Cochlin involves immune response of hair cell degeneration by acoustic trauma

Abstract

Introduction: Recently, the immunologic function of the LCCL peptide cleaved from the cochlin protein was revealed in infectious condition. However, cochlea have distinctly specific immune response in the inflammation induced by acoustic trauma. The present study investigates the cochlin function in sterile inflammation induced by acoustic trauma. Methods: The wild type and COCH knock-out C57BL/6 mice were used. The change of LCCL concentration in the perilymph were evaluated by Western Blot. The hearing function, outer hair cell loss, expression of inflammatory molecules and macrophage distribution pattern were measured after acoustic trauma. Results: The LCCL concentration was increased in the perilymph after acoustic trauma. The COCH knock-out mice showed preserved lower frequency hearing function and outer hair cells after acoustic trauma. The expression of inflammatory molecules were not different between the two genotypes. The recruited macrophages were significantly less in the apical 10% of COCH knock-out mouse cochlea, and monocytes showed chemo-attraction by LCCL peptide in transwell assay. Conclusion: The LCCL is cleaved in the sterile inflammation induced by acoustic trauma as well as bacterial infection, but the quantity seems to be limited. The COCH knock-out mice showed preserved lower frequency hearing after acoustic trauma. The recruited macrophages were less in the cochlear apex in the COCH knock-out mice. Based on the result of the transwell assay, the absence of LCCL seems to be responsible for it.

Cochlin 단백질은 내이에서 많이 발현되는 구조단백질로 알려져 있었으나, 최근의 연구에서 Cochlin 단백질에서 잘려 분비되는 LCCL 단백질의 선천면역 기능이 보고되며 주목을 받고 있다. 한편, 소음노출에 의한 달팽이관의 염증은 세균 감염에 의한 면역반응과 여러 가지 다른 점이 보고되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 Cochlin 단백질이 소음노출에 의한 달팽이관 염증에서 어떤 역할을 하는지 보고하고자 한다. 이를 위해, Cochlin 유전자를 Knock out 시킨 마우스와 wild type 마우스를 비교 분석하였고, 115dB 의 백색소음에 1시간 동안 노출시켜 소음에 의한 달팽이관 염증을 유도하였다. 그 결과, 소음 노출 후 Cochlin 단백질에서 절단된 LCCL 단백질의 농도가 달팽이관의 외림프액에서 점점 증가하였고, 소음 노출 1일 후에 가장 높은 농도를 보였다. 또한 동일한 소음 노출 후 Cochlin knock out 마우스의 청력이 wild type 마우스와 비교하였을 때, 저음역대에서 보존되는 것을 확인하였다. 이는 외유모세포의 수를 비교하였을 때에도 동일한 양상을 보였으나, 소음 노출 3시간, 1일, 1주일 후의 염증관련 물질들의 RNA 발현에는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 소음 노출 후 외림프액 공간으로 유입된 단핵구 수에서는 cochlin knock out 마우스가 달팽이관 첨부에서 유의하게 적었으며 이는 마우스의 골수 단핵구에 대한 LCCL 단백의 화학주성실험에서도 재현되었다. 결론적으로, cochlin 단백질은 소음노출에 의해 유도된 달팽이관 염증에서도 LCCL로 절단되어 분비되었다. Cochlin 단백이 없을 때, 저음역대에서 소음노출에 대한 보호효과가 있었고 이는 아마도 LCCL 단백질의 단핵구에 대한 화학주성과 관련이 있을 것으로 보인다.