精读分享│：人类和小鼠内耳发育概述
鉴于目前对内耳的相关研究（发育、再生、疾病模型、基因治疗以及衰老等），多数采用小鼠作为模式动物。故本次文献精读综合以往发表文献，对人类和小鼠内耳发育以及两者发育时间点的对应情况进行总结概述。
一、人类内耳发育
1、基本概念
1）妊娠年龄（Gestational age，GA；医学上通常称为孕周）：自末次月经的第一天开始计算，到当前时间为止的妊娠时间。它是评估胎儿发育阶段和成熟度的重要指标，广泛应用于产科医学和围产期保健中。人类孕期平均大约为40周（280天），分为孕早期（1-12周），中期（13-27周），晚期（28-分娩）。
2）卡内基发育阶段（Carnegie stage，CS）：依据胚胎形态学特征划分，是人类胚胎发育的标准分期系统，共23个阶段（CS1 - CS23），在胚胎学、发育生物学以及解剖学等研究领域广泛应用。
CS | 胚胎龄 | 关键事件 | |
CS1 | ~1天 | 1W | 受精，合子形成 |
CS2 | 2–3天 | 1W | 分裂期：2-4-8细胞，桑椹胚 |
CS3 | 4–5天 | 1W | 囊胚形成 |
CS4 | 5–6天 | 1W | 囊胚植入子宫内膜 |
CS5 | 7–12天 | 2W | 双胚层盘，植入深入 |
CS6 | 13–15天 | 2W | 原条准备形成，三胚层即将出现 |
CS7 | 16–17天 | 3W | 原条出现，三胚层形成 |
CS8 | 17–19天 | 3W | 神经板、脊索出现 |
CS9 | 19–21天 | 3W | 神经沟形成，耳板出现（内耳发育起点） |
CS10 | 22–23天 | 4W | 神经管闭合起始，心管搏动 |
CS11 | 24–26天 | 4W | 体节增多，心脏弯曲 |
CS12 | 26–28天 | 4W | 听觉凹出现，肢芽形成初现 |
CS13 | 28–32天 | 5W | 耳囊成形；脑泡形成，眼杯、肢芽明显 |
CS14 | 32–33天 | 5W | 咽弓清晰，晶状体凹陷 |
CS15 | 33–36天 | 5W | 耳蜗开始卷曲，心室分化 |
CS16 | 37–40天 | 6W | 四肢分节，头部增大 |
CS17 | 41–43天 | 6W | 手板形成，视网膜增厚 |
CS18 | 44–46天 | 7W | 足板出现，外耳原基可见 |
CS19 | 47–48天 | 7W | 指趾分化开始，颜面结构明显 |
CS20 | 49–51天 | 7W | 性腺分化，指间膜明显 |
CS21 | 52–53天 | 8W | 外生殖器初步形成，脑发育活跃 |
CS22 | 54–55天 | 8W | 骨化开始，指趾分开明显 |
CS23 | 56-58天 | 8W | 所有主要器官雏形形成，转入胎儿期 |
2、人类内耳发育关键时间点
CS12（受精后4W，GA6W）：表面外胚层内陷形成听觉凹（图1）
图 1 CS12（受精后4W，GA6周）：表面外胚层内陷形成听觉凹
CS13（受精后4W，GA7W）：耳原基已经从表面外胚层凹陷，形成耳囊，位于表面之下，被间充质（中胚层和神经嵴）所包围（图2）。
图 2 CS13（受精后5W，GA7周）：耳囊形成；耳囊位于第一和第二咽弓后方的头部间充质内，并且与正在发育的延髓紧密相邻。
CS19（受精后7W，GA9W）：耳蜗尖端开始上卷；尖端较短（图3C）。
图 3 CS19（受精后7W，GA9W）胚胎和耳蜗发育情况
CS22（受精后8W，GA10W）：耳蜗尖端继续变长卷曲（图4）。
图 4 CS22（受精后8W，GA10W）：中耳腔尚未形成，听小骨嵌在正在消失的间充质中；内耳膜迷路已经形成了成人的外形结构。
GA 10.4W：底、中、顶耳蜗管（cochlear duct，CD）的感觉上皮层暂未观察到毛细胞（图5）。
图 5 GA 10.4W：颞骨切片显示底、中、顶耳蜗管（HE染色）
GA 12W：底转耳蜗开始形成前庭阶（SV）、中阶（耳蜗管，CD）以及鼓阶（ST），感觉上皮层内已经可以观察到未来发育为Corti器的部位（图6）。
图 6 GA 12W：耳蜗底转分化出前庭阶，中阶以及鼓阶；感觉上皮层已可辨识Kolliker’s Organ（KO）和将来发育为Corti 器的部位（括号所指）。
GA 14W：底转耳蜗感觉上皮层内已经可以观察到毛细胞，但顶转毛细胞区域暂未分化（图7a）。
GA 16W：一排内毛细胞和三排外毛细胞均形成，Coti隧道开始形成（图7b,c）。
图 7 a) GA 14W耳蜗顶端，蜗管内的Coti器前感觉区已清晰可辨，而对应耳蜗毛细胞的区域尚未分化。血管纹基底细胞清晰可见，呈现双层结构；b) GA 16W，一排内毛细胞（IHC）和三排外毛细胞（OHC）已经形成，Coti隧道开始形成；c) 此阶段已形成表皮板(Cp)及其表面排列的静纤毛(Stc)。
GA 17W：前庭阶、中阶、鼓阶的比例基本接近成人水平（图8）。
图 8 GA 17W前庭阶（青色）、中阶（灰色）、鼓阶（黄色）三者的比例基本完成。
GA 14-22W：血管纹（Stria vascularis）自发育至完成（图9）。
图 9 GA 14-18W：中间细胞（黑色素细胞）逐渐迁移至血管纹上皮层的中间层。红色：Tubulin；绿色：Melan-A（A-K）；LAM（L）；COL4（M）；FN（N）。
GA 20W：盖膜、传入神经末梢逐渐发育至成熟，听觉开始产生。
GA 22-24W：Corti 隧道、Nuel间隙、静纤毛、传出神经末梢等逐渐发育至成人水平。
3.人类耳蜗毛细胞和神经发育关键阶段
GA10W：SOX2在SOX9/SOX10阳性的耳蜗管上皮内的前感觉域中被识别。TUBB3+/PRPH+ 螺旋神经节神经元的神经纤维尚未穿透到上皮中。
GA11W：神经纤维的穿透发生在毛细胞分化之前。
GA12W：第一个 MYO7A+/SOX9-/SOX10-/SOX2+（内侧）毛细胞出现，并被多条 TUBB3+ 和 PRPH+ 神经纤维接触。在未来的 OHCs 的位置也发现了穿透的神经纤维。
GA14W：IHCs 和 OHCs 都已分化，位于 OHCs 下方的神经纤维开始呈螺旋方向延伸。在这个阶段，毛细胞仍然表达 SOX2。
GA20W：与耳蜗的其他细胞相比，所有毛细胞中的 SOX2 表达下调。PRPH 的表达区分了 I 型（PRPH-）和 II 型（PRPH+）神经纤维（图10）。
图 10 神经纤维和毛细胞发育
二、小鼠内耳发育
1．基本概念
1）Theiler Stages（TS）：是用于描述小鼠胚胎发育的标准分期系统，由 Karl Theiler 在20世纪制定。与人类的 Carnegie Stage 类似，TS根据形态结构而非胚胎日龄进行划分，是研究小鼠发育生物学的权威标准。
阶段 | 胚胎龄 | 关键事件 |
TS01 | E0.0 | 受精发生，合子形成 |
TS02 | E0.5 | 两细胞胚 |
TS03 | E1.5 | 桑椹胚阶段（morula） |
TS04 | E2.5 | 囊胚（blastocyst）形成 |
TS05 | E3.5 | 囊胚附着子宫内膜，着床开始 |
TS06 | E4.5 | 着床深入，原始胚盘形成 |
TS07 | E5.5 | 原条形成开始，胚胎轴建立 |
TS08 | E6.5 | 胚胎外形出现弯曲，三胚层形成 |
TS09 | E7.0 | 原肠运动活跃，胚胎尾端可见 |
TS10 | E7.5 | 神经板出现，心脏原基开始 |
TS11 | E8.0 | 神经沟形成，第一对体节形成 |
TS12 | E8.5 | 体节发育增加，脑泡初现；耳板出现（内耳起点） |
TS13 | E9.0 | 耳泡形成，心管弯曲 |
TS14 | E9.5 | 脑泡明显，前肢芽形成 |
TS15 | E10.0 | 后肢芽形成，眼泡发育；前庭结构出现 |
TS16 | E10.5 | 四肢明显，尾突增大；耳蜗原基卷曲 |
TS17 | E11.0 | 指趾原基、外耳形成；毛细胞分化起始 |
TS18 | E11.5 | 面部结构清晰，皮肤变厚； |
TS19 | E12.0 | 指趾伸展，眼睑形成 |
TS20 | E12.5 | 毛囊开始发育，肾分化加深 |
TS21 | E13.5 | 指趾分化，性别初显 |
TS22 | E14.0 | 指间膜清晰，性腺分化 |
TS23 | E15.0 | 体毛形成，眼睑闭合 |
TS24 | E16.0 | 毛被加密，耳廓发育 |
TS25 | E17.0 | 器官功能准备完成 |
TS26 | E18.0 | 出生前 |
TS27 | E19-P0 | 出生，小鼠具备基本功能 |
TS28 | P0 | 出生后发育 |
2、小鼠内耳发育关键时间点
E8.5：外胚层局部增厚形成耳基板（otic placode），内陷形成耳凹（otic pit）。
E9.5 ：耳凹闭合后形成耳囊（otic vesicles）；神经母细胞从其腹侧区域分层开始形成位听神经节（statoacoustic ganglion，SAG）（图11）；
E10.5：耳囊开始改变形状，发展为背侧的内淋巴管 (ED) 和腹侧的耳蜗管 (CD) （图11）；
E12.5：可以识别发育中的半规管和感觉斑的位置，耳蜗管开始形成螺旋（图11）；
E13.5：耳蜗管已完成约一圈的 3/4，发育中的 SAG 中的神经元已延伸树突，树突将与感觉上皮中发育中的毛细胞形成接触（图11）；
E15.5 - E17.5：内耳的不同区域继续生长和扩张，包括耳蜗（达到约 1+3/4 圈的成熟长度）（图11），耳蜗毛细胞开始分化。
图 11 小鼠内耳发育示意图
P10：开始产生听觉；
P14：耳蜗微细结构与成年鼠基本相同；
P28：SGN精细分类分化完成，听觉传导通路基本发育完善。
三、人类与小鼠发育阶段对应关系
如下图所示：
四、参考文献
1.https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php/Hearing_-_Inner_Ear_Development.
2. https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=Mouse_Stages.
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讲者：张玉忠
导师：赵宇，袁慧军，程静
审核：王肖宇、任建君
