隐性听力损失的防治研究*
2018-01-23方舒严晓菊吕萍于宁李兴启
方舒 严晓菊 吕萍 于宁 李兴启
1 川北医学院附属医院耳鼻咽喉科(南充 637000); 2 解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科 耳鼻咽喉研究所
隐性听力损失(hidden hearing loss,HHL)是一种由噪声暴露、年龄老化、药物损伤等因素引起的阈上听觉感知功能缺陷[1]。患者因常规听力正常仅表现为噪声环境中言语识别能力降低易被临床忽视,丧失早期诊治机会,而后听力损失逐渐加重,影响患者工作和生活质量。
临床研究发现,HHL患者表现为听性脑干反应(auditory brainstem response, ABR)波Ⅰ峰值或动作电位(action potential, AP)阈上振幅降低、合电位(summating potential, SP)与AP的比值改变等特征性电生理改变[2]。Viana等[3]研究发现生前无耳疾病史的中老年人耳蜗在形态学上表现为突触数目及I型螺旋神经元树突的减少,内外毛细胞则无明显变化。动物实验研究证实HHL动物有与人类相似的电生理及形态学表现[4,5],因此有学者认为HHL是一种耳蜗传入通路的突触病变[6],但目前尚未见该疾病防治方面的系统研究。本文对国内外有关HHL防治的研究进行综述。
1 耳蜗传入突触及其复合体结构与功能
1.1耳蜗传入突触 耳蜗传入突触由内毛细胞(inner hair cell,IHC)及Ⅰ型螺旋神经节树突构成,在哺乳动物,每个IHC有10~30个活动区,每个活动区只与一条传入神经纤维的突触小结形成突触连接[7];当IHC受到声刺激引起的内淋巴液波动的机械刺激时,细胞膜上Ca2+通道开启,Ca2+内流,IHC去极化,其上的带状突触释放兴奋性神经递质谷氨酸(glutamate, Glu)至突触间隙[8],并与突触后膜上的谷氨酸受体(glutamate receptors,GluR)结合,激活与GluR偶联的Na+通道,Na+内流使传入神经末梢去极化产生AP。
1.2耳蜗传入突触复合体 耳蜗传入突触复合体包括传入突触和传出突触,传出突触由外侧耳蜗橄榄束(lateral olive cochlear, LOC)的传出神经与IHC及其传入神经突触连接形成,通过释放多巴胺(dopamine,DA)等抑制性神经递质对传入突触活动进行反馈调节[9, 10],DA通过D1或D2两种受体亚型介导并通过突触后膜上的GluR起作用:正常声音条件下,D1受体占主导,起增强兴奋作用,噪声条件下D2受体占主导,起增强抑制作用[11, 12]。
传入突触及传出突触两者共同参与言语信号的时间、空间和强度编码,进一步将声信号传递至听觉中枢[13]。
2 不同病因的隐性听力损失及防治措施
2.1噪声性HHL 及其防治措施 噪声性HHL是指噪声暴露后未产生永久性听阈改变(permanent threshold shift, PTS)的听觉损伤[14]。既往将是否产生PTS作为评判噪声安全性的标准[15],认为只引起暂时性阈移(temporary threshold shifts,TTS)的噪声是“良性”的[16]。实验发现噪声暴露后出现TTS的啮齿类动物ABR反应阈虽然恢复正常,但下降的ABR波Ⅰ振幅无变化[17],表明耳蜗内突触及神经的损伤并未修复。不仅如此,将小鼠反复暴露在“良性”噪声环境中,一段时间后复查提示小鼠出现了PTS[18]。表明听觉系统的损伤并未随着ABR反应阈恢复完全逆转,而是表现为更“隐匿”、更不易被常规手段检测出的噪声性HHL,且可随噪声暴露量及时间的积累发展为不可逆的听觉损伤。
目前认为噪声性HHL主要与Glu双重作用相关:突触间隙内Glu过多会产生兴奋毒性,过少又会减弱其对突触后膜的营养作用,两者均可引起听觉损伤[13, 19~21]。Pujol等[22]发现噪声暴露前对豚鼠耳蜗灌流含谷氨酸受体拮抗剂二硝基喹酮(DNQX)的人工外淋巴液能有效防止缺血缺氧和噪声暴露后Glu过度刺激GluR引起的听力损失,提示竞争性阻断过量Glu与GluR结合能减轻部分谷氨酸兴奋毒性作用;孙勍等[23]在给动物噪声暴露的同时经过耳蜗灌流不同浓度谷氨酰胺合成酶(glutamines synthetase,GS), 发现GS通过摄取噪声暴露时过度释放的Glu,对噪声性听力损失也有部分保护作用,提示将突触间隙过量的Glu转为无毒的谷氨酰胺能降低其对突触复合体的损伤。上述实验结果证实通过干预谷氨酸-谷氨酰胺(Glu-Gln) 循环的一个或几个环节均可有效克服Glu兴奋毒性,达到保护听力的目的。另外,有学者发现在豚鼠噪声暴露同时经耳蜗灌流L-型钙通道阻断药物尼福地平也能对噪声性听力损失有部分保护作用[24],表明减轻Glu-Gln循环受损引起的钙超载等细胞毒性效应也能减轻听力损失。最近Sly等[25]发现将神经营养因子经圆窗给药治疗噪声性HHL的豚鼠,能减轻豚鼠耳蜗突触病变,受损的高频听力也有所恢复,表明神经营养因子能减缓或修复突触损伤。
2.2年龄相关性HHL及其防治措施 随着年龄增长,部分患者在听阈无明显改变前,在背景噪声下的言语识别理解能力降低。既往认为这种没有听阈改变的感知困难是老年性中枢性听力损失[26],但新近研究表明,这种现象是由年龄相关的HHL引起的,与传入通路突触复合体损伤密切相关[3,6]。动物实验发现老年小鼠在没有强噪声暴露的情况下,AP振幅下降,形态学检查发现不仅有毛细胞损伤,还有突触损失,并且内毛细胞突触损失发生在毛细胞死亡前;与之相应,ABR波Ⅰ振幅下降也早于反应阈的改变[27]。Makary等[28]在人类颞骨组织与年龄相关性的研究中也发现随着年龄增长,螺旋神经节退变先于毛细胞缺失发生,并且螺旋神经节数目随着年龄增大而减少的趋势明显。
年龄相关性HHL突触病变的确切机制尚不清楚,可能与衰老引起的耳蜗传入突触复合体释放DA减少相关。侯志强等[29]发现DA对GluR的抑制作用与DA浓度呈明显的浓度-剂量关系,表明随着耳蜗内的DA含量的减少,其对GluR兴奋活动的抑制作用减弱,继而导致耳蜗传入突触复合体损伤引起听力损失。
郭玲伶等[30]在噪声暴露同时分别给豚鼠耳蜗灌流外淋巴液及DA,发现灌注DA组豚鼠的CAP阈移较灌流外淋巴液豚鼠小,证实DA对Glu兴奋毒性所致的耳蜗传入通路突触损伤有保护作用。Doleviczenyi等[31]发现使用5-羟色胺受体拮抗剂可以通过抑制γ-氨基丁酸(GABA)释放间接增加DA释放,提示5-HT受体拮抗剂可以增加耳蜗内DA含量,从而治疗年龄相关性HHL。然而尚未见直接调控5-HT受体或使用GABA拮抗剂治疗隐性听力损失的报道。促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)的营养神经作用早有报道,Monge发现神经组织过表达EPO的转基因老年小鼠不仅ABR反应阈较野生型小鼠低,螺旋神经节的缺失也更少[32],表明神经营养因子有延缓老年性HHL发生作用。
2.3药物损伤性HHL及其防治措施 既往认为耳毒性药物通过杀伤内耳毛细胞造成听觉损伤,近期研究表明内毛细胞下突触复合体可能才是耳毒性药物损伤的首个靶点。Wang等[33]发现中剂量的顺铂既能损伤垂耳兔的IHC,又能损伤其传入神经末梢。Liu等[34]也发现低剂量的庆大霉素在未造成毛细胞损伤前先引起内毛细胞下突触的损伤;但由于多种耳毒性药物在常规剂量下就能引起严重的毛细胞及听神经损伤,目前尚无理想的药物损伤性HHL的动物模型。
耳毒性药物如何引起HHL突触损伤,目前其机制尚不明确,可能与药物引起的氧自由基损伤、线粒体损伤、细胞凋亡等有关。临床上多采取不用或少用耳毒性药物的方法预防,但部分耳毒性药物(如氨基糖苷药物、铂类药物)往往不能完全被其他药物替代,因此使用此类药物时应定期监测听力及噪声环境中言语识别率,以便早期发现药物性听觉损伤。此外,利用遗传性聋基因芯片技术对患者进行常见耳聋易感基因筛查,能早期发现常见的药物性致聋基因,如线粒体12S rRNA基因等,对减少药物性HHL有重要意义。
Kocyigit发现氧自由基清除剂N-乙酰半胱氨酸对阿米卡星引起的听力损失有保护作用,尤其能减轻长期服用阿米卡星引起的高频听力损失[35]。Wu等[36]发现与单纯注射卡铂的小鼠相比,联合注射卡铂与抗凋亡剂蒜素的小鼠大部分频率听力较好,螺旋神经节损伤也较轻,表明抗凋亡剂可部分拮抗卡铂的耳毒性。Bowers等[37]发现成功转染神经营养因子-3(Neurotrophin-3)的小鼠在腹腔注射顺铂后有更多的螺旋神经节存活,表明神经营养因子也能减弱或对抗顺铂的耳毒性。另外,有学者发现地塞米松、硫代硫酸钠等也能不同程度抵抗卡铂的耳毒性[38, 39],进而减轻卡铂对听觉的损伤。
2.4遗传相关性HHL及其防治措施 目前发现的与耳蜗突触病变有关的基因有OTOF、SLC17A8、DIAPH3、SMAD、AIFM1等[40],其中研究较多的是与先天性听神经病发生有关的OTOF基因,它编码的蛋白Otoferlin 位于与带状突触相连的囊泡上,通过胞吐作用释放兴奋性神经递质Glu产生作用。有研究显示,OTOF基因敲除纯合子小鼠表现为极重度聋,其突触囊泡的分泌作用完全停止,但内毛细胞及突触形态无明显改变[41]。因此,表明该病变者临床上通过佩戴助听器不能提高OTOF基因突变患者听力,但植入人工耳蜗却有很好的治疗效果[42]。需要警惕的是,OTOF基因缺陷患者突触前膜分泌Glu功能减弱或消失,会降低其对突触后膜的营养作用,因此,选择恰当的人工耳蜗植入时机对该病的治疗尤为重要。近年发现通过基因治疗遗传性聋获得了较为理想的效果,Shibata等[43]将囊泡谷氨酸转运体3(vesicle glumate transporter 3,VGLUT3)导入VGLUT3敲除的小鼠耳蜗后,VGLUT3成功在内毛细胞上表达,小鼠ABR阈值在正常范围内持续七周以上。另外,给TMC1、GJB2基因敲除的小鼠耳蜗内导入相应基因也达到了较为理想的治疗效果[44, 45]。这些研究为遗传相关性听力损伤的基因治疗提供了实验依据,但目前尚无修复OTOF基因缺陷治疗耳聋的相关报道。
3 总结与展望
综上所述,HHL的防治研究仍处于初级阶段,未来尚需从以下几个方面深入研究:①提高HHL早期诊断率:早期发现、早期诊断是防治HHL的关键,力争全国范围内建立HHL筛查模式,尤其对噪声环境中的工作人员及40岁以上的人群进行常规听力及噪声下言语识别率筛查,以早期发现可疑人群,进而通过检查ABR波Ⅰ和/或耳蜗电图的CAP幅值变化最终确诊HHL。值得注意的是,为了确保筛查及诊断结果的准确性,常规听力、噪声下言语识别率、ABR及耳蜗电图检查均需在统一规范化测试条件下确定大样本的正常值。②加强治疗HHL新型药物的研发:目前国内外研究发现多种药物对治疗HHL有效,但是用药途径(如微离子泵、经圆窗给药、鼓膜穿刺给药、经耳蜗灌流等)均有创伤性,临床可行性很小,并且由于血-迷路屏障的存在,药物进入耳蜗达到治疗浓度时所需全身用药量会非常高,这将带来一些严重的副作用。因此,必须跨学科合作研制新型易透过血-迷路屏障的药物,促进HHL防治研究的成果转化。③进一步加强隐性听力损失发病机制研究:尤其是噪声性HHL还有可能是内侧橄榄耳蜗束支配外毛细胞失控以后引起的传入通路的病变。另外wan等[46]发现传入神经末梢Heminode区(传入神经树突末梢无髓鞘部分与其上第一个施万细胞形成的结点)的退行性改变也能导致HHL。提示HHL可能存在更多不同类型的病理机制,这对确定HHL防治的作用靶点有重大意义。