^CreEGFP/+ knock-in мутантных мышей. у которых слитый белок Cre/EGFP контролируется с помощью эндогенного промотора Shh. Обнаруживаются два очевидных преимущества использования Shh^CreEGFP/+ линии мышей. Во-первых, с помощью высокого качества green fluorescent protein (GFP) антител, enhanced GFP (EGFP) может быть использован для воспроизведения эндогенного паттерна экспрессии Shh . Во-вторых, путем скрещивания мышей Shh^CreEGFP/- с Rosa26-EYFP^loxp/+ репортерными мышами мы смогли осуществить in vivo картирование генетических клеточных судеб, этот подход широко используется для анализа клеточных клонов в нервной системе (Joyner and Zervas, 2006; Hatch et al., 2009). Все клетки, которые экспрессируют Shh могут быть исторически оценены по репортерному гену EYFP Cre-обеспечиваемым способом, независимо от его временной и пространственной экспрессии.

В данном исследовании мы установили, что Shh сначала экспрессируется во всех нейронах кохлеарного спирального ганглия на ст. E13.5, после чего его экспрессия постепенно снижается в виде basal-to-apical градиентного паттерна дифференцировки просенсорных клеток предшественников улитки, указывая тем самым, что передача сигналов Shh контролирует время, когда просенсорные клетки предшественники начинают свою внутренне присущую программу дифференцировки. Более того, картирование генетических судеб клеток подтверждает, что экспрессия Shh является исключительной для нейронов спирального ганглия, все они временно экспрессируют Shh. Следовательно, Shh^CreEGFP/+ мыши является прекрасным генетическим инструментом для изучения функции генов, которые экспрессируются в нейронах кохлеарного спирального ганглия.