陳海軍 孫宗潤(rùn) 郭 巖 郝佳琦 高國(guó)慧 張 瀟 王子行 尹海燕△（濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院， 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，濟(jì)寧 7067）

耳聾是人類最普遍、最常見(jiàn)的致殘性疾病之一，多數(shù)為感音神經(jīng)性耳聾，主要表現(xiàn)為耳蝸毛細(xì)胞和（或）螺旋神經(jīng)元損傷引起的聲音感受、傳導(dǎo)障礙引起的聽(tīng)力損失，包括先天性耳聾和后天獲得性耳聾[1]。先天性耳聾是由基因突變引起的耳蝸某些組件的功能障礙導(dǎo)致，最常見(jiàn)的獲得性耳聾包括藥物性耳聾、噪音性耳聾以及老年性耳聾。嚴(yán)重的聽(tīng)力損失影響患者的生活質(zhì)量，尤其是幼年患者的語(yǔ)言、社交能力發(fā)展，帶來(lái)沉重的社會(huì)負(fù)擔(dān)。由于毛細(xì)胞、螺旋神經(jīng)元不可再生，其損傷引起的聽(tīng)力損失尚無(wú)有效治療方法，分子機(jī)制尚不確切。目前，在多種因素引起的感音神經(jīng)性耳聾的研究中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激損傷、免疫炎癥、代謝障礙、某些基因突變參與獲得性耳聾內(nèi)耳感覺(jué)神經(jīng)組織細(xì)胞損傷，促進(jìn)了如各種抗氧化劑、抗炎藥物等保護(hù)劑的發(fā)展。深入理解感音神經(jīng)性耳聾背后的分子事件及其關(guān)鍵目標(biāo)將有助于制定新的預(yù)防、治療耳聾的策略。

1 聽(tīng)覺(jué)感受器結(jié)構(gòu)與功能

內(nèi)耳Corti器為聽(tīng)覺(jué)感受器，是耳蝸基底膜上感受聲波振動(dòng)的高度分化結(jié)構(gòu)，由支持細(xì)胞和毛細(xì)胞組成。毛細(xì)胞是感受聲音刺激的上皮細(xì)胞，包含1排內(nèi)毛細(xì)胞和3～4排外毛細(xì)胞，外毛細(xì)胞比內(nèi)毛細(xì)胞對(duì)損傷更敏感。毛細(xì)胞游離面有靜纖毛，外毛細(xì)胞的靜纖毛插入到蓋膜膠質(zhì)中，毛細(xì)胞底部細(xì)胞質(zhì)有含神經(jīng)遞質(zhì)的突觸小泡，與來(lái)自螺旋神經(jīng)節(jié)的螺旋神經(jīng)元樹(shù)突末端形成突觸連接。當(dāng)聲波從耳蝸的根部傳播到耳蝸的頂點(diǎn)時(shí)，耳蝸的基底膜振動(dòng)，引起毛細(xì)胞興奮，內(nèi)毛細(xì)胞釋放神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸，編碼突觸后有效神經(jīng)元的聲信號(hào)，通過(guò)螺旋神經(jīng)元把聲音信號(hào)傳到大腦，產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。耳蝸毛細(xì)胞或螺旋神經(jīng)元結(jié)構(gòu)及功能受損是感音神經(jīng)性耳聾的病理基礎(chǔ)。

2 感音神經(jīng)性耳聾分子機(jī)制

2.1 細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞在遭遇應(yīng)激時(shí)所能遵循的死亡途徑之一，是一種活躍的、需要能量并由細(xì)胞內(nèi)特定的途徑啟動(dòng)的過(guò)程。正常情況下，健康細(xì)胞在促凋亡因子和抗凋亡因子之間保持微妙的平衡，使其生存或增殖。研究顯示，細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致多種獲得性耳聾，如老年性耳聾的關(guān)鍵因素[2-4]。諸如氨基糖苷類抗生素和順鉑之類的治療藥物引起毛細(xì)胞凋亡導(dǎo)致 “耳毒性”而引起聽(tīng)力損失[5-6]。長(zhǎng)時(shí)間暴露于噪音觸發(fā)毛細(xì)胞的凋亡引起噪聲性耳聾[7]。噪聲暴露后豚鼠、龍貓和大鼠耳蝸細(xì)胞內(nèi)均出現(xiàn)核凝聚現(xiàn)象，進(jìn)一步研究顯示受噪聲影響的耳蝸外毛細(xì)胞中凋亡標(biāo)記物caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)被激活，同時(shí)誘導(dǎo)凋亡基因家族成員在受到噪聲刺激損傷后的幾小時(shí)內(nèi)被激活[7]。聲音的強(qiáng)度、噪聲暴露和形態(tài)分析之間的時(shí)間間隔2個(gè)因素決定了強(qiáng)烈的噪聲暴露后的細(xì)胞死亡途徑。聲音強(qiáng)度＞120 dB時(shí)，細(xì)胞發(fā)生凋亡，并且外毛細(xì)胞在聽(tīng)覺(jué)損傷期間即開(kāi)始死亡，并至少持續(xù)30 d[8]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究顯示，caspase-3的表達(dá)存在年齡相關(guān)性，抑制其激活對(duì)治療老年性耳聾有重要意義[9]。葛珊珊等[9]在老齡組小鼠注射神經(jīng)生長(zhǎng)因子，能有效降低老年小鼠caspase-3的表達(dá)，從而有效保護(hù)毛細(xì)胞。細(xì)胞色素C（cytochrome C，Cyt-C）是線粒體途徑啟動(dòng)凋亡的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之一，在細(xì)胞凋亡過(guò)程中細(xì)胞核有不同程度固縮且Cyt-C可能存在核內(nèi)轉(zhuǎn)移。楊衛(wèi)平等[10]用SD大鼠探究Cyt-C在不同階段壞死毛細(xì)胞中的表達(dá)，認(rèn)為Cyt-C可能在細(xì)胞凋亡前期就先于細(xì)胞核形態(tài)的改變，可以作為老年耳蝸早期進(jìn)行性病變毛細(xì)胞的標(biāo)志物之一。丁大連等[11]應(yīng)用Superarray技術(shù)觀察順鉑處理的培養(yǎng)耳蝸組織，顯示p53和caspases等凋亡相關(guān)的9個(gè)基因明顯表達(dá)增加，利用外源性Pifithrinα（一種p53抑制劑）阻斷p53凋亡途徑能抑制caspase-1、caspase-3的表達(dá)，顯示p53凋亡途徑和Caspase激活密切相關(guān)。羅凌惠等[12]用人重組Bcl-2腺病毒在螺旋神經(jīng)元中表達(dá)，顯示其有明顯的神經(jīng)元保護(hù)作用。

2.2 氧化應(yīng)激損傷

活性氧（reactive oxygen species，ROS）是細(xì)胞有氧呼吸時(shí)在呼吸鏈上產(chǎn)生的極不穩(wěn)定的物質(zhì)，過(guò)量ROS對(duì)蛋白、脂肪、裸露DNA有極強(qiáng)的破壞性，引起氧化應(yīng)激損傷。正常組織含超氧化物歧化酶和還原性維生素等抗氧化劑以及時(shí)清除自由基。ROS介導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷與耳蝸毛細(xì)胞損傷病理機(jī)制密切相關(guān)。多種致聾因素引起耳蝸內(nèi)促 ROS產(chǎn)生的酶活性增高而清除 ROS的酶水平降低，導(dǎo)致過(guò)量的ROS聚集于耳蝸組織內(nèi)，消耗耳蝸內(nèi)大量抗氧化分子如谷胱甘肽和抗氧化酶，引起丙二醛和4-羥基壬烯醛（4-HNE）等有毒過(guò)氧化物增加，使脂質(zhì)過(guò)氧化，導(dǎo)致必需的細(xì)胞酶和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白失活，并破壞離子通道功能，最終導(dǎo)致毛細(xì)胞凋亡或壞死。ROS可激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑并促進(jìn)Cyt-C從線粒體釋放，進(jìn)而導(dǎo)致caspase激活的細(xì)胞凋亡[13]。耳毒性藥物使內(nèi)耳新陳代謝加速產(chǎn)生氧化應(yīng)激，過(guò)量ROS聚集于耳蝸組織內(nèi)與DNA結(jié)合，降低耳蝸內(nèi)蛋白和酶的活性，引起耳蝸毛細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加，降低了超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）和谷胱甘肽還原酶（GSH-R）活性，引起耳蝸內(nèi)細(xì)胞凋亡[14]。多項(xiàng)研究顯示，順鉑激活ROS/ JNK信號(hào)通路介導(dǎo)毛細(xì)胞凋亡[15]。部分耳毒性藥物可與含巰基的蛋白質(zhì)作用，使內(nèi)耳抗氧化酶含量及活性降低引起內(nèi)耳氧化應(yīng)激損傷。鼓室注射地塞米松，抑制順鉑引起的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，降低丙二醛含量、增加SOD活性，對(duì)毛細(xì)胞有保護(hù)作用[16]。隨年齡增加，耳蝸組織細(xì)胞功能下降、耳蝸血流量減少，使自由基不能及時(shí)清除，尤其對(duì)線粒體中DNA、呼吸鏈蛋白等造成損傷，使得自由基進(jìn)一步積累，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致老年性耳聾。噪聲性耳聾患者的毛細(xì)胞產(chǎn)生的大量ROS和活性氮族（reactive nitrogen species，RNS），對(duì)DNA、蛋白質(zhì)和血迷路屏障造成損傷，逐漸造成細(xì)胞凋亡和炎癥[17]。內(nèi)耳在噪聲暴露后，其毛細(xì)血管形態(tài)發(fā)生改變，RNS破壞血迷路屏障和對(duì)血管的收縮效應(yīng)形成惡性循環(huán)。RNS標(biāo)志物3-硝基絡(luò)氨酸（3-NT）在外側(cè)壁血管紋中Marginal細(xì)胞骨架連接處明顯增高，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）MMP-9主要分布在血管紋，MMP-2主要分布在毛細(xì)胞胞質(zhì)，兩者均在噪聲暴露后產(chǎn)生明顯差異，表明暴露噪聲后內(nèi)耳RNS進(jìn)一步激活了耳蝸MMPs，對(duì)聽(tīng)功能產(chǎn)生影響[18]。小鼠實(shí)驗(yàn)表明，ROS堆積在4～6 d后呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)雙峰，第2個(gè)峰值可能與繼發(fā)性損傷有關(guān)?？寡趸瘎┛深A(yù)防順鉑、年齡、噪音引起的感音性聽(tīng)力損失。2017年的一項(xiàng)多中心、隨機(jī)對(duì)照、開(kāi)放標(biāo)簽的Ⅲ期臨床試驗(yàn)研究顯示，抗氧化劑硫代硫酸鈉（STS）可預(yù)防兒童由順鉑引起的聽(tīng)力損失[19]。盧燕等[20]研究顯示，飽和氫生理鹽水在噪音性耳聾中作用可能與增強(qiáng)血漿總SOD等抗ROS的酶活性相關(guān)。

2.3 免疫炎癥

巨細(xì)胞病毒感染小鼠可引起內(nèi)耳的免疫/炎癥反應(yīng)，內(nèi)耳中caspase-1 和 IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α等炎癥因子表達(dá)增加，是導(dǎo)致聽(tīng)力損傷的重要原因[21]。全身多系統(tǒng)特異性自身免疫病可能損害內(nèi)耳，NLRP3基因突變以及過(guò)量的白細(xì)胞介素IL-1釋放引起的系統(tǒng)性和器官特異性炎癥，導(dǎo)致繼發(fā)性的感音神經(jīng)性耳聾[22]。另有研究顯示，突聾患者血清中MMP-9濃度顯著低于健康人群，可能與其參與了內(nèi)耳免疫損傷而大量消耗有關(guān)[23]。噪聲損傷可以引發(fā)炎性分子的產(chǎn)生，運(yùn)用高通量測(cè)序 RNA-seq 技術(shù)對(duì)噪聲暴露后的大鼠和小鼠的內(nèi)耳感覺(jué)神經(jīng)上皮組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序顯示，噪聲損傷后2種動(dòng)物內(nèi)耳發(fā)生差異性表達(dá)基因基本相似，主要集中在免疫、炎癥、損傷、防御相關(guān)的因子[24]，另一研究證明噪聲刺激后大鼠耳蝸神經(jīng)上皮中的Toll樣受體4（Toll-like recept 4，TLR-4）表達(dá)增加[25]。在年齡性聽(tīng)力損失人群，60歲以下發(fā)生聽(tīng)力下降的人群血清 TNF-α和 C反應(yīng)蛋白濃度顯著高于聽(tīng)力正常人群。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，老年小鼠耳蝸ROS增多，IL-1β、IL-18 和 TNF-α水平顯著升高，NLRP3-炎癥小體激活[26]。最近研究證實(shí)，炎癥相關(guān)信號(hào)通路及其調(diào)控的炎癥因子在順鉑引起的耳蝸毛細(xì)胞凋亡中起重要作用[27]。在HEI-OC1聽(tīng)細(xì)胞系和小鼠耳蝸研究證實(shí)，順鉑激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）、核轉(zhuǎn)錄因-κB（NFκB）信號(hào)促進(jìn)TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥因子釋放，導(dǎo)致細(xì)胞損傷[28]。

2.4 代謝因素

活體噪聲暴露后毛細(xì)血管血流量減少及形態(tài)學(xué)改變會(huì)導(dǎo)致微循環(huán)障礙，內(nèi)耳組織供血供氧不足導(dǎo)致代謝紊亂。外源性硫化氫對(duì)耳蝸噪聲性損害有一定保護(hù)作用，而該作用可能是由于其直接作用于血管的平滑肌細(xì)胞繼而擴(kuò)張血管，進(jìn)一步增加內(nèi)耳血流，最終緩解噪聲刺激后的內(nèi)耳供血不足[29]。嚴(yán)重長(zhǎng)時(shí)間缺血缺氧除了細(xì)胞損傷、酶代謝紊亂，尚可導(dǎo)致缺血再灌注損傷形成更多自由基的惡性循環(huán)，紅細(xì)胞血小板聚集加劇血栓的形成，內(nèi)皮細(xì)胞損傷使離子濃度改變。耳蝸內(nèi)某些離子如Mg2+等成分的改變對(duì)噪聲性耳聾發(fā)展有一定影響，日常生活中攝入鎂、足量的抗氧化維生素可以有效防范噪聲性耳聾得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)[30]。內(nèi)耳組織吸收耳毒性藥物將直接導(dǎo)致細(xì)胞毒性，影響內(nèi)耳代謝。有機(jī)陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（organic cation transporter，OCT）是一種分布廣泛的膜蛋白，可與鉑類藥物特異性作用，研究顯示OCT2在小鼠毛細(xì)胞、血管紋中表達(dá)，可使內(nèi)耳膜電位和細(xì)胞內(nèi)離子強(qiáng)度造成紊亂[31-32]。鼓室注射銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1底物硫酸銅可有效保護(hù)順鉑對(duì)正常聽(tīng)力的損傷[33]。

2.5 基因因素

基因突變是聽(tīng)力障礙的原因之一[34]，大約每1 000名兒童中就有1名是天生失聰，并且?guī)缀跤幸话胧怯捎谶z傳因素造成的聽(tīng)力損失[35]。耳聾分子流行病學(xué)研究顯示，mtDNA、12srRNA、beta-縫隙連接蛋白2（GJB2）及鈣黏蛋白23基因（CDH23）等基因突變參與遺傳性耳聾發(fā)生。mtDNA突變有原發(fā)性、繼發(fā)性耳聾的區(qū)分，均改變線粒體tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)，致蛋白質(zhì)合成功能障礙，最常見(jiàn)的3個(gè)突變位點(diǎn)分別是A1555G突變、C1494T突變、MittRNAhisT12201C突變[36，37]。數(shù)據(jù)顯示氨基糖苷類抗生素促發(fā)12SrRNA A1555G突變，突變位點(diǎn)與轉(zhuǎn)甲基酶mt-TFB1結(jié)合，使12SrRNA甲基化，激發(fā)細(xì)胞凋亡，甲基化程度多與核酸轉(zhuǎn)錄翻譯活性呈負(fù)相關(guān)[38]。GJB2基因是最常見(jiàn)的常染色體隱性遺傳致先天性聾的易感基因，常表現(xiàn)雙耳對(duì)稱性聾。GJB2表達(dá)的縫隙連接蛋白26（Cx26）在耳蝸高表達(dá)，Corti器中表達(dá)最高。Cx26主要對(duì)K+從興奮毛細(xì)胞進(jìn)入內(nèi)淋巴，維持內(nèi)淋巴高鉀的正電位進(jìn)行調(diào)節(jié)[39]。CDH23對(duì)維持細(xì)胞黏連十分重要，是老年性耳聾基因，小鼠攜帶CDH23基因?qū)υ肼暩用舾衃40]。在CDH23純合突變小鼠模型中，噪聲致耳聾程度高于對(duì)照組2倍[41]。質(zhì)膜Ca2+-ATP酶2基因（PMCA2）定位于外毛細(xì)胞靜纖毛、螺旋神經(jīng)節(jié)等。Kozel對(duì)PMCA2基因3種基因型小鼠暴露噪聲后，聽(tīng)閾值差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[42]。

感音神經(jīng)性耳聾病因復(fù)雜、治療困難，其引起的嚴(yán)重聽(tīng)力損失對(duì)患者的個(gè)人和社會(huì)生活產(chǎn)生重大的負(fù)面影響，尤其是兒童。目前多數(shù)研究認(rèn)為耳蝸細(xì)胞中過(guò)量ROS產(chǎn)生，刺激耳蝸炎癥，激活相關(guān)細(xì)胞信號(hào)通路引起耳蝸細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致聽(tīng)力損失關(guān)鍵，這導(dǎo)致了各種抗氧化劑作為耳保護(hù)劑及抗炎藥治療聽(tīng)力損失方案的發(fā)展。某些基因的突變能改變耳蝸細(xì)胞對(duì)各種刺激因素的易感性拓展了在基因水平對(duì)獲得性耳聾機(jī)制的認(rèn)識(shí)。雖然大量針對(duì)感音神經(jīng)性耳聾分子機(jī)制的藥物、基因已經(jīng)顯示出希望，但這些研究多局限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果尚需要擴(kuò)展到人類臨床試驗(yàn)進(jìn)行最終驗(yàn)證。深入理解感音神經(jīng)性耳聾分子機(jī)制，可以幫助研究人員在不止一種途徑中識(shí)別出可以作為分子開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵靶點(diǎn)，并促進(jìn)該領(lǐng)域的持續(xù)研究，進(jìn)而揭示感音神經(jīng)性耳聾新機(jī)制，形成針對(duì)性的靶向治療，對(duì)預(yù)防、治療聾病具有重要意義。