耳蜗突触病变和隐性听力损失*

盛海斌 综述 黄治物 吴皓 审校



·综述·

耳蜗突触病变和隐性听力损失*

盛海斌1,2,3综述 黄治物2,3,4吴皓1,2,3审校

临床上常遇到这样一类患者，常规纯音听力测试显示其听阈正常，但存在一定程度的阈上听觉感知缺陷，如：嘈杂环境中言语分辨能力下降等，这种听觉功能的损伤被称为隐性听力损失(hidden hearing loss, HHL)。英国早在1989年就有一项大范围的调查研究显示，26%的成年人在嘈杂环境中对言语听觉有较大困难，但其中只有16%的人有听敏度提高(标准纯音听力测试0.5～4 kHz的平均听阈值≥25 dB HL)[1]。

导致HHL的原因尚不完全清楚，过去常认为HHL可能与听觉中枢处理障碍有关，但是，近几年来有不少研究提示，外周听觉器官的损伤也可能是一个重要原因，其中，耳蜗内毛细胞(inner hair cell，IHC)和Ⅰ型传入听神经纤维(auditory nerve fibers，ANFs)之间突触的损伤受到越来越多的关注。学者们对此进行了较广泛的研究，多个鼠类动物实验结果显示，在由于年龄老化、噪声暴露或者耳毒性药物造成的听力损伤模型中观察到IHC和ANFs之间突触的病理改变比内毛细胞和螺旋神经元(spiral ganglion neurons，SGNs)的损伤更早[2～4]。这种IHC和ANFs之间突触的病理改变导致与之相连的听神经纤维无法兴奋，被称为耳蜗突触病变[5]。

由于在HHL中耳蜗突触病变尚未引起听阈的改变，常规的听力学检查无法检测到这种隐性的听觉功能缺陷，但目前已有一些文献报道利用听性脑干反应(auditory brainstem response,ABR)、频率跟随反应(frequency following response,FFR)和耳蜗电图(electrocochleography)等客观电生理检测方法来预测耳蜗突触病变的可行性研究[6, 7]。

HHL可能是一个潜在的重大健康问题，本文对耳蜗突触病变引起的HHL相关的病理机制以及HHL可能的客观检测手段等研究进展进行综述。

1 IHC/ANFs突触结构和功能

耳蜗中的IHC与Ⅰ型ANFs之间形成突触连接，在内耳神经传入通路中发挥主要作用。IHC突触前膜活化带上镶有被称为Ribbon小体的电子致密物，不同尺寸的Ribbon小体表面都拴有大量的突触囊泡，囊泡内含有谷氨酸盐，而与之对应的突触后膜Ⅰ型ANFs表面则表达相应的谷氨酸盐受体。外界声音信号经过机-电转化使IHC发生去极化，引起突触前膜上CaV1.3 L型钙离子通道开放，导致钙离子内流，突触囊泡融膜破裂释放谷氨酸到突触间隙，激活表达于Ⅰ型ANFs末端突触后膜上的谷氨酸受体，引起突触后膜去极化，使声音信号在听神经上进行兴奋性传导[8]。因此，当某种原因(噪声暴露、年龄老化或耳毒性药物等)导致IHC与Ⅰ型ANFs之间突触发生病变(耳蜗突触病变)时，与之相连的神经纤维无法兴奋，从而影响声音信号的精确编码和传导，引起听觉功能缺陷。

2 耳蜗突触病变和HHL

听觉的一个重要特征就是听觉神经元精确编码声信号中时阈特征的能力，听觉通路后端的神经元根据它们同步化放电或者锁相的倾向将声音的时阈信息编码成时阈精细结构和时阈包络特征。这种准确的时阈编码，其分辨率在毫秒以下，对听觉定位、音调感知以及噪声中言语感知都特别重要[9]。

研究发现，根据自发放电速率(spontaneous rate,SR)的不同，ANFs可分为两类：低SR的神经元，由于其具有较大的动态范围、更高的阈值以及跟随声音信号幅度快速变换的能力，对嘈杂环境中的听觉感受至关重要；而高SR神经元对小的声音信号敏感[10～12]。

Bharadwaj等[13]研究表明，高阈值听神经纤维的损失可能影响到精细结构和包络的编码，这对中高等强度声音信号的时阈编码极其有害。而且，没有阈值提高的神经反应幅度降低被证明是由于高阈值听觉神经纤维的选择性缺失引起的[14, 15]。因此，可以推测噪声暴露、年龄老化或者耳毒性药物等引起的IHC和SGNs之间突触的损伤，使得与之相连的高阈值、低SR听神经纤维无法兴奋，可能是导致HHL的基础[5]。

2.1 噪声暴露导致的耳蜗突触病变和HHL 过去研究认为，外毛细胞及其周围组织破坏是噪声引起听觉阈值改变的主要原因，而内毛细胞的可逆性病理变化则引起暂时性听觉阈移[16]。众多的研究均表明，IHC和Ⅰ型ANFs之间的突触对噪声十分敏感，这种突触的损伤可能是噪声导致的隐性听力损失(noise induced hidden hearing loss, NIHHL)的重要原因。Kujawa等[17]将16周的雄性CBA/CaJ小鼠暴露在8 000～16 000 Hz、100 dB SPL强度噪声中持续2小时后，虽然轻度的阈值升高可以完全恢复，但是在耳蜗高频区域内IHC和Ⅰ型ANFs之间突触发生了永久性丢失，相关的神经纤维也随之退化。而在噪声暴露几周后发现，ABR的波Ⅰ幅值在低强度声音刺激下是正常的，但是在中高强度声音刺激下幅值就减小了。需要指出的是，噪声作用后，突触前结构与突触后结构一样会受到损伤，并出现Ribbon小体缺失。Kumar等[18]研究报导，有噪声暴露史的人即使其听力图正常，他们仍会存在言语感知和时阈处理能力的缺陷。

Frank等[19]指出，持续的噪声刺激可让IHC释放过多的谷氨酸进入突触间隙，过度激活突触后膜上相关的谷氨酸受体，突触后膜去极化超过一定程度就会引起有害的氧化应激性损伤，如：ANFs末梢肿胀、形成空泡和变形甚至凋亡等，这一过程被称为谷氨酸兴奋性毒性作用；这可能是噪声暴露导致耳蜗突触病变的主要机制。目前关于突触前结构损伤的机制尚不清楚，可能是细胞与细胞之间联系的缺失引起，也可能是因为突触前Ribbon小体整体结构的崩解所致[5]。另外，在Furman等的实验中，他们将豚鼠置于106 dB SPL(4～8 kHz)的噪声下暴露2小时，暴露10天后豚鼠ABR阈值完全恢复，但是会引起阈上强度刺激声下ABR幅值的降低，而听神经纤维单个单位的采样显示，低中SR神经纤维和高SR神经纤维的比例降低，进一步证明了噪声暴露导致了高阈值和低SR听神经纤维的选择性损失[15]。

值得一提的是，噪声暴露导致耳蜗编码缺陷的原因可能不仅仅是因为低SR ANFs的损伤，也可能是由那些起初被破坏、经过修复后的不健康的突触引起[20]。

2.2 年龄相关的耳蜗突触病变和HHL 年龄老化与听力缺陷有关，即使在听觉阈值没有明显提高，背景噪声中的言语可懂度仍会随着年龄增高而下降。这种与年龄相关而又没有听阈改变的老年性听觉感知困难被称为中枢性老年性听力损失[21]。

但是这种观点正在受到越来越多的挑战。很多的研究表明，这种因年龄老化引起的HHL，至少有一部分原因可能与外周听觉损伤有关；如：Sergeyenko等[3]使用小鼠研究显示，老化本身(没有严重的噪声暴露)与内毛细胞突触丢失和ABR波Ⅰ幅值减小有关，而且突触损伤和ABR波Ⅰ幅值减小都发生在听敏度降低和毛细胞计数减少之前。Makary等[22]在人颞骨组织的年龄相关性研究中观察到，虽然没有明显的毛细胞缺失，但人的耳蜗中存在广泛的SGNs退变，而且随着年龄的增长SGNs计数递减，这与动物研究结果相一致。当然，年龄老化导致的HHL，有一部分可能是由于噪声导致的耳蜗突触病变引起的。

2.3 耳毒性药物有关的耳蜗突触病变和HHL

以往研究发现，耳毒性药物对听力的损伤主要是由毛细胞的损伤引起，但是当使用低剂量的耳毒性药物作用于小鼠时，发现在不影响耳蜗内外毛细胞或者SGNs形态的情况下其仍可引起IHC/ANFs突触数量和形态的改变，而且这种突触的损伤早于听觉阈值的改变[4]。这提示临床医师需要谨慎对待那些有耳毒性药物接触史的患者，因为这些患者很可能就有HHL。

3 HHL的临床检测

由于HHL表现为高声强时听神经输出降低，这种阈上功能的缺陷并没有引起听觉阈值的改变，因此，临床上常规的听力学检测容易将其遗漏。众多动物研究显示，在不引起听阈改变的噪声暴露后，动物ABR波Ⅰ幅值在高声强刺激声水平是降低的，而且，还引起了低SR神经纤维的明显损伤。临床上如何诊断HHL是一个热点问题，除了进行常规的纯音听力测试和噪声中言语分辨力测试(需要考虑中枢听觉处理障碍的可能)等主观检测方法以外，目前也有相关的客观检测方法报道。

3.1 听性脑干反应 Click诱发的听性脑干反应(ABR)是客观检测HHL的一个主要的可选手段。在Schaette等[23]进行的临床研究中，耳鸣患者组都没有听敏度(听阈)的改变，但是其ABR波Ⅰ幅值在高声强刺激声水平是降低的，这与动物研究的结果相似，提示可能存在HHL。目前，国内外各临床听力中心普遍拥有ABR检测仪器和技术，因此，使用ABR检测可能是临床比较方便可行的一种方法。但是，与动物不同，人的ABR波Ⅰ幅值往往较小，个体差异较大，这种差异性可来自不同的因素，如：耳蜗内神经同步化程度、耳蜗突触病变、生理性噪声以及其它电流噪声等，因此，使用ABR波Ⅰ来诊断HHL目前可能只适合群体实验，对于个体的诊断，似乎还不太可靠。此外，也有研究者指出可以用ABR波Ⅴ潜伏期作为耳蜗突触病变的标志[24]，但是波Ⅴ潜伏期反映的时阈信息处理缺陷可能不仅仅是耳蜗突触病变的问题，需要排除来自中枢听觉信息处理障碍的影响。

3.2 耳蜗电图 Liberman等[7]根据噪声暴露情况将常规频率听力测试没有听觉阈值改变的受试者分为高风险组和低风险组，两组间畸变产物耳声发射(distortion product otoacoustic emissions, DPOAE)幅值没有明显区别，高风险组在嘈杂环境中的言语识别能力得分明显低于低风险组，高风险组在经过时阈压缩或混响处理的言语词表测试中的表现也明显差于低风险组，该研究计算了耳蜗电图中突触前总和电位(summating potential, SP)与听神经动作电位(action potential,AP)的比值，发现高风险组SP/AP值明显高于低风险组，且SP/AP值与非安静环境中的言语识别表现高度相关；Liberman等认为，由于SP和AP分别产生于毛细胞和耳蜗神经，因此，该研究结果提示高风险组SP/AP值明显升高的结果与耳蜗突触病变是一致的，SP/AP值可能有助于HHL的临床诊断[7]。

3.3 频率跟随反应 与click-ABR相比，频率跟随反应(frequency-following response，FFR)是另一种更为稳定的听觉诱发电位，它反映的是脑干水平神经元对于刺激声的反应同步化活动。Plack等[25]研究发现，噪声暴露后听阈正常者的FFR降低，提示FFR可能可以用于耳蜗突触病变的检测。目前，FFR已经成为一种检测听觉时域编码能力的普遍方法，可以用来预测听阈值正常、对耳蜗突触病变敏感的患者的听觉行为表现[26, 27]。但是，由于FFR主要产生于脑干，其中大部分来源于下丘脑，所以FFR异常可能不仅仅是耳蜗突触或者神经病变的原因，也可能是源于中枢处理问题。另外，与ABR检测一样，FFR也会受到生理性噪声等因素的影响，因此，其临床应用也会受到一定的限制。

3.4 影像学检查 磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)，有望成为听神经纤维损伤的直接检测手段。虽然目前的MRI分辨率还不太可能检测出听神经纤维损失的比例，但是，随着高磁场MRI和弥散MRI等技术的发展，可以使用这些成像技术来检测神经元和髓鞘的退化[28]，从而预估突触病变引起的神经纤维损失程度。但是，值得注意的是，当这些成像手段能够发现损伤时可能离耳蜗突触的起始损伤已经有较长一段时间了。

4 总结

HHL是临床上容易被忽略的一种听觉功能损伤，越来越多的研究提示，噪声暴露、年龄老化以及低剂量耳毒性药物等都可能引起HHL，故应在发生永久性听觉阈值改变之前，重视和考虑耳蜗突触病变的可能；一方面是由于这种损伤本身造成了听阈无法反映的阈上听功能缺陷，影响嘈杂环境中的言语识别能力；另一方面，这种损伤的长期效应很有可能促进了毛细胞和SGNs的进一步损伤，从而导致听觉阈值的提高。值得注意的是，有研究者认为，耳蜗突触病变引起外周听觉信号输入减少，可能会导致有害的中枢听觉增益，从而产生耳鸣[29, 30]。

未来，有关HHL的研究，以下几方面可能是学者们的共同关注点，期望能在不久的将来有所突破：①HHL的发生机制；②早期发现和诊断HHL的临床检测技术；③HHL和耳鸣的关系；④耳蜗突触病变的预防和修复。

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(2016-06-12收稿)

(本文编辑 李翠娥)

* 国家自然科学基金(No.81371091，No.81170917)、十二五国家科技支撑计划(2012BAI12B00)联合资助

黄治物(Email: huangzw086@163.com)

10.3969/j.issn.1006-7299.2016.06.020

时间：2016-11-3 9:12

R764.3

A

1006-7299(2016)06-0614-04

1 上海交通大学医学院附属第九人民医院听力中心(上海 200011)； 2 上海交通大学医学院耳科学研究所； 3 上海市儿童听力障碍诊治中心； 4 上海交通大学医学院附属新华医院听力中心

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