程 楠,張玉花,閆 琳,朱永軍,楊見(jiàn)明

(安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科,安徽 合肥 230601)

由于人口老齡化、噪聲、環(huán)境污染和耳毒性藥物的濫用,患有聽(tīng)力損失的人數(shù)逐年增加,耳聾已成為常見(jiàn)的健康缺陷疾病。2021年世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《世界聽(tīng)力報(bào)告》指出,到2050年全球?qū)⒂薪?5億人患有不同程度的聽(tīng)力損失。據(jù)我國(guó)第二次抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì),2021年,我國(guó)患有聽(tīng)力損失的人數(shù)為2054萬(wàn)人,約占我國(guó)殘疾人總數(shù)的四分之一[1]。聽(tīng)力損失會(huì)對(duì)患者的健康、社會(huì)心理和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生影響,并導(dǎo)致社會(huì)孤立和生活質(zhì)量下降[2]。此外,嚴(yán)重的聽(tīng)力損失還會(huì)增加癡呆和抑郁的發(fā)病率[3]。因此,尋找聽(tīng)力損失的發(fā)病原因及致病機(jī)制對(duì)于改善聽(tīng)力損失、提高生活質(zhì)量非常重要。

聽(tīng)覺(jué)的產(chǎn)生是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過(guò)程,聽(tīng)覺(jué)傳導(dǎo)途徑的任何一個(gè)結(jié)構(gòu)的損傷都可能導(dǎo)致聽(tīng)力損失的發(fā)生。哺乳動(dòng)物的耳蝸毛細(xì)胞不可自發(fā)再生,其不可逆損傷是導(dǎo)致耳聾的主要原因。感音神經(jīng)性耳聾是發(fā)病率最高的一種聽(tīng)力損失,是因聽(tīng)神經(jīng)、螺旋器的毛細(xì)胞或者各級(jí)核團(tuán)對(duì)聲音的感受以及對(duì)神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)發(fā)生障礙而引起的聽(tīng)力下降[4]。其病變部位在內(nèi)耳,主要由耳蝸感覺(jué)毛細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞死亡造成。目前,臨床上治療耳聾的方法主要是佩戴助聽(tīng)器和植入人工耳蝸,這兩種方法雖然可以提高聽(tīng)力并在一定程度上減輕聽(tīng)力損失帶來(lái)的影響,但是效果并不顯著,并且其有效性依賴于耳蝸中存活的毛細(xì)胞以及螺旋神經(jīng)元的數(shù)量[5]。因此,探索毛細(xì)胞損傷的機(jī)制,尋找如何減少毛細(xì)胞損傷的方法仍是感音神經(jīng)性耳聾防治的重中之重。

1 自噬的機(jī)制及研究現(xiàn)狀

自噬是程序性死亡的一種,是細(xì)胞依賴溶酶體途徑對(duì)錯(cuò)誤折疊或者聚集的蛋白質(zhì)、受損的細(xì)胞器以及細(xì)胞內(nèi)病原體進(jìn)行清除的過(guò)程,是所有真核細(xì)胞中存在的一種防御和自我保護(hù)的動(dòng)態(tài)機(jī)制[6, 7]。

哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的自噬主要有三種類型:微自噬、巨自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)。雖然在過(guò)程上有所不同,但最終都是將內(nèi)容物運(yùn)送到溶酶體進(jìn)行降解和回收[8]。在巨自噬過(guò)程中,這種動(dòng)態(tài)過(guò)程通常包括以下四個(gè)步驟:首先通過(guò)自噬泡包裹細(xì)胞內(nèi)的胞質(zhì)內(nèi)容物來(lái)啟動(dòng)自噬;二是自噬體的形成,完整的細(xì)胞器(如線粒體)和部分細(xì)胞質(zhì)被自噬泡隔離形成雙膜囊泡,稱為自噬體;三是自噬體通過(guò)與溶酶體融合而成熟,形成自噬溶酶體;第四是自噬溶酶體內(nèi)容物降解,將內(nèi)容物暴露于溶酶體水解酶中使其分解,并且產(chǎn)生的大分子通過(guò)膜滲透回細(xì)胞質(zhì)中以供重復(fù)使用[9]。微自噬是指溶酶體主動(dòng)、直接吞噬胞漿成分的一種方式,涉及溶酶體表面細(xì)胞質(zhì)的直接吞噬。CMA具有高度選擇性,常借助伴侶蛋白 Hsc70,特異性降解帶有獨(dú)特識(shí)別五肽基序 (KFERQ 樣) 的靶蛋白,溶酶體膜上的受體蛋白 LAMP2A 識(shí)別結(jié)合蛋白暴露的 KFERQ 基團(tuán),“引導(dǎo)”目的蛋白進(jìn)入溶酶體降解[10]。在三種自噬中,巨自噬研究的最為廣泛,通常說(shuō)的自噬就是巨自噬。

許多疾病的發(fā)生發(fā)展與自噬紊亂密切相關(guān)。當(dāng)細(xì)胞應(yīng)激時(shí),如營(yíng)養(yǎng)匱乏、缺氧、氧化應(yīng)激、病原體感染、輻射或抗癌藥物治療,作為細(xì)胞保護(hù)反應(yīng)自噬顯著增強(qiáng)從而促進(jìn)細(xì)胞的存活[11]。研究發(fā)現(xiàn),在I型糖尿病中,自噬通過(guò)補(bǔ)償能量缺失來(lái)維持糖尿病患者的心臟功能[12]。在退行性疾病中,自噬受損可能是導(dǎo)致阿爾茲海默癥突觸功能障礙和神經(jīng)元死亡的重要原因[13]。在早期腫瘤發(fā)生中,自噬作為一種生存途徑和質(zhì)量控制機(jī)制,可防止腫瘤發(fā)生并抑制癌癥進(jìn)展。一旦腫瘤進(jìn)展到晚期,自噬作為一種動(dòng)態(tài)降解和循環(huán)系統(tǒng),有助于腫瘤的存活和生長(zhǎng),并通過(guò)促進(jìn)轉(zhuǎn)移來(lái)增加癌癥的侵襲性[14]。

2 自噬與老年性耳聾

老年性耳聾也稱為年齡相關(guān)性聽(tīng)力損失,是一種進(jìn)行性、不可逆的雙側(cè)感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失,由耳蝸?zhàn)冃砸?。?tīng)力損失始于聽(tīng)頻譜的高頻區(qū)域,并隨著年齡的增長(zhǎng)向低頻區(qū)域擴(kuò)散[15]。隨著我國(guó)人口老齡化的持續(xù)增長(zhǎng),老年性耳聾的發(fā)病率也在日益增加[16]。老年性耳聾的病因尚不清楚,其發(fā)病機(jī)制可能與噪聲暴露、耳毒性藥物使用、遺傳因素以及其他綜合因素有關(guān)[17],一般分為3種類型:感覺(jué)性聽(tīng)力損失(感覺(jué)毛細(xì)胞喪失)、神經(jīng)元聽(tīng)力損失(SGN缺失)和代謝性聽(tīng)力損失(血管紋萎縮)[18]。

自噬在老年性耳聾中擔(dān)任重要角色。最新研究表明,FOXG1通過(guò)調(diào)節(jié)自噬在聽(tīng)覺(jué)退化過(guò)程中起重要作用,抑制FOXG1能夠降低自噬水平,導(dǎo)致活性氧的積累加劇耳蝸毛細(xì)胞凋亡,而使用阿司匹林治療可以激活FOXG1表達(dá)增加自噬,從而減少ROS積累并抑制細(xì)胞凋亡,保護(hù)小鼠聽(tīng)力[19]。此外在衰老耳蝸中miR-34a的表達(dá)明顯增加,并伴隨自噬通量下降。在內(nèi)耳HEI-OC1細(xì)胞系中,miR-34a過(guò)表達(dá)導(dǎo)致自噬體-溶酶體融合受損,隨后導(dǎo)致細(xì)胞死亡[20, 21]。線粒體自噬蛋白(PINK1/Parkin 和 BNIP3)的表達(dá)隨著年齡的增長(zhǎng)在小鼠聽(tīng)覺(jué)皮層和下丘區(qū)下調(diào)[12]。

3 自噬與噪聲性聽(tīng)力損失(noise-induced hearing loss, NIHL)

NIHL是全世界最常見(jiàn)的職業(yè)病之一。噪聲通過(guò)強(qiáng)烈聲壓的直接機(jī)械應(yīng)力和應(yīng)激誘導(dǎo)的分子途徑的激活(包括活性氧的產(chǎn)生和鈣過(guò)載)損害內(nèi)耳的感覺(jué)毛細(xì)胞[22]。NIHL可以分為兩種亞型,暫時(shí)性閾值偏移和永久性閾值偏移。如果噪聲引起的閾值升高在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)可以完全恢復(fù)到暴露前的水平就稱為暫時(shí)的閾值偏移(temporary threshold shift,TTS),如果不能恢復(fù),就稱為永久性閾值偏移(permanent threshold shift, PTS)[23]。TTS伴有突觸丟失,但突觸數(shù)量冗余,因此不會(huì)導(dǎo)致聽(tīng)覺(jué)閾值偏移,PTS與毛細(xì)胞的丟失和帶狀突觸丟失有關(guān)。短暫的噪聲暴露會(huì)增加毛細(xì)胞中的ROS,激活自噬,這是一種細(xì)胞穩(wěn)態(tài)反應(yīng)[24]。實(shí)驗(yàn)表明,TTS噪聲暴露產(chǎn)生的較低水平的氧化應(yīng)激誘導(dǎo)自噬,而在PTS噪聲條件下過(guò)度氧化應(yīng)激抑制了毛細(xì)胞中的自噬,并導(dǎo)致毛細(xì)胞死亡繼而導(dǎo)致噪聲性聽(tīng)力損失[25]。FK506是一種臨床上用作免疫抑制劑的鈣調(diào)磷酸酶,它可通過(guò)抑制ROS和激活自噬來(lái)減少噪聲誘導(dǎo)的毛細(xì)胞丟失和NIHL[26]。ITGA1、KNG1、CFI、FGF1、AKT2和ATG5是與自噬和炎癥相關(guān)的因子,噪聲暴露后,這些蛋白的異常表達(dá)揭示NIHL的發(fā)生可能與自噬和炎癥相關(guān)[27]。

4 自噬與藥物性聽(tīng)力損失

耳毒性藥物是指毒副作用主要損害第八對(duì)腦神經(jīng),中毒癥狀為眩暈、平衡失調(diào)和耳鳴、耳聾等的一類藥物,包括抗生素類藥物、非甾體抗炎藥、抗腫瘤藥物和髓袢利尿劑等。目前的研究主要集中在抗生素類和抗腫瘤類藥物,其致聾機(jī)制復(fù)雜,仍需繼續(xù)研究闡明[28]。

氨基糖苷類藥物是常用的抗生素之一,具有耳毒性,主要影響內(nèi)耳的聽(tīng)覺(jué)和前庭系統(tǒng),引起嚴(yán)重的聽(tīng)力損失[29, 30]。氨基糖苷類藥物可以通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)通道進(jìn)入毛細(xì)胞,隨后積聚在溶酶體內(nèi),掃描電子顯微鏡可以觀察到,隨劑量的變化毛細(xì)胞先出現(xiàn)紊亂到最后完全丟失[31]。研究發(fā)現(xiàn),新霉素或慶大霉素?fù)p傷后耳蝸毛細(xì)胞自噬水平顯著增加,使用自噬激動(dòng)劑能夠減少新霉素或慶大霉素導(dǎo)致的毛細(xì)胞死亡,表明自噬與氨基糖苷類誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡有關(guān)[32]。慶大霉素處理HEI-OC1細(xì)胞后,PINK1的表達(dá)水平明顯降低,且細(xì)胞死亡數(shù)明顯增多,說(shuō)明PINK1參與慶大霉素引起的毛細(xì)胞凋亡過(guò)程[33]。也有研究發(fā)現(xiàn),新霉素通過(guò)抑制PINK1的表達(dá)來(lái)抑制線粒體自噬,使用線粒體自噬激動(dòng)劑可以增加線粒體自噬從而減少新霉素誘導(dǎo)的毛細(xì)胞死亡,這為藥物誘導(dǎo)的聽(tīng)力損失提供了新的治療思路[34]。

對(duì)乙酰氨基酚是一種廣泛使用的鎮(zhèn)痛藥和退燒藥,但是最近的臨床使用表明,對(duì)乙酰氨基酚具有一定的耳毒性,可導(dǎo)致聽(tīng)力損失[35]。在HEI-OC1細(xì)胞和耳蝸毛細(xì)胞中對(duì)乙酰氨基酚可能通過(guò)溶酶體功能障礙損害自噬體內(nèi)容物的降解,從而抑制自噬導(dǎo)致毛細(xì)胞損傷[36]。

順鉑主要損害耳蝸的外毛細(xì)胞,引起耳聾和耳鳴;卡鉑可影響耳蝸和前庭;長(zhǎng)春新堿直接損害耳蝸螺旋器;氮芥血藥濃度較高時(shí)可損壞內(nèi)耳毛細(xì)胞[37]。在HEI-OC1中,順鉑處理能夠誘導(dǎo)細(xì)胞死亡,用線粒體自噬抑制劑處理后,發(fā)現(xiàn)增加順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡,這就表明線粒體自噬受損加劇了順鉑誘導(dǎo)的耳毒性,使用二甲雙胍或者抑制GSK-3β能夠促進(jìn)自噬從而保護(hù)順鉑引起的聽(tīng)力損失,但是其中的機(jī)制并不清楚[38]。

綜上所述,聽(tīng)力損失是常見(jiàn)的致殘因素,目前的治療方法(植入人工耳蝸和佩戴助聽(tīng)器)存在價(jià)格昂貴、舒適性差等缺陷,且治療效果依賴于存活的毛細(xì)胞和聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)元的數(shù)量和質(zhì)量。因此探索發(fā)病機(jī)制,尋找新的治療方法,從根源降低聽(tīng)力損失的發(fā)生是目前耳聾防治的重點(diǎn)。自噬參與因內(nèi)耳發(fā)育異常、衰老、耳毒性藥物、噪聲暴露等引起聽(tīng)力損失過(guò)程,有望成為感音神經(jīng)性耳聾治療的靶點(diǎn)。