戚國偉 綜述 于寧 楊仕明 審校
臨床與基礎(chǔ)研究表明,經(jīng)一定強(qiáng)度的噪聲暴露后,聽力閾值會產(chǎn)生一過性的升高,當(dāng)脫離噪聲環(huán)境一段時(shí)間,隨著自身的修復(fù),聽力會恢復(fù)到正常的范圍之內(nèi),這種聽力損失稱之為暫時(shí)性閾移(temporary threshold shift,TTS)[1]。幾十年來,學(xué)者普遍認(rèn)為,如果TTS完全恢復(fù),這種聽力損失就不會對聽覺系統(tǒng)造成永久性損傷。最新研究表明,暫時(shí)性閾移的恢復(fù)不代表聽神經(jīng)功能的完全恢復(fù)[1~3]。2015年Liberman首先提出隱性聽力損失的概念[4]?;加须[性聽力損失疾病的患者,純音測聽結(jié)果正常,但在處理復(fù)雜言語信息及時(shí)域編碼功能方面能力缺失,尤其是在嘈雜的環(huán)境中更加明顯。這種常規(guī)檢查手段無法檢查出、由聽神經(jīng)損傷所引起的閾上聽覺感知缺失性疾病,稱為隱性聽力損失(hidden hearing loss,HHL)。由于常規(guī)的聽力學(xué)檢查無法反映出HHL所導(dǎo)致的病變,關(guān)于HHL的診斷方法也一直是研究的熱點(diǎn)之一。目前已有文獻(xiàn)提及利用耳蝸電圖(electrocochleography)中SP/AP值[5]、聽性腦干反應(yīng)(ABR)[6]、噪聲下的聽閾測定(threshold in noise)[7]等主客觀方法進(jìn)行診斷,但尚未形成統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)。
長期的噪聲暴露史、耳毒性藥物的使用以及老齡化等都是導(dǎo)致HHL的潛在原因,受此影響的人群巨大,這也是一項(xiàng)需要耳科醫(yī)師和聽力學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注的重大公共健康問題。目前,針對隱性聽力損失的發(fā)病機(jī)制研究以及防治方法主要集中于兩個(gè)方向,一個(gè)是噪聲及老齡相關(guān)所引起的神經(jīng)突觸病變[3];一個(gè)是暫時(shí)性聽神經(jīng)纖維脫髓鞘病變[8]。本文針對以上兩種發(fā)病機(jī)制的研究動(dòng)態(tài)展開綜述,根據(jù)現(xiàn)行的國家噪聲防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及噪聲性聾診斷標(biāo)準(zhǔn),遴選可能適用于隱性聽力損失的防護(hù)手段與標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
耳蝸IHC與I型SGN之間形成的突觸結(jié)構(gòu)為特殊的帶狀突觸(ribbon synapse),其特征為突觸前膜內(nèi)存在帶狀電子致密物[9]。內(nèi)毛細(xì)胞在接受不同強(qiáng)度聲音刺激產(chǎn)生不同程度的去極化時(shí),帶狀體結(jié)構(gòu)可保證與刺激強(qiáng)度相匹配量的神經(jīng)遞質(zhì)得到釋放[10],從而確保聲刺激信號的等級化傳導(dǎo)。帶狀體的骨架由ribeye蛋白聚集而成[9],ribeye蛋白的數(shù)量與帶狀體的體積及其結(jié)構(gòu)的可塑性相關(guān)[11]。在帶狀體的表面附著有大量的囊泡,其內(nèi)含有谷氨酸(glutamate,Glu)。谷氨酸是耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞與Ⅰ型螺旋神經(jīng)元之間主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì),同時(shí)其對突觸后膜也具有營養(yǎng)作用。在突觸前膜上存在CaV1.3L型Ca2+通道[12],當(dāng)內(nèi)毛細(xì)胞興奮時(shí),突觸前膜上的Ca2+通道開放,突觸間隙內(nèi)的鈣離子進(jìn)入突觸前膜并觸發(fā)囊泡的釋放。谷氨酸的釋放量與突觸前膜上Ca2+通道的開放數(shù)量相關(guān)。被釋放到突觸間隙內(nèi)的谷氨酸作用于突觸后膜上的特異性受體NMDA(N-metyh1-D-aspartic acid)和AMPA(a-amino-3-hydroxy-5-methy1-4-isoxazole propionic acid),引起突觸后膜去極化、螺旋神經(jīng)元興奮,從而使聲音信號轉(zhuǎn)換為生物電信號,并在神經(jīng)上進(jìn)行傳導(dǎo)[13]。
以往文獻(xiàn)報(bào)道[14],在耳蝸中存在谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)。突觸間隙內(nèi)未與突觸后膜特異性受體結(jié)合的谷氨酸遞質(zhì)被支持細(xì)胞攝取,經(jīng)過其內(nèi)的谷氨酰胺合成酶作用后生成谷氨酰胺并釋放至胞外。內(nèi)毛細(xì)胞攝取谷氨酰胺后在谷氨酰胺酶的作用下重新合成谷氨酸。此循環(huán)可有效保證谷氨酸作為神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間的循環(huán)利用。暴露于噪聲刺激后,IHC突觸前膜會釋放過量的谷氨酸,持續(xù)作用于突觸后膜的谷氨酸特異性受體NMDA和AMPA,導(dǎo)致與受體耦聯(lián)的Na+通道和Ca2+通道開放,大量的Na+和Ca2+進(jìn)入突觸后膜,引起螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載,導(dǎo)致細(xì)胞水腫,發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng),細(xì)胞腫脹、空泡形成,最終導(dǎo)致螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡[13]。孫勍[14]等通過對活體豚鼠耳蝸灌流外源性谷氨酸后發(fā)現(xiàn),豚鼠的DPOAEs無改變,但ABR潛伏期延長,CAP閾值升高,CM幅度下降,并且隨灌流谷氨酸濃度的增加,CM下降幅度越發(fā)明顯。除此之外,形態(tài)學(xué)研究還發(fā)現(xiàn),耳蝸外毛細(xì)胞結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)破壞,但內(nèi)毛細(xì)胞、突觸和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞均出現(xiàn)空泡樣變。該實(shí)驗(yàn)證實(shí)過量釋放的谷氨酸在破壞突觸后結(jié)構(gòu)的同時(shí),對突觸前膜、帶狀體結(jié)構(gòu)及內(nèi)毛細(xì)胞也存在損害,影響其正常結(jié)構(gòu)與功能。Sawada[15]等人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利用谷氨酸類似物同樣可以造成內(nèi)毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞損傷,進(jìn)而影響其正常的生理功能。但目前為止,關(guān)于內(nèi)毛細(xì)胞和帶狀體的確切損傷機(jī)制并不清楚。除此以外,受損后的內(nèi)毛細(xì)胞釋放谷氨酸減少,而谷氨酸對突觸后膜具有營養(yǎng)作用,這對于螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞損傷后的修復(fù)也不利。這些結(jié)構(gòu)破壞都對神經(jīng)正常的興奮傳導(dǎo)產(chǎn)生影響。與此同時(shí),損傷后突觸結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)部分修復(fù),在突觸前膜帶狀體結(jié)構(gòu)部分表現(xiàn)的尤為突出,但部分修復(fù)突觸前膜結(jié)構(gòu)無法與突觸后膜形成有效突觸連接,突觸功能并未恢復(fù),這也會影響耳蝸時(shí)域信號編碼、處理功能[3]。
研究結(jié)果證實(shí),根據(jù)自發(fā)性放電率(spontaneous rate,SR)的不同,可將與內(nèi)毛細(xì)胞相連接的I型螺旋神經(jīng)元分為低SR神經(jīng)元和高SR神經(jīng)元。高SR神經(jīng)元占大多數(shù),其閾值較低,聲強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍較小,在處理簡單信號、安靜環(huán)境下的聲音刺激時(shí)發(fā)揮主要作用;低SR神經(jīng)元所占比例較小,由于其閾值相對較高,聲強(qiáng)動(dòng)態(tài)范圍較大,對處理復(fù)雜信號、嘈雜環(huán)境下的聲音刺激等至關(guān)重要。長期噪聲暴露可選擇性的損傷低SR神經(jīng)元[16~19]。Kujawa[1]等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)過噪聲處理后的小鼠,數(shù)天后DPOAE完全恢復(fù)正常,但高頻率(32 kHz)的ABR波I波幅改變卻不能完全恢復(fù),間接證明噪聲可選擇性的損傷高閾值、低SR的聽神經(jīng)元。與此同時(shí),這一研究結(jié)果也可以解釋噪聲暴露所致隱性聽力損失患者在嘈雜環(huán)境中的言語識別率下降的原因。
人體的神經(jīng)纖維可以根據(jù)是否被髓鞘包繞分為有髓神經(jīng)纖維和無髓神經(jīng)纖維。有髓神經(jīng)纖維表面由施旺細(xì)胞包繞形成髓鞘,相鄰兩個(gè)施旺細(xì)胞之間形成特殊的“郎飛氏結(jié)”結(jié)構(gòu)。興奮在有髓神經(jīng)纖維上經(jīng)“郎飛氏結(jié)”結(jié)構(gòu)呈“跳躍式”傳導(dǎo),而無髓神經(jīng)纖維以“局部電流”的形式傳導(dǎo)興奮,所以其興奮傳導(dǎo)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有髓神經(jīng)纖維。人體耳蝸內(nèi)與內(nèi)毛細(xì)胞形成突觸連接的聽神經(jīng)纖維屬于有髓神經(jīng)纖維。在聽神經(jīng)纖維與內(nèi)毛細(xì)胞形成突觸后的起始段,其表面并沒有施旺細(xì)胞包繞。在聽神經(jīng)出僵孔(habenula perforata)后約20 μm,施旺細(xì)胞(schwann cell)開始包繞聽神經(jīng)纖維并形成髓鞘結(jié)構(gòu),而螺旋神經(jīng)元胞體表面則由星形膠質(zhì)細(xì)胞(satellite glial cell)包繞。在聽神經(jīng)纖維出僵孔后形成髓鞘的起始部,由第一個(gè)施旺細(xì)胞形成的特殊結(jié)構(gòu)叫做半結(jié)(heminode)(見圖1)。與“郎飛氏結(jié)”由兩個(gè)相鄰施旺細(xì)胞所組成不同,半結(jié)僅由一個(gè)施旺細(xì)胞形成?,F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)證實(shí),半結(jié)是螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞正常功能的觸發(fā)器(generator)[20~22]。除此以外,作為聽神經(jīng)纖維髓鞘的起始部分,半結(jié)對于內(nèi)毛細(xì)胞突觸傳遞以及聽神經(jīng)的興奮發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
圖1 半結(jié)(heminode)模式圖
萬國強(qiáng)[8]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),出生后21天的小鼠,在其骨螺旋板(osseous spiral lamina,OSL)內(nèi)聽神經(jīng)纖維上的施旺細(xì)胞以及蝸軸螺旋管(rothenthal’s canal,RC)內(nèi)包繞螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的星形膠質(zhì)細(xì)胞表面特異性的表達(dá)一種蛋白質(zhì):蛋白脂蛋白-1(proteolipid protein 1,plp1)。可以通過誘導(dǎo)白喉毒素特異性的在plp1陽性細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的方法來破壞施旺細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞,從而產(chǎn)生聽神經(jīng)纖維的脫髓鞘病變。通過觀察,小鼠耳蝸中施旺細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷后產(chǎn)生了自發(fā)性的、明顯的大量再生。而且,施旺細(xì)胞的再生有部分是由未被損傷的施旺細(xì)胞增殖而來的。處理4周之后的小鼠,其施旺細(xì)胞再生水平基本達(dá)到正常;處理16周后的小鼠,其星形膠質(zhì)細(xì)胞再生及螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞形態(tài)也基本恢復(fù)正常。此時(shí)給小鼠進(jìn)行聽性腦干反應(yīng)測聽時(shí)發(fā)現(xiàn),從處理之后1周起直至第16周,小鼠在所有頻率其ABR波Ⅰ閾上幅值都明顯降低。而且,ABR波Ⅰ閾上潛伏期和寬度都增加了。與此同時(shí),對其SP幅值和AP幅值的測量發(fā)現(xiàn),SP幅值始終未發(fā)生明顯改變,AP幅值降低,SP/AP比值升高且16周后仍未恢復(fù),這些都支持小鼠隱性聽力損失的診斷。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雖然處理16周之后施旺細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞都恢復(fù)到正常水平,但“半結(jié)”結(jié)構(gòu)仍舊異常,損傷1年后的同期隊(duì)列研究結(jié)果也顯示,“半結(jié)”結(jié)構(gòu)沒有恢復(fù)。前已述及,聽神經(jīng)動(dòng)作電位起始于“半結(jié)”結(jié)構(gòu),“半結(jié)”結(jié)構(gòu)的正常對于內(nèi)毛細(xì)胞突觸傳遞以及聽神經(jīng)的興奮至關(guān)重要,“半結(jié)”功能缺失所導(dǎo)致的動(dòng)作電位非同步化是導(dǎo)致ABR I波閾上幅值降低、閾上潛伏期延長和寬度增加的主要原因。由此可以得出結(jié)論:在聽神經(jīng)纖維暫時(shí)性脫髓鞘病變中,“半結(jié)”結(jié)構(gòu)的破壞產(chǎn)生了隱性聽力損失[20~22]。
耳蝸突觸病變與暫時(shí)性聽神經(jīng)纖維脫髓鞘病變作為目前兩種已知的HHL致病機(jī)制,二者之間的相互關(guān)系也是值得重點(diǎn)關(guān)注的問題。萬國強(qiáng)[8]通過將野生型小鼠暴露于8~16 kHz,98 dB SPL噪聲中2小時(shí)造成小鼠隱性聽力損失。暴露后2周,小鼠ABR和DPOAE閾值都恢復(fù)正常,但高頻ABRⅠ波閾上幅值降低,這些檢查結(jié)果都支持小鼠隱性聽力損失的診斷,但是其僵孔處的“半結(jié)”結(jié)構(gòu)正常。這說明噪聲所致隱性聽力損失與突觸病變有關(guān),并不引起“半結(jié)”結(jié)構(gòu)改變。為了進(jìn)一步驗(yàn)證二者的關(guān)系,萬國強(qiáng)[8]等將經(jīng)脫髓鞘處理的小鼠和正常對照小鼠在8周齡時(shí)同時(shí)給予8~16 kHz,98 dB SPL噪聲處理,造成噪聲性隱性聽力損失。暴露后4周,已經(jīng)有脫髓鞘病變的小鼠,其ABRⅠ波閾上幅值較前進(jìn)一步降低,且降低的幅值同正常對照組小鼠的相同。這說明,噪聲暴露所導(dǎo)致的隱性聽力損失同是否存在脫髓鞘病變無關(guān),即突觸病變與脫髓鞘病變相互獨(dú)立,可以疊加。
格林巴利綜合癥(guillain-barre syndrome,GBS)是一種自身免疫介導(dǎo)的急性周圍神經(jīng)脫髓鞘病,主要累及多數(shù)脊神經(jīng)根、周圍神經(jīng)和腦神經(jīng)。其病理變化為施旺細(xì)胞損傷所引起的周圍神經(jīng)纖維脫髓鞘、周圍神經(jīng)組織小血管周圍淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤以及繼發(fā)的軸突變性。本病的發(fā)病機(jī)制中,各種原因?qū)е碌氖┩?xì)胞損傷為核心環(huán)節(jié),這與上文提及的暫時(shí)性聽神經(jīng)纖維脫髓鞘小鼠模型的病變相吻合。格林巴利綜合癥的確切病因目前不明,推測與塞卡病毒、空腸彎曲菌、巨細(xì)胞病毒、EB病毒以及HIV等病毒感染相關(guān)。這其中值得注意的是,近年來塞卡病毒的爆發(fā)引起了世界廣泛的關(guān)注。塞卡病毒于1947年在烏干達(dá)被首次發(fā)現(xiàn)[23],1952年起出現(xiàn)人類感染的病例報(bào)道[24],但在隨后的55年里被證實(shí)的人類感染病例報(bào)道不足20例。2007年開始,塞卡病毒在南太平洋聯(lián)邦雅普(Yap)島局部地區(qū)出現(xiàn)爆發(fā)[25],2013~2014年報(bào)道的感染塞卡病毒病例更是超過了10000例[26]。與此同時(shí),塞卡病毒的流行范圍也呈擴(kuò)大趨勢。1952年人感染塞卡病毒的病例首先出現(xiàn)于烏干達(dá)及坦桑尼亞,截止2016年1月,塞卡病毒的感染范圍已經(jīng)擴(kuò)散至非洲、美洲、南太平洋島國、大西洋島國、東南亞以及我國臺灣地區(qū),其中2015年11月以來有14個(gè)國家為首次發(fā)現(xiàn)本地傳播。在世界各地報(bào)道的塞卡病毒感染病例中,有相當(dāng)一部分患者出現(xiàn)了格林巴利綜合癥及自身免疫病的臨床表現(xiàn)[27,28]。目前尚未有報(bào)道關(guān)于塞卡病毒感染者中出現(xiàn)格林巴利綜合癥的準(zhǔn)確比例,也不清楚其確切的發(fā)病機(jī)制。格林巴利綜合癥具有自限性,其預(yù)后較好,患者多于起病3周后開始恢復(fù),2個(gè)月至1年恢復(fù)正常。但在格林巴利綜合癥的臨床診療過程中,聽力學(xué)檢查并未被納入常規(guī)檢查中,也沒有診療過程中相應(yīng)聽力水平的變化跟蹤及后期康復(fù)的隨訪資料。經(jīng)過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí),暫時(shí)性聽神經(jīng)纖維脫髓鞘病變會引起隱性聽力損失,由此推測在格林巴利綜合癥患者群體中,有相當(dāng)一部分存在隱性聽力損失,而這在目前被大多數(shù)臨床醫(yī)生所忽略。隨著塞卡病毒在世界范圍內(nèi)的流行,格林巴利綜合癥的患者群體不斷增加,隱性聽力損失的潛在患病人群也與日俱增,這將是今后值得重點(diǎn)關(guān)注的重大公共社會健康問題,隨之而來的隱性聽力損失的相關(guān)治療研究也急待突破。
在隱性聽力損失的發(fā)病機(jī)制研究中,噪聲相關(guān)的神經(jīng)突觸病變較為明確,但這類患者在聽力學(xué)表現(xiàn)上并不會產(chǎn)生永久性閾移(permanent threshold shift,PTS)[4]。在我國現(xiàn)已頒布施行的職業(yè)性噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)中,都是以不引起噪聲性耳聾為前提條件而制定、執(zhí)行的。表1為部分國家噪聲控制及診斷的標(biāo)準(zhǔn)。
在2015年3月1日起正式施行的《職業(yè)性噪聲聾的診斷》(GBZ 49-2014)中明確規(guī)定,雙耳高頻(3 kHz、4 kHz、6 kHz)平均聽閾40 dB為診斷噪聲性聾的前提條件,且在診斷原則中要求有明確的3年以上職業(yè)性噪聲暴露史、出現(xiàn)漸進(jìn)性聽力下降及耳鳴癥狀[29]。可以看出,在噪聲性聾的國家診斷標(biāo)準(zhǔn)中,并沒有考慮到隱性聽力損失的情況。與此同時(shí),在2007年11月1日起正式施行的《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》(GBZ 2.2-20007)中有關(guān)噪聲的規(guī)定顯示:以每周平均工作5天,每天平均工作8 h為基準(zhǔn),工作場所噪聲接觸限值為85 dB[30]。參考文中提及隱性聽力損失小鼠模型的建立方法(8~16 kHz,98 dB SPL暴露2 h),對于長期暴露于85 dB噪聲環(huán)境中的工作人群,可以推測其隱性聽力損失的發(fā)病率可能遠(yuǎn)高于預(yù)期。對于這類患者,即使脫離了噪聲的工作崗位、當(dāng)時(shí)也不存在明確的聽力下降,其神經(jīng)突觸所累積下來的損傷自身也不會修復(fù),而且有可能在年齡老化等因素的作用之下,神經(jīng)突觸病變進(jìn)一步加重,從而產(chǎn)生更為嚴(yán)重的癥狀。這類患者今后的診療也將為社會、國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
表1 噪聲控制與聽力保護(hù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)前,關(guān)于隱性聽力損失的致病機(jī)制研究不斷深入拓展,治療手段研究剛剛興起,尚未形成臨床診斷的金標(biāo)準(zhǔn),也沒有大規(guī)模人群的發(fā)病率報(bào)道,所以隱性聽力損失并沒有得到臨床醫(yī)生及相關(guān)行業(yè)的足夠重視。對于噪聲性隱性聽力損失的防護(hù),重點(diǎn)在于降噪器具的使用、噪聲源的有效阻隔,以及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化、完善。與此同時(shí),有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明,高壓氧及氫氣對于動(dòng)物噪聲性聾有預(yù)防及治療作用,這也是今后預(yù)防噪聲性隱性聽力損失的潛在方法[31]。對于暫時(shí)性脫髓鞘病變所致隱性聽力損失,需要針對發(fā)病原因進(jìn)行有效預(yù)防。塞卡病毒的感染在全球范圍呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢,目前臺灣已經(jīng)出現(xiàn)感染病例。現(xiàn)階段,針對塞卡病毒的診斷已經(jīng)研制出Real-time PCR核酸檢測試劑[32],對于感染患者做到早診斷、早隔離、早治療,可以有效避免塞卡病毒的傳播,從而有效控制隱性聽力損失的潛在發(fā)病人群。
隱性聽力損失作為近年來耳科領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。目前對于其發(fā)病機(jī)制、病理改變、診斷標(biāo)準(zhǔn)、治療方法及預(yù)防手段等都處于研究階段,尚未形成共識。當(dāng)前,噪聲污染、人口老齡化、耳毒性藥物濫用以及塞卡病毒流行等因素,使隱性聽力損失的潛在患病人群與日俱增,相關(guān)研究也急待突破。在未來,關(guān)于隱性聽力損失的研究重點(diǎn)可能集中于以下幾點(diǎn):①發(fā)病機(jī)制;②診斷方法及標(biāo)準(zhǔn);③藥物治療及預(yù)防手段。