新生儿缺氧对听觉系统损伤的临床和基础研究进展△

盘琳琳 翟丰 陈洁

(上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心耳鼻喉口腔颌面外科 上海 200127)

新生儿缺氧是指由于产前、产时及产后各种因素导致的新生儿供氧不足引起低氧血症和高碳酸血症的状态。缺氧早期，机体血液重新分布，优先维持脑血流灌注；若低氧持续存在，机体代偿耗竭，从而损伤各脏器，对新生儿的伤害极大[1]。美国婴幼儿听力联合委员会在2019年发布的指南指出，围产期窒息和新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic ischemic encephalopathy，HIE)是新生儿听力障碍的危险因素[2]。多项临床和基础研究也证实，新生儿缺氧可使新生儿听觉系统受损[1,3]。现对新生儿缺氧对听觉系统损伤的临床特征及其病理生理学机制予以综述。

1 临床特征

1.1 临床表现 新生儿缺氧常表现为Apgar评分降低、围生期窒息、新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome，NRDS)、吸入性肺炎、支气管肺发育不良、HIE等。当缺氧时间延长，毛细胞、听觉传导路径各级神经元受损，声音感受与神经冲动传递障碍，最终导致感音神经性听力下降(sensorineural hearing loss，SNHL)。

Apgar评分是目前我国评估新生儿呼吸功能的重要指标，其操作简单，可较快评估新生儿生理情况。Kvestad等[4]的研究显示，在SNHL患儿中，Apgar 5 min评分＜3分的患儿比例显著升高(P=0.001)，Apgar 5 min评分＜3分的患儿确诊SNHL的风险约为Apgar 5 min评分10分儿童的7.5倍(95%CI：2.3～24.2)。早期得到救治的轻、中度缺氧新生儿听力测试结果与正常新生儿无显著差异[5]。提示短期缺氧造成的听力下降是短暂、可逆的，在临床上也应尽早对有缺氧表现的患儿进行救治。围产期窒息、NRDS[6-7]和支气管肺发育不良[8-9]会增加新生儿发生听力障碍的风险。经治疗，围产期窒息患儿的听力检查结果有所改善，但未能完全恢复[10]。如果缺氧持续存在，将损害耳蜗和听觉神经，发生不可逆的听觉损伤，而听力障碍的风险也随缺氧程度的增加而增加。当新生儿缺氧进展为HIE时，听力障碍风险进一步增加，其中接受低温治疗的HIE患者其听力障碍发病率为3.5%～19.8%[11-12]，显著高于正常新生儿0.186%的听力障碍发病率[13]。

血气分析指标与听力检查结果可能相关。早在1989年动物实验就发现，动脉血氧分压为20～30 mmHg(血氧饱和度25%～45%，1 mmHg=0.133 kPa)可引起猫听性脑干反应(auditory brainstem response，ABR)阈值改变：血氧分压每降低1 mmHg，ABR约升高3.05 dB[14]。最近也有研究[15]指出，HIE患儿具有迟发性听力障碍的风险，在确诊听力障碍的HIE患儿中，脐血血清乳酸脱氢酶升高、碱剩余降低，这2项指标可能有助于识别存在潜在听力障碍风险的HIE患儿。但Yoshikawa等[16]发现，新生儿重症监护病房中听力障碍患儿的动脉血pH值、二氧化碳分压和氧分压与听力正常患儿无显著差异。缺氧是一个广泛的概念，缺氧也必定会带来许多病理改变。血气分析是用于判断机体是否存在缺氧及缺氧程度和酸碱平衡状态的多个量化指标，能为医学统计提供基础数据，若能结合缺氧发生时间和时长，发现其中与听力障碍的相关性，将有助于临床防治听力障碍。

围产期窒息合并神经发育缺陷的患儿更容易发生听力障碍[17]。但目前未见有针对特定疾病新生儿听力障碍风险或发病率的研究。ABR与临床确定的听神经发育结局有一定的相关性，因此也有学者[18]提出将ABR作为评估听神经发育的潜在指标。但由于脑干听觉通路与中枢神经系统其他部分相对独立，可能仅出现其中一种异常状况，ABR不能准确评估中枢神经系统的发育状况。

缺氧对新生儿造成的听力损伤可能存在性别差异，男性更明显。Ribeiro等[19]的研究发现，围产期窒息的男性患儿及Apgar 1 min评分＜4分和(或)5 min评分＜6分的男性患儿在瞬态耳声发射(transiently evoked otoacoustic emission，TEOAE)测试4 kHz频率下信噪比显著降低；女性患儿中未观察到明显的异常。但具体机制不清，需要进一步的研究探索。

1.2 听力学检查表现 新生儿轻、中度缺氧即可影响耳声发射(otoacoustic emission，OAE)水平。Leite等[3]的研究观察到，Apgar 1 min或5 min评分为5～7分的患儿畸变产物OAE(distortion product OAE，DPOAE)测试通过率在1、2.8、4和6 kHz频率降低，TEOAE测试通过率全频降低。另外，Jiang等[20-21]的研究表明，Apgar 1 min或5 min评分＜7分患儿的DPOAE测试0.5～10 kHz各频率的通过率降低。以上提示轻、中度缺氧即可干扰新生儿外毛细胞功能。

随着缺氧的加重，ABR阈值升高[9-10,19]；同时Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ波振幅降低，以Ⅴ波振幅降低明显；各波潜伏期延长，Ⅰ-Ⅲ、Ⅲ-Ⅴ间期延长。轻度HIE患儿主要以听神经末梢损害为主，表现为ABR的Ⅰ波潜伏期分化不良或延长；中、重度HIE患儿以中枢段损害为主，表现为Ⅲ、Ⅴ波潜伏期延长[22]。这可能是机体外周听觉通路修复的结果。在急性缺氧造成听觉通路损害的过程中，外周与中枢的听觉传导通路对血氧浓度变化的敏感度可能存在差异。因为可观察到Ⅰ波潜伏期随缺氧加重进一步延长，但Ⅰ-Ⅴ间期无进一步变化[23]。ABR反映了耳蜗到脑干听觉通路的功能，缺氧导致ABR异常可能与缺氧缺血性脑损伤后脑干出血、水肿或压迫有关；机体对损伤进行修复，修复的顺序是从外周到中枢，所以ABR表现为延长的Ⅰ波潜伏期逐渐缩短，随后Ⅰ～Ⅴ间期及Ⅴ波潜伏期逐渐恢复[24]。

2 新生儿缺氧导致听觉损伤的机制

2.1 内耳形态学改变 光学显微镜下观察缺氧后损伤后的内耳结构，可见Corti器中多层排列的外毛细胞结构破坏，内毛细胞、外毛细胞数量减少甚至消失，仅可见部分支持细胞；随着缺氧程度的加重，血管纹水肿、螺旋神经节和耳蜗神经变性[25-27]。可见毛细胞变性、死亡可能是缺氧损伤听觉通路过程中较早出现的病理损害，后逐渐累及神经系统，这也与ABR检查中先外周后中枢的损伤顺序相符合。

透射电镜下观察内耳细胞形态，可见毛细胞和血管纹边缘细胞的细胞膜起泡，染色质凝聚、边集及细胞变圆等典型细胞凋亡形态变化[28]。线粒体异常也参与了内毛细胞的损伤。在透射电镜下可观察到缺氧内毛细胞中线粒体总数减少，而异常线粒体数量明显增多，可见线粒体内空泡化、髓鞘小体及少量、不连续甚至缺失的线粒体嵴[29]。提示新生儿缺氧损害听力的机制之一可能是通过线粒体凋亡途径，逐步损伤毛细胞、支持细胞和螺旋神经节。

2.2 内耳发育异常GJB2基因突变与超过50%的遗传性非综合征性听力障碍有关，可导致先天性耳聋或迟发性进行性听力障碍[29]。GJB2基因编码缝隙连接蛋白26(connexin 26，Cx26)。Cx26是内耳缝隙连接的主要成分，在新生儿Corti器的正常发育和出生后成熟中起着重要作用[30]。孕期慢性缺氧可导致子代大鼠内耳Cx26区域甲基化水平升高、Cx26的mRNA及蛋白表达水平降低[26,31]，提示孕期Cx26缺陷可能引起缝隙连接介导的miRNA细胞间基因调控通信中断，引起耳蜗发育障碍，最后损伤听力[32]。但此研究是在孕早期至分娩期间给予孕鼠缺氧刺激，不能确定产前缺氧刺激对仔鼠内耳的效应。新生儿内耳发育已基本成熟，围产期窒息是否对新生儿内耳Cx26表达产生影响尚未清楚，需要进一步研究探索。

2.3 应激反应 耳蜗是高能量依赖器官，受终末支血管供应，无侧支循环，因此对缺氧、缺血敏感。耳蜗供氧不足会引起耳蜗内小血管痉挛，影响血流供应，从而导致耳蜗内外淋巴氧张力降低，进一步加重毛细胞缺氧[22]。而缺血、缺氧可引起机体氧化应激，产生大量活性氧，增强低氧诱导的炎性反应，加重血管内皮损伤[33]。由缺氧引发的酸中毒可能导致血清电解质失衡，对大脑和内耳产生氧化作用[25]。

胆红素是体内重要的抗氧化剂和细胞保护因子。新生儿缺氧状态下，胆红素是把“双刃剑”。初始缺氧时，胆红素被消耗用于抗氧化。随着缺氧程度的加深，胆红素消耗增加，胆红素水平降低[34-35]。由于缺氧可破坏血-脑屏障，而新生儿血-脑屏障与血-内耳屏障发育尚未成熟，不能充分发挥功能，未被消耗的胆红素容易进入脑内，损伤听觉中枢[25,36-37]。另一方面，新生儿缺氧可抑制间接胆红素与白蛋白结合及诱发红细胞增多引起血液中胆红素水平升高[36]。因此，对于新生儿缺氧患儿，要注意控制胆红素水平，谨防发生胆红素脑病。

2.4 耳蜗细胞凋亡 c-Jun氨基末端蛋白激酶(c-Jun Nterminal kinase，JNK)可通过直接磷酸化抑制Bcl-2表达，促进凋亡小体形成，继而触发caspase-9级联反应，激活caspase-3和caspase-7，引起细胞凋亡。在缺氧的耳蜗中可检测到caspase-3的mRNA，同时裂解的caspase-3蛋白水平上调[38-40]，提示缺氧可能通过JNK通路诱导耳蜗凋亡。但抗凋亡的Bcl-2 mRNA[38]和蛋白[28]表达无明显变化。值得注意的是，在受检病例的脑组织中均未观察到细胞凋亡迹象[28]，内耳细胞的凋亡可能发生在脑组织凋亡之前。不同研究所用的造模方法有所不同，分析时应注意区分。

电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel，VDAC)是线粒体外膜一种高度保守的蛋白，是能量代谢分子进入线粒体的必经通道，在维持钙稳态和细胞活性调节中起关键作用。缺氧后，耳蜗内盖膜、基底膜，特别是内毛细胞中的VDAC过度表达[29]。此过程可能与细胞凋亡过程中线粒体通透性改变有关，但在缺氧过程中耳蜗内VDAC过度表达的机制和作用并不清楚。

2.5 螺旋神经节电生理活动 螺旋神经节神经元(spiral ganglion neurons，SGNs)的膜电位变化由多种离子参与。在缺氧过程中，耳蜗能量代谢障碍，抑制 Na+-K+-ATP酶，影响离子泵的稳定性[33]，SGNs内电压门控性钠离子通道Nav1.1、Nav1.7α亚单位表达上调，Nav1.6α亚单位表达下调[39]，并通过增强SGNs的大电导钙激活钾离子电流，引起钾离子外流，使细胞膜电位超极化，细胞兴奋性降低，影响SGNs的兴奋传导功能[41]。急性缺氧损伤时，SGNs外向电流增强，增强幅度随缺氧时间变化先升后降[42]，此过程可能与环磷酸腺苷与环磷酸鸟苷作为第二信使介导的转导通路有关[39]。

3 保护机制与治疗

低氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）是缺氧转录反应中的转录因子，在适应缺氧环境中起重要作用。在缺氧条件下，内耳感觉上皮中HIF-1α的mRNA无明显改变，蛋白表达水平上调、活性增加。蜗轴HIF-1α的mRNA及蛋白水平仅为Corti器和血管纹的一半，但活性增加量大于Corti器和血管纹[29,43]。耳蜗不同部位的HIF-1α差异激活可能是翻译后调节的结果，提示耳蜗不同部位对缺氧的适应能力不同。

过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α，PGC-1α)和线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A，TFAM)是线粒体生物合成的主要调节分子。在缺氧条件下，PGC-1α和TFAM的mRNA水平升高[29]，促进线粒体内生物合成，这可能是缺氧后细胞通过避免氧化应激诱导的细胞死亡、维持细胞内环境稳定的一种保护反应。目前关于机体在缺氧损害过程中听觉通路保护机制的研究缺乏，仍需进一步有针对性的探讨。

重组人促红细胞生成素(recombinant human erythropoietin，rhEPO)在临床上用于治疗肾功能不全引起的贫血，具有抗氧化、抗细胞凋亡、促进神经细胞再生的作用。HIE大鼠用rhEPO治疗后，耳蜗内凋亡的改变仍然存在，但相比无治疗的大鼠有所减轻[40]。推测rhEPO治疗可通过减少细胞凋亡和坏死，降低耳蜗内细胞损失[44]，减轻听力损失。

综上所述，引起新生儿听力障碍的危险因素较多，新生儿缺氧是其中一方面，但新生儿缺氧对听力障碍的具体作用机制仍未完全明确。明确缺氧对听觉通路的损害机制和发现机体对抗、代偿修复缺氧所致损伤的机制，对于预防和治疗缺氧诱导的听觉损伤有重要意义。通过评估机体的缺氧水平，判断新生儿听力障碍风险，有助于临床早期诊断新生儿听力障碍，进而达到早期干预的目的。