耳蜗电图对耳蜗传入突触病变诊断意义的探讨

夏红艳赵立东

1中国人民解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科医学部；国家耳鼻咽喉疾病临床医学研究中心；解放军耳鼻咽喉研究所；聋病教育部重点实验室；聋病防治北京市重点实验室（北京 100853）

2浙江中医药大学（杭州 310053）

耳蜗传入突触（cochlear afferent synaptopathy,CAS）主要是指耳蜗内毛细胞（inner hair cell,IHC）与 I型螺旋神经节(spiral ganglion neurons，SGNs)周围树突之间的带状突触。此突触的病理改变使得与之相连的听神经纤维无法兴奋，该病变被称为CAS病变[1]。临床上，CAS病变可表现为听神经病（auditory neuropathy,AN）、隐性听力损失（hidden hearing loss,HHL）、耳蜗死区病等。AN的命名是Starr[2]于1996年首次提出，其临床表现为言语识别率与纯音听阈不成比例地严重下降，听性脑干反应（auditory brainstem response,ABR）缺失或严重异常而耳声发射（otoacoustic emissions,OAE）正常。此后的研究表明，AN的产生是由于IHC、IHC与SGNs之间的突触、SGNs这三个环节中的一个或多个部位病变[3]。Schaette和McAipine在2011年首次提及HHL[4]。HHL是一种阈上听觉感知功能缺陷，临床表现为常规纯音听阈在正常范围，但患者在噪声环境下存在言语识别困难[5]。然而目前尚未确立可明确诊断HHL的检查方法。此外，在助听器领域，Moore等[6]发现部分耳聋患者佩戴助听器后言语理解力仍然较差，由此提出“耳蜗死区”的概念。目前，除AN可通过ABR和OAE这两种客观检查方法来明确诊断疾病外，HHL以及耳蜗死区病主要依据主观检查如言语识别率等，尚无明确可用于此类疾病诊断的客观方法。有研究报道通过ABR、耳蜗电图（electrocochleography,ECochG）等客观检查可早期发现CAS病变[7]。本文就ECochG对CAS病变诊断意义进行综述，为耳蜗病变的诊断和精准治疗提供依据。

1 CAS结构

CAS主要由IHC与I型SGNs树突构成，每个SGN仅与一个IHC形成突触连接而每个IHC可与多个SGNs形成突触连接[8]。最近，突破性的单细胞RNA测序研究发现，I型SGNs可细分为三个亚型，即1a、1b、1c，可能分别对应于高、中、低三种不同的自发放电率，并且低自发放电率高阈值的SGNs最易受到损伤[9]。

2 ECochG各种电位的来源和特点

ECochG是在耳蜗周围通过近场记录得到的一组电位，包含三个主要成分：耳蜗微音电位（cochlear microphonics,CM）、总和电位（summating potential,SP）、听神经复合动作电位（compound action potential,CAP）[10]。

CM是起源于毛细胞换能过程的感受器电位，其中80-85%来源于外毛细胞（outer hair cell，OHC），15-20%来源于IHC[11]。CM具有以下几个特点：（1）忠实复制刺激声的声学波形，CM随声波相位发生相应的变化；（2）发生在听神经活动之前，具有无潜伏期的特点；（3）具有个体差异性：在群体间CM的振幅差异较大，但个体自身两耳间的差异较小；（4）具有非线性变化的特点：在低声强度（0-70dB SPL）刺激时，CM幅度随声强增加呈线性增加，但在高声强度（80-110dB SPL）刺激时，CM幅度呈现出非线性特点；当OHC的功能完好时，CM的输入/输出（input/output，I/O）曲线也表现出非线性特点，而当OHC损伤时，CM的I/O曲线会呈线性特点；（5）CM振幅与年龄也有一定的相关性：听力正常人群中，年龄越小，CM振幅越大[12]。

SP是耳蜗毛细胞的感受器电位，是感受器细胞直流响应的反应。Davis[13]曾提出SP是耳蜗内不同非线性机制的多种成分反应的总和，而实际上在中阶记录到的SP为+SP和-SP的代数和。-SP主要来源于IHC，+SP主要来源于OHC[14]。SP具有以下特点：（1）具有无不应期，无疲劳现象和潜伏期；（2）没有真正的阈值，且在高声强度下才能诱发出来，给声强度越大，SP幅度越大，但其仍然具有非线性的特点；（3）具有较好的频率选择性，各个频率的短纯音均能诱发出SP；（4）与CM不同，SP不复制声学波形特点；（5）+SP和-SP具有互相转换的特点。

CAP是数以千计的单个听神经纤维动作电位（action potential,AP）的总和，它代表IHC、IHC下突触连接及突触后膜3个环节的功能，而AP则来源于突触后膜即传入树突去极化的过程。CAP在人体ECochG记录中常表现为潜伏期1.5ms左右的一组电位，包括N1、N2、N3，并且始终表现为负性，不随刺激相位的变化而变化。CAP具有以下特点（1）符合“全或无”定律，即阈下的刺激都不能诱发出CAP，而对于阈上的刺激都能产生一定的AP；（2）CAP幅度与刺激强度呈特定的非线性关系，刺激声强越大，幅度越大，潜伏期越短；（3）CAP具有真正的阈值，与SP不同，其可以比较真实地反应耳蜗的功能；（4）瞬态特性好的短声引出的CAP最佳[15]。

3 ECochG在耳蜗突触病变中的表现特点及诊断意义

3.1 AN

如何应用听觉生理学检测方法精准定位AN的病变部位一直是临床研究的焦点。OAE联合ABR是目前诊断AN的主要检查方法，但确定AN的确切病变部位目前仍比较困难[16]。史伟等通过高强度下交替短声诱发的ABR波形相减法来提取CM波，观察了A组（ABR缺失、CM引出、DPOAE引出）、B组（ABR缺失、CM引出、DPOAE未引出）和正常对照组3组小儿CM振幅，并且做了CM的I/O曲线，发现A组患儿的振幅以及CM的I/O曲线均与正常对照组相似，呈非线性特点，而B组患儿不但CM幅度下降，而且I/O曲线也呈线性特点，提示CM有助于AN的诊断以及判断病变的部位：当CM的I/O曲线呈非线性时，AN发病部位可能在IHC、IHC下突触连接、突触后这三个环节中的任何一个或多个，而当CM的I/O曲线呈线性时，此时IHC正常，AN发病部位可能在IHC下突触连接或突触后[17]。

此外，也有学者通过探讨ECochG中的-SP幅值及-SP/AP比值之间的关系等来探究其在确定AN病变部位中的应用价值。Lu Y等[18]的研究发现，AN组SP幅度明显升高，CAP的N1波明显下降，普通的感音神经性耳聋患者的-SP/AP在0.4-1，而本文的研究结果显示AN组-SP/AP＞1，提示-SP/AP＞1的原因除了CAP幅度的下降以外，主要还在于AN患者-SP绝对幅度的升高，这一表现可能与AN患者耳蜗传入神经非同步化有关，与Davis提出SP是耳蜗内不同非线性机制多种成分反应的总和的理论相一致。

OTOF基因是第一个确定的与AN相关的基因，其编码的otoferlin蛋白集中表达于耳蜗IHC基底外侧部，是IHC突触前结构的重要组成部分[19]。近年来，ECochG被提出可明确此种疾病在耳蜗电位和听神经电位中的更多细节，以期揭示听觉功能障碍的病理生理机制。Santarelli,R等[20]回顾了携带两个OTOF基因突变的先天性极重度耳聋儿童的听力学和电生理结果，发现其ECochG有不同的表现特点，根据波形可分为3种模式：A模式没有记录到CAP，仅记录到延长响应的波形；B模式在高强度刺激下能记录到CAP，但较正常人的波峰小；C模式记录到SP，振幅和潜伏期与正常人相同，但CAP在2-3S才被记录到。以上结果提示OTOF突变患者耳蜗病变的部位在突触前，而此类患者耳蜗植入后有良好的效果[21,22]，进一步验证了ECochG所显示的结果。

因此，通过ECochG不仅能够为AN的诊断提供更精确的耳蜗定位信息，而且能在AN的治疗以及干预过程中发挥重要的作用。

3.2 HHL

HHL的基础和临床研究是近年来研究的热点课题。噪声暴露、衰老以及耳毒性药物是目前明确能引起HHL的3种危险因素[23]。目前认为，噪声性HHL主要与谷氨酸（glutamate,Glu）的双重作用相关：Glu是目前公认的一种兴奋性传入神经递质，存在于耳蜗IHC与I型SGNs周围树突之间，具有对突触后膜的营养作用；然而，当Glu过度释放后，产生的兴奋性毒性作用使IHC与I型SGNs周围树突之间的突触及听神经出现水肿、形成空泡，甚至变性坏死[24]。孙勍等[25]发现豚鼠噪声暴露耳的外淋巴液中Glu含量明显升高；CM幅度下降，并且I/O曲线非线性特点消失，表征着OHC受损；同时CAP明显阈移，阈值升高，以上结果表明噪声促使Glu过度释放，其所产生的兴奋毒性造成了突触的损伤，是引起CAP明显阈移的原因。此外，对活体豚鼠全耳蜗灌流人工外淋巴液以及不同浓度的外源性Glu 2小时后，发现仅灌流外源性Glu的豚鼠的形态学及耳蜗电位发生变化：耳蜗IHC及传入神经纤维出现空泡现象，CM幅度虽有下降，但仍呈非线性特点，两组CAP阈值均显著增大，提示外源性Glu可以引起耳蜗IHC及传入神经的损伤，且损伤的程度与Glu浓度呈正相关，但对OHC没有影响[26]。此外，动物实验发现CBA小鼠的耳蜗突触从4周龄开始随年龄增长逐渐缺失，伴随ABR波I幅度下降，而ABR的阈值以及DPOAE仍正常（耳蜗OHC没有缺失），提示年老会引发耳蜗传入通路的退化，最终导致年龄相关的HHL[27]。耳毒性药物所致的HHL也有相似的表现：南美栗鼠使用卡铂后，其OHC缺失并且伴随CAP振幅的降低[28]。基于以上动物模型的研究发现，CAS病变可能是HHL发生的重要原因。

在临床方面：Liberman等[7]对比了噪声暴露高风险和低风险大学生的耳蜗功能检查，发现纯音听阈正常的噪声暴露高风险组，其ECochG中SP/AP值较低风险组明显升高，同时其在噪声环境或在时间压缩和混响条件下的言语识别能力较差。此外，Kara,E等[29]发现常规纯音听阈正常的耳鸣组与无耳鸣的正常组相比，双耳ECochG的SP/AP增加。以上研究结果均提示SP/AP值可以作为早期发现HHL的一个指标，有助于HHL的诊断。然而，HHL致病机制的研究仍存在诸多疑点，各种诱发因素在病变过程中的作用也尚不清楚；临床上对HHL进行系统检测并作出诊断的条件也尚未成熟[30]。

综上所述，CAS病变与ECochG反应的耳蜗功能改变是同步的。因此，通过ECochG中耳蜗电位的变化可能提供更精确的耳蜗定位信息。

3.3 耳蜗死区病

临床上，部分耳聋患者的听力损失程度在助听器可助听范围内，但佩戴助听器后其言语识别率不佳，甚至比佩戴前更差。英国学者Moore认为这一现象可能与耳蜗死区有关，即耳蜗中IHC和/或听神经不能正常发挥功能的区域[31]。正常情况下IHC将基底膜上的机械振动转化为电信号，由听神经将电信号上传至大脑中枢；当存在耳蜗死区时，该区域毛细胞换能受限，影响患者的言语可懂度[32]。均衡噪声阈值（threshold equalizing noise,TEN）测试是目前诊断耳蜗死区的主要方法，然而仅仅采用主观的检查方法所得到的结果还不够全面。此外，耳蜗死区病也是CAS病变的一种表现，ECochG检查可以客观验证这一结果，但目前尚无ECochG在耳蜗死区病变表现特征的文献报道，因此在耳蜗死区病中开展ECochG这一客观检查的相关研究就显得尤为迫切和重要。

4 小结

临床上，评价CAS功能需要整合许多方法和指标来进行相互印证。结构决定功能，当CAS病变时，与CAS结构相关的功能也应该随之改变，而不仅仅只表现为言语识别率的改变。而对于耳蜗死区病变，目前主要关注其言语识别率的表现，至今仍无ECochG对其的客观评估。ECochG具有客观性、灵敏性等优点，其近场记录的方式能得到较高信噪比的波形。对AN患者以及HHL患者行ECochG检测能够精准定位突触病变的部位，通过病史、噪声暴露史、以及年龄因素等能初步判断HHL的损伤机理，并且在HHL的防治上可通过ECochG来判断听功能的恢复情况。通过ECochG等客观检查联合扩展高频等主观检查对耳蜗突触病变进行综合评估更具科学性。因为ECochG中CAP的N1和ABR的波I同源，故临床上可先通过ABR波I这一客观指标来辅助耳蜗传入突出病变的诊断。

致谢：本综述是在李兴启教授悉心指导下写作，在此衷心感谢李兴启教授及赵立东教授的指导与帮助。