馬科鋒 佘曉俊 崔博

軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院環(huán)境醫(yī)學(xué)與作業(yè)醫(yī)學(xué)研究所（天津 300050）

HHL是由噪聲、耳毒性藥物或老齡化等因素引起的聽覺傳入突觸病變的聽覺系統(tǒng)障礙[1]。HHL的臨床診斷不能單純以閾值變化衡量，如聽性腦干反應(yīng)（Auditory Brainstem Response,ABR）、畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射（Distortion Product of Otoacoustic Emissions，DPOAEs）等在發(fā)生HHL后只暫時(shí)性上移，隨后恢復(fù)到正常值。近年一些研究報(bào)道認(rèn)為，高頻純音誘導(dǎo)的ABR波I閾上振幅變化可以有效檢驗(yàn)HHL的發(fā)生[2-4]。

Glu作為重要的神經(jīng)遞質(zhì)廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)中，其快速興奮性有助于聽覺系統(tǒng)對(duì)聲音信號(hào)的敏感性，但是聽覺系統(tǒng)過度暴露于Glu下會(huì)產(chǎn)生興奮性毒性，引起HHL。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中GLAST可以攝取細(xì)胞外Glu，防止興奮性毒性[5]，內(nèi)耳中也存在該蛋白。本文從Glu對(duì)內(nèi)耳的毒性效應(yīng)、內(nèi)耳中GLAST的分布和功能、以及內(nèi)耳GLAST與HHL發(fā)生的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

1 HHL與Glu興奮性毒性

內(nèi)耳介導(dǎo)聲信號(hào)傳遞的神經(jīng)遞質(zhì)是Glu，病理?xiàng)l件下內(nèi)毛細(xì)胞（Inner Hair Cells,IHCs）過度釋放的Glu持續(xù)激活突觸后膜上Glu受體，造成興奮性毒性，最終引起HHL發(fā)生。

1.1 HHL

最近幾年，幾項(xiàng)噪聲干預(yù)的研究表明：中等強(qiáng)度的噪聲短時(shí)暴露（98/100/106 dB SPL，2h）導(dǎo)致聽覺閾值出現(xiàn)急性且短暫的變化，如ABR、DPOAEs，暫時(shí)性閾移在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)恢復(fù)到正常水平，且外毛細(xì)胞和IHCs沒有明顯損傷，然而IHCs和傳入神經(jīng)形成的帶狀突觸發(fā)生缺陷，即HHL[2-4,6-8]。

發(fā)生HHL后，雖然ABR閾值不發(fā)生改變，但是ABR的閾上I波振幅永久性降低[2,4,7,8]。ABR的I波指示聽覺傳入纖維的總活動(dòng)，以此可以檢測(cè)HHL[9]。聽覺傳入纖維中I型纖維的比例達(dá)到90%-95%，與IHCs連接，按自發(fā)放電率，I型纖維分為低自發(fā)放電率纖維和高自發(fā)放電率纖維[10]。噪聲暴露選擇性損傷低自發(fā)放電率的神經(jīng)纖維，此類神經(jīng)纖維與高自發(fā)放電率纖維相比具有高閾值特性，這可能是傳入突觸病變發(fā)生而閾值不發(fā)生改變的主要原因[11,12]。因此，HHL的本質(zhì)是I型螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中低自發(fā)放電率纖維的損傷，傳入突觸損傷可能只作為起始階段，未來螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元漸進(jìn)性死亡以及IHCs去支配可能引發(fā)更嚴(yán)重的聽力損失。

1.2 Glu興奮性毒性

Glu作為傳遞聽覺信號(hào)的主要神經(jīng)遞質(zhì)，低濃度時(shí)起生理作用，而濃度過高時(shí)會(huì)引起病理變化。噪聲暴露導(dǎo)致突觸減少可能是因?yàn)樵肼曇饍?nèi)耳Glu水平達(dá)到病理濃度。J?ger W等[13]對(duì)比了噪聲暴露前后內(nèi)耳Glu的變化，發(fā)現(xiàn)噪聲暴露20min后Glu水平增加了一倍多，電鏡結(jié)果顯示IHCs區(qū)域底部嚴(yán)重空泡化。Han B R等[14]用紅藻氨酸（谷氨酸類似物）和N-甲基-D-天冬氨酸受體激動(dòng)劑聯(lián)合干預(yù)體外培養(yǎng)耳蝸基底膜組織，結(jié)果顯示螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元存活數(shù)量和傳入突觸數(shù)量顯著減少。藥理學(xué)研究和噪聲暴露研究得到的結(jié)果相同，且與HHL的特征一致。目前，Glu興奮性毒性作為HHL的機(jī)制之一已經(jīng)得到普遍認(rèn)可。

2 內(nèi)耳GLAST的分布和功能

神經(jīng)系統(tǒng)為了信號(hào)的快速傳遞，Glu必須維持生理濃度才能確保具有足夠的信噪比進(jìn)行信號(hào)傳遞。一旦胞外Glu水平超過限值，就會(huì)引起興奮性毒性。無論是中樞神經(jīng)系統(tǒng)還是外周神經(jīng)系統(tǒng)，如腦[15]、視網(wǎng)膜[16]、耳蝸[17]等中都存在 GLAST，攝取胞外Glu，防止興奮性損傷。

Ahmed等[18]對(duì)人類耳蝸組織的研究發(fā)現(xiàn)，螺旋韌帶區(qū)有較強(qiáng)的免疫陽(yáng)性，柯蒂氏器和螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中未檢測(cè)到免疫陽(yáng)性。Mclean W J等[19]在大鼠耳蝸中發(fā)現(xiàn)GLAST的熒光信號(hào)包圍IHCs，推測(cè)GLAST可能表達(dá)于IHCs周圍的支持細(xì)胞，但是該研究沒有對(duì)IHCs進(jìn)行標(biāo)記，難以說明IHCs是否表達(dá)GLAST。Sundaresan S等[20]用雙標(biāo)法同時(shí)對(duì)GLAST和毛細(xì)胞標(biāo)記物Myosin VIIA進(jìn)行免疫熒光染色，他們發(fā)現(xiàn)GLAST熒光圍繞IHCs胞體周圍，證明了GLAST表達(dá)于支持細(xì)胞的觀點(diǎn)。除了螺旋韌帶和IHCs周圍的支持細(xì)胞，前庭器官毛細(xì)胞周圍的支持細(xì)胞也表達(dá)GLAST[21]。GLAST的功能是從突觸間隙攝取胞外Glu，而聽覺傳入纖維主要與IHCs形成突觸，或許正是這樣才決定了GLAST主要表達(dá)于IHCs周圍的支持細(xì)胞。

正是基于GLAST的空間表達(dá)性，應(yīng)用D-天冬氨酸時(shí)只從支持細(xì)胞記錄到內(nèi)流電位[22]?？敲顾貙儆诎被擒疹惪股兀梢詫?dǎo)致高頻聽力損傷，是引起興奮性毒性的因素之一，大鼠連續(xù)皮下注射20天卡那霉素，第20天GLAST mRNA達(dá)到最高水平，此后逐漸恢復(fù)到正常[23]。該研究表明耳毒性藥物引起內(nèi)耳Glu水平升高，為了防止Glu興奮性毒性，GLAST表達(dá)同步升高。Hakuba等[24]研究了聲壓級(jí)為105dB、頻率為4kHz的噪聲對(duì)GLAST缺陷小鼠的影響，結(jié)果顯示從暴露開始到暴露結(jié)束后幾小時(shí)內(nèi)耳Glu濃度始終處于高水平狀態(tài)，同樣暴露后的野生型小鼠內(nèi)耳Glu濃度處于低水平狀態(tài)。Chen等[5]用低濃度外源性Glu干預(yù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，結(jié)果顯示復(fù)合動(dòng)作電位和DPOAEs沒有變化，但是用GLAST抑制劑和低濃度Glu聯(lián)合干預(yù)明顯提高了復(fù)合動(dòng)作電位閾值，大約提高了15～25 dB。視網(wǎng)膜中帶狀突觸結(jié)構(gòu)與內(nèi)耳類似，基于視網(wǎng)膜的研究表明增強(qiáng)GLAST的表達(dá)促進(jìn)了突觸間隙內(nèi)Glu的清除，減輕了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡[16]。以此可以看出：GLAST攝取胞外Glu，保護(hù)內(nèi)耳免受Glu的損傷。

3 GLAST功能缺陷誘導(dǎo)HHL

GLAST目前作為內(nèi)耳支持細(xì)胞唯一已知的清除Glu的細(xì)胞器，與HHL的發(fā)生具有潛在聯(lián)系。Tserga及其同事比較了GLAST敲除型和野生型的ABR、DPOAE閾值、I波振幅、毛細(xì)胞存活和帶狀突觸等指標(biāo)，結(jié)果表明純音刺激時(shí)GLAST敲除型的ABR閾上I波振幅明顯比野生型低兩倍，同時(shí)高頻區(qū)域的突觸對(duì)明顯減少，而ABR閾值、DPOAEs和毛細(xì)胞存活率沒有變化，該結(jié)果與HHL的特征一致[25]。Hakuba等[24]發(fā)現(xiàn)GLAST敲除型小鼠耳蝸淋巴管周圍Glu水平幾乎是野生型的2倍，這可能是敲除GLAST后表現(xiàn)為HHL的關(guān)鍵。與野生型相比，未處理的GLAST敲除型的ABR波I振幅降低近50%和成對(duì)的突觸減少，而且噪聲或耳毒性藥物更容易引起GLAST敲除型內(nèi)耳的興奮性毒性，這些證據(jù)都在表明GLAST與HHL的發(fā)生具有緊密聯(lián)系[25,26]?；贕LAST清除胞外Glu的考慮，敲除GLAST后內(nèi)耳缺乏有效清除Glu的細(xì)胞器，傳入突觸間隙內(nèi)積累Glu的速度和程度高于野生型，Glu的累積加重了突觸對(duì)的丟失。

GLAST缺失引起的HHL似乎又與噪聲引起的HHL不同。GLAST敲除模型突觸的丟失主要以GluR2亞基為主，突觸前帶存活率與野生型基本一致[25,26]。然而，噪聲暴露引起的HHL中，突觸前帶和GluR2的丟失具有一致性[8]。以此可以推斷GLAST敲除模型中突觸的損傷主要為Glu興奮性毒性，而噪聲致HHL模型除了Glu興奮性毒性，可能還存在損傷突觸前帶的機(jī)制。

基于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，GLAST并不是單獨(dú)攝取胞外Glu，而是與能量代謝相關(guān)的酶和細(xì)胞器耦聯(lián)起作用，如鈉鉀泵、糖原磷酸化酶、糖酵解相關(guān)酶和線粒體[27]。同樣的，在大鼠耳蝸支持細(xì)胞中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)GLAST和鈉鉀泵α1亞基共定位[19]。GLAST攝取Glu的過程依賴于Na+濃度梯度，每攝取一個(gè)Glu，伴隨3個(gè)Na+和1個(gè)H+的內(nèi)流，以及1個(gè)K+的外流[27]。然而，正常的生理過程需要細(xì)胞保持穩(wěn)態(tài)，此時(shí)由GLAST攝取Glu造成的離子梯度差就需要鈉鉀泵進(jìn)行彌補(bǔ)，以此來維持GLAST的正常功能。有研究表明，噪聲暴露會(huì)降低鈉鉀泵的活性[28]，即使隨后的一段時(shí)間恢復(fù)到暴露前水平，但短時(shí)間內(nèi)形成的Glu攝取障礙已經(jīng)對(duì)突觸造成損傷。噪聲致HHL的過程可能正是如此。

4 小結(jié)與展望

總的來說，HHL具有幾個(gè)特點(diǎn)：1）損傷以聽覺傳入突觸為主，隨著時(shí)間推移可能涉及螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元病變；2）ABR閾值只暫時(shí)性改變，但是ABR波I閾上振幅永久下降，近年動(dòng)物模型中普遍以其作為檢查標(biāo)準(zhǔn)，其根本原因是ABR波I指示聽覺傳入纖維的總活動(dòng)，而HHL的發(fā)生損害了I型神經(jīng)元中低自發(fā)放電率的神經(jīng)纖維；3）內(nèi)、外毛細(xì)胞不發(fā)生病理學(xué)改變。目前對(duì)HHL的研究還處于早期階段，分子及信號(hào)通路層面的報(bào)道較少。Glu興奮性毒性導(dǎo)致HHL已廣為人知，但是對(duì)內(nèi)耳支持細(xì)胞中防止Glu興奮性毒性的蛋白—GLAST的研究還不夠深入?，F(xiàn)有研究普遍圍繞GLAST敲除模型展開，野生型動(dòng)物在發(fā)生HHL后，GLAST以及與之耦聯(lián)的細(xì)胞器表現(xiàn)如何還有待探索。未來很長(zhǎng)一段時(shí)間，HHL的研究可能會(huì)集中在有關(guān)Glu興奮性毒性的信號(hào)通路方面，將為HHL的預(yù)防和治療奠定一定基礎(chǔ)。