聽神經(jīng)病及亞型聽突觸?。郝曇艟幋a與突觸研究進(jìn)展

王秋菊 Tobias Moser

1解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科 解放軍耳鼻咽喉研究所（北京100853）

2 Institute for Auditory Neuroscience，University Medical Center G?ttingen，Robert-Koch-Str.4037075 G?ttingen，Germany（Tobias Moser）

聽神經(jīng)病/聽神經(jīng)病譜系障礙(auditory neuropa?thy,AN/auditory neuropathy spectrum disorder,ANSD)，是一種特殊的聽覺功能障礙性疾病[1]，它描述了一種內(nèi)毛細(xì)胞（inner hair cells,IHCs）、帶狀突觸、螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元（spiral ganglion neurons,SGNs）和/或聽神經(jīng)本身功能不良所致的聽覺障礙[2]。臨床主要表現(xiàn)為患者可以聽到聲音卻不能理解其語義，患者的聽覺時(shí)域處理功能下降，言語識(shí)別率與純音聽閾不成比例的下降；外毛細(xì)胞的功能正常--耳聲發(fā)射（otoacoustic emissions,OAE）和/或耳蝸微音器電位（cochlear microphonic,CM）可引出，而聽神經(jīng)功能異常--聽性腦干反應(yīng)（auditory brain?stem response,ABR）異?；蛉肯В瑫r(shí)多可伴有中樞或周圍神經(jīng)病變[3]。隨著聽神經(jīng)病在遺傳學(xué)、生理學(xué)、分子細(xì)胞學(xué)以及動(dòng)物模型方面的研究進(jìn)展，圍繞聽神經(jīng)病產(chǎn)生的各種臨床亞型也在不斷的被發(fā)現(xiàn)和描述，其中最值得一提的是聽突觸?。╝uditory synaptopathy）。

聽突觸病是近年來逐漸明確并定義的聽神經(jīng)病中的一個(gè)亞型，由可以影響突觸囊泡內(nèi)谷氨酸在突觸前膜的釋放，Ca2+內(nèi)流，或突觸囊泡的胞吐作用的遺傳學(xué)改變所引起的內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸功能的損壞而產(chǎn)生的疾病表型，謂之“聽突觸病”[1]。目前“聽突觸病”一詞主要應(yīng)用于描述聽神經(jīng)病患者中明確病變位于突觸，且由致病基因變異導(dǎo)致疾病發(fā)生的這種類型，尚未應(yīng)用于諸如隱性聽力損失，雖然其病變也位于突觸，但不是由于基因變異所致的疾病診斷。

聽神經(jīng)病是一種復(fù)雜的累及聽覺環(huán)路功能的聽覺障礙性疾病，從其發(fā)現(xiàn)、診斷、病因機(jī)制的揭示，到分型定位診斷經(jīng)歷了一個(gè)將基礎(chǔ)研究的最新進(jìn)展轉(zhuǎn)化應(yīng)用于臨床疾病的精準(zhǔn)鑒別診斷和個(gè)性化干預(yù)的發(fā)展歷程，是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的典范之一。20年來，在聽神經(jīng)病的診斷和認(rèn)識(shí)過程中，我們持續(xù)努力的目標(biāo)是：（1）精準(zhǔn)而早期的診斷聽神經(jīng)??；（2）明確定位病變的部位、發(fā)生的病因和機(jī)制；（3）明確疾病進(jìn)展的速度和趨勢(shì)；（4）明確何時(shí)進(jìn)行助聽干預(yù)，何時(shí)進(jìn)行人工耳蝸干預(yù)；（5）明確致病基因，并阻斷其在家族中的傳遞，提升患者的溝通交流和理解能力。

要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要了解內(nèi)毛細(xì)胞、突觸、螺旋神經(jīng)節(jié)、聽神經(jīng)、耳蝸核等，及各級(jí)聽覺中樞組成聽覺環(huán)路的功能和工作原理，需要進(jìn)行圍繞內(nèi)毛細(xì)胞、突觸、聽神經(jīng)為中心軸的聽覺信息傳輸與處理的生理病理學(xué)機(jī)制研究，需要長(zhǎng)期隨訪聽神經(jīng)病患者的發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)，需要探索未來基因治療的可能及可行性，將診斷和治療推進(jìn)到精準(zhǔn)的分子基因水平。因此，本文探討和綜述了目前與聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病相關(guān)密切的毛細(xì)胞聲音編碼和突觸功能研究進(jìn)展的部分內(nèi)容，便于更好的理解聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病。

1 毛細(xì)胞、突觸、螺旋神經(jīng)節(jié)與聲音編碼與傳遞

自20世紀(jì)70年代以來，感音神經(jīng)性耳聾的發(fā)病機(jī)制主要集中在毛細(xì)胞的功能障礙或數(shù)目減少以及耳蝸內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)的失衡理論，而較少?gòu)?qiáng)調(diào)突觸在聽神經(jīng)的神經(jīng)傳導(dǎo)和聲音編碼中的作用。1992年顧瑞[4]等報(bào)道了16例不能用耳蝸病變解釋的以低頻減退為主的感音神經(jīng)性聾的病例，其言語識(shí)別率與純音聽閾明顯不成比例，ABR無法引出或顯著異常，診斷為低頻中樞感音神經(jīng)性聾。1996年Arnold Starr和他的同事報(bào)道了外毛細(xì)胞功能正常的感音神經(jīng)性聽力障礙患者，此類患者的CM和OAE正常，但ABR和復(fù)合動(dòng)作電位表現(xiàn)異常，提示聽神經(jīng)功能受損[5]。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)患者的言語識(shí)別率與純音聽力圖所顯示的聽力損失相比呈現(xiàn)不成比例的明顯下降。盡管患者的頻率識(shí)別能力正常，但他們對(duì)聲信號(hào)的時(shí)域信息處理能力是異常的，這種時(shí)域信息編碼功能的異常會(huì)導(dǎo)致患者的聲音定位、言語感知和音樂鑒賞能力降低。因此，時(shí)域信息神經(jīng)編碼功能的減退是聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病患者聽力損失的主要原因。

1.1 毛細(xì)胞的特性

外毛細(xì)胞具有對(duì)聲音的調(diào)諧與放大特性，內(nèi)毛細(xì)胞具有將聲信號(hào)傳入和編碼的特性。外毛細(xì)胞作為聲音機(jī)械刺激的效應(yīng)器來發(fā)揮作用，內(nèi)毛細(xì)胞將內(nèi)耳感受到的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成神經(jīng)沖動(dòng)，內(nèi)外毛細(xì)胞協(xié)同作用，缺一不可。聽神經(jīng)病患者多表現(xiàn)為外毛細(xì)胞功能正常，而內(nèi)毛細(xì)胞功能不良所導(dǎo)致的聽力障礙，所以以下主要闡釋內(nèi)毛細(xì)胞的特性。

在哺乳動(dòng)物耳蝸中,內(nèi)毛細(xì)胞是耳蝸內(nèi)一種負(fù)責(zé)將聲音引發(fā)的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)編碼的感覺細(xì)胞。由于毛細(xì)胞束的偏轉(zhuǎn)，位于靜纖毛頂端的機(jī)械傳感通道開放，引發(fā)毛細(xì)胞的去極化。IHCs帶狀突觸對(duì)聲音的編碼非常精密高效，每個(gè)突觸后螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元只接受來自一個(gè)內(nèi)毛細(xì)胞的谷氨酸突觸前活性區(qū)的信號(hào)輸入[6]，IHCs和SGNs之間的谷氨酸能突觸可在亞毫秒級(jí)的時(shí)間精度內(nèi)以幾百赫茲的速度實(shí)現(xiàn)持續(xù)的信號(hào)輸入。突觸傳遞的時(shí)間精度非常高，螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的脈沖時(shí)間也可鎖定到頻率高達(dá)約1kHz的聲音刺激[7,8]。突觸前遞質(zhì)的釋放，甚至只有一個(gè)囊泡釋放，也足以觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作電位[9]。因此，內(nèi)毛細(xì)胞的特性是通過內(nèi)毛細(xì)胞的突觸特性來體現(xiàn)其將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為化學(xué)遞質(zhì)釋放，實(shí)現(xiàn)聲音信息編碼的功能。當(dāng)病變累及內(nèi)毛細(xì)胞時(shí)，其傳入神經(jīng)突觸或螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元對(duì)聲音的傳遞功能降低，由于復(fù)合動(dòng)作電位和聽覺腦干反應(yīng)是由大量SGNs同步活動(dòng)的總和產(chǎn)生的，因此，當(dāng)動(dòng)作電位的延遲變異和神經(jīng)元活性喪失同時(shí)存在時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致SGNs的總體響應(yīng)非常小，無法產(chǎn)生同步化的動(dòng)作電位波形，這也是聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病的復(fù)合動(dòng)作電位和聽覺腦干反應(yīng)無法引出的重要原因。

1.2 內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸特性

內(nèi)耳通過專能化的突觸，從毛細(xì)胞向螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元以亞毫秒的精度，高速率、持續(xù)地傳遞聲音信息。最新的觀點(diǎn)是，毛細(xì)胞突觸是通過非傳統(tǒng)的突觸前分子結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其嚴(yán)密的聲音信息傳遞功能的。帶狀突觸包含了突觸前、突觸間隙和突觸后三個(gè)組成部分，帶狀突觸的突觸前即為內(nèi)毛細(xì)胞底部區(qū)域，其核心是呈紡錘形的電子致密體和外圍大量錨定的突觸囊泡，兩者共同組成了活性區(qū)域（activi?ty zone,AZ），內(nèi)毛細(xì)胞的帶狀突觸組成突觸前膜[10]；而突觸后結(jié)構(gòu)則由聽神經(jīng)末梢形成，其上密布各種受體結(jié)構(gòu)，形成具有突觸后電子致密體的突觸后膜[11]。每個(gè)內(nèi)毛細(xì)胞與大約10-30個(gè)螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)纖維形成傳入神經(jīng)突觸，通常認(rèn)為每個(gè)螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)纖維只接受來自一個(gè)內(nèi)毛細(xì)胞活性區(qū)的信號(hào)輸入。毛細(xì)胞活躍區(qū)內(nèi)包含突觸致密體，突觸致密體帶的主要結(jié)構(gòu)成分是RIBEYE[12]，一種由易聚集的A結(jié)構(gòu)域和具有酶活性B結(jié)構(gòu)域組合而成的蛋白質(zhì)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域都是由CtBP2基因轉(zhuǎn)錄而成[13]。突觸致密體有助于IHCs活性區(qū)內(nèi)大量Ca2+通道補(bǔ)體的聚集和囊泡的快速釋放，從而實(shí)現(xiàn)同步化聽覺信號(hào)傳導(dǎo)，同時(shí)促進(jìn)囊泡的持續(xù)補(bǔ)充[14-16]。另一個(gè)重要的突觸前分子結(jié)構(gòu)是由1個(gè)耳聾基因編碼的多C2結(jié)構(gòu)域的Otoferlin蛋白，其在囊泡通過胞吐作用排出細(xì)胞的過程中發(fā)揮多方面的作用，Otoferlin可能是非傳統(tǒng)突觸蛋白家族中第一個(gè)被確定的參與調(diào)節(jié)內(nèi)毛細(xì)胞突觸胞吐作用的主要成員。此外，不同于傳統(tǒng)的谷氨酸能突觸，內(nèi)毛細(xì)胞突觸對(duì)含有谷氨酸的囊泡的攝取由VGluT3[17,18]介導(dǎo)，而不是VGluT1或VGluT2；Ca2+作用的是Cav1.3L-型 Ca2+通道，而不是 Cav2.1P/Q-型或Cav2.2N-型Ca2+通道[19,20]。編碼 Otoferlin 蛋白、VGluT3和Ca2+通道復(fù)合體的基因發(fā)生缺陷，都會(huì)導(dǎo)致聽突觸病，是目前研究進(jìn)展中逐漸明晰的一個(gè)聽神經(jīng)病亞型疾病。

1.3 螺旋神經(jīng)節(jié)特性

螺旋神經(jīng)節(jié)使雙極神經(jīng)元實(shí)現(xiàn)高頻率時(shí)間精度的聲音編碼與傳遞。SGNs是一種雙極神經(jīng)元，在耳蝸內(nèi)被雪旺氏細(xì)胞包裹，在進(jìn)入腦干處被少突膠質(zhì)細(xì)胞包裹。每個(gè)SGNs都被調(diào)諧到一個(gè)可以最大程度觸發(fā)神經(jīng)活動(dòng)的特征頻率。這一特征頻率與由螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元支配的柯蒂氏器內(nèi)毛細(xì)胞的音質(zhì)定位相對(duì)應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，特征頻率幾乎相同的SGNs支配同一內(nèi)毛細(xì)胞的可能性很大，但它們的自發(fā)和聲誘發(fā)放電率卻有很大的不同。這種神經(jīng)多樣性的起源并不是很清楚，但很可能與毛細(xì)胞帶狀突觸的突觸前和突觸后功能不同有關(guān)。SGNs進(jìn)行位相型放電，即它們會(huì)發(fā)出一個(gè)或幾個(gè)波峰，即使是對(duì)持續(xù)性注入電流的反應(yīng)也一樣[9,21]，此特點(diǎn)很可能是由于超極化K+電導(dǎo)所導(dǎo)致[21]。SGNs是電“密集型”細(xì)胞，顯示出較強(qiáng)的興奮性突觸后電流[22]；突觸前遞質(zhì)的釋放，甚至只釋放了一個(gè)囊泡[23]，也足以觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作電位[9]。螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢划a(chǎn)生的位置最有可能位于在離內(nèi)毛細(xì)胞突觸只有幾微米的外周螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元神經(jīng)樹突的Heminode處[9]。

與聽神經(jīng)下游完整的朗飛氏結(jié)類似，有髓纖維之前的半節(jié)神經(jīng)纖維具有大量的電壓門控Na+（NaV）通道[24,25]，以及遠(yuǎn)端軸突的被動(dòng)電特性，這使得傳入的興奮性突觸后電位很容易觸發(fā)螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元峰電位[9]。這種機(jī)制的基礎(chǔ)是聲音編碼的高時(shí)間精度，聲音編碼需要檢測(cè)聲刺激的時(shí)域信息。內(nèi)毛細(xì)胞神經(jīng)遞質(zhì)釋放異常，螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元內(nèi)峰電位的產(chǎn)生或傳導(dǎo)障礙，以及從SGNs到耳蝸核神經(jīng)元之間突觸傳遞發(fā)生變化，都會(huì)使聽覺信息到大腦的信號(hào)傳輸異常。由此導(dǎo)致的時(shí)間精度（或同步化）減退和聽覺信號(hào)不準(zhǔn)確的神經(jīng)表達(dá)（由突觸和/或神經(jīng)元丟失引起）被認(rèn)為是聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病的主要發(fā)病機(jī)制[14,16,24,26-28]。

1.4 聲音編碼與傳遞

當(dāng)聲能將充滿液體的耳蝸的壓力波啟動(dòng)后，聽覺開始產(chǎn)生。這種液體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致基于肌動(dòng)蛋白的靜纖毛束偏轉(zhuǎn)，靜纖毛束偏轉(zhuǎn)打開了毛細(xì)胞膜上的機(jī)械門控離子通道，導(dǎo)致帶狀突觸上的谷氨酸釋放，釋放的谷氨酸使螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元上的受體活化，且由軸突延伸到聽覺腦干。如上所述，帶狀突觸是內(nèi)毛細(xì)胞突觸特有的結(jié)構(gòu)，動(dòng)物研究極大地促進(jìn)了我們對(duì)聽覺障礙發(fā)病機(jī)制的深入了解，尤其是那些會(huì)影響毛細(xì)胞帶狀突觸聲音編碼的機(jī)制。IHCs帶狀突觸對(duì)聲音的編碼非常精密高效，在不同的細(xì)胞類型、發(fā)育時(shí)期以及動(dòng)物種類中，帶狀突觸的形狀和大小不同[29-31]，帶狀突觸有助于IHCs活性區(qū)內(nèi)大量Ca2+通道補(bǔ)體的聚集和囊泡的快速釋放，從而實(shí)現(xiàn)同步化聽覺信號(hào)傳導(dǎo)，同時(shí)促進(jìn)囊泡的持續(xù)補(bǔ)充[15,16]。Ca2+攝取與囊泡融合的偶聯(lián)方式?jīng)Q定了突觸傳遞的特性。有兩種不同的觀點(diǎn)[32-34]：(1)“Pure”Ca2+納米結(jié)構(gòu)域控制的Ca2+促進(jìn)囊泡的融合是由單個(gè)電壓門控Ca2+通道作用和(2)“Pure”Ca2+微米結(jié)構(gòu)域控制的Ca2+感受器上的Ca2+的數(shù)量主要受Ca2+通道數(shù)量的影響，單個(gè)通道的影響可以忽略不計(jì)。除了囊泡Ca2+感受器相關(guān)通道的精密結(jié)構(gòu)、數(shù)量以及開放概率，囊泡Ca2+感受器的Ca2+結(jié)合特性和活性區(qū)細(xì)胞溶質(zhì)性Ca2+的緩沖也會(huì)影響偶聯(lián)過程[8]。此前的研究通過結(jié)合聽覺產(chǎn)生后的小鼠內(nèi)毛細(xì)胞內(nèi)全細(xì)胞Ca2+的釋放和膜電容測(cè)量，檢測(cè)了囊泡Ca2+感受器的Ca2+結(jié)合特性。這些實(shí)驗(yàn)證明在囊泡融合前需要4到5個(gè)Ca2+相互結(jié)合，并認(rèn)為該感受器具有低Ca2+親和力。然而，需要注意的是這種方法會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模的胞吐現(xiàn)象(增多的細(xì)胞膜相當(dāng)于細(xì)胞表面的15%)。因此,這個(gè)過程不太可能完全由IHCs活性區(qū)的胞吐作用介導(dǎo)，也可能涉及突觸外的胞吐發(fā)生。這就要求通過使用精細(xì)化的方法重新研究突觸囊泡融合的內(nèi)在Ca2+依賴性,最好是利用更加成熟的IHCs。經(jīng)典的[35]以及更多最新[36-38]的研究表明，平均每個(gè)毛細(xì)胞活性區(qū)擁有幾十個(gè)Ca2+通道。然而,對(duì)于一個(gè)特定的IHCs，無論其頻率位置如何，每個(gè)AZ的Ca2+通道數(shù)量差異很大。這種突觸前異質(zhì)性被認(rèn)為與寬動(dòng)態(tài)范圍的聲音編碼的需求有關(guān)[36,39-41]。聲音的精準(zhǔn)編碼與傳遞，不但依賴于突觸前遞質(zhì)釋放機(jī)制的闡釋，其興奮性突觸后電流的單量子與多量子釋放理論的認(rèn)識(shí)目前還在爭(zhēng)議中。

2 與遺傳學(xué)相關(guān)的致病機(jī)制與突觸功能研究進(jìn)展

隨著聽神經(jīng)病患者的臨床遺傳學(xué)研究和聽覺生理學(xué)的分析以及動(dòng)物模型的機(jī)制研究進(jìn)展，聽神經(jīng)病的分型越來越精細(xì)，目前聽神經(jīng)病可分為遺傳性聽突觸病、遺傳性聽神經(jīng)病和后天獲得性聽神經(jīng)病、獲得性聽突觸病，對(duì)最新進(jìn)展的了解和掌握將幫助我們?cè)谂R床疾病的分型分類和干預(yù)時(shí)有所依據(jù)。在此，主要針對(duì)與遺傳性聽突觸病密切相關(guān)的OTOF基因（Otoferlin）、SLC17A8（VGluT3）基因以及OPA1、AIFM1、MPZ、PMP22、PJVK及DIAPH3基因相關(guān)的遺傳性聽神經(jīng)病的最新發(fā)病機(jī)制和臨床意義進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)，以明確聽突觸病與聽神經(jīng)病不同的相關(guān)基因及功能[3]。

2.1 遺傳性聽突觸病

由OTOF基因?qū)е逻z傳性聽突觸病，OTOF的無義或截短突變導(dǎo)致IHCs中Ca2+觸發(fā)的胞吐作用幾乎停止，錯(cuò)義突變會(huì)降低毛細(xì)胞中的Otoferlin蛋白水平，且囊泡補(bǔ)充的缺陷幾乎完全損害了內(nèi)毛細(xì)胞突觸的聲音編碼功能。只有用最高聲壓級(jí)的聲音以低刺激頻率刺激時(shí)才能觸發(fā)SGNs的單個(gè)神經(jīng)元出現(xiàn)波峰，但螺旋神經(jīng)節(jié)的總體響應(yīng)仍然檢測(cè)不到（可通過ABR和耳蝸電圖評(píng)估，ABR和耳蝸電圖是可以幫助確定病變部位的有效診斷工具）。攜帶OTOF基因錯(cuò)義突變的患者的心理物理學(xué)和生理學(xué)測(cè)試提示傳入信號(hào)漸進(jìn)性減弱，產(chǎn)生聽覺疲勞現(xiàn)象[42-48]。OTOF基因在成人及嬰幼兒中的突變頻率及臨床表型特征以及溫度敏感性患者的突變特征研究發(fā)現(xiàn)OTOF基因致病變異是嬰幼兒聽神經(jīng)病的主要病因之一[45,49-51]。

由SLC17A8基因變異也可導(dǎo)致遺傳性聽突觸病，缺乏VGluT3的IHCs表現(xiàn)為Ca2+內(nèi)流和突觸囊泡循環(huán)正常以及突觸前膜形態(tài)正常[18]或僅輕微改變[17]，但毛細(xì)胞帶狀突觸中囊泡攝取功能障礙，使囊泡含有的谷氨酸水平降低，進(jìn)而釋放到突觸間隙的谷氨酸水平下降，不足以在一級(jí)神經(jīng)元中產(chǎn)生動(dòng)作電位，沒有興奮性傳入突觸信號(hào)傳遞到SGNs，聽覺通路的聲誘發(fā)活動(dòng)也檢測(cè)不到[17,18]，最終導(dǎo)致毛細(xì)胞突觸信號(hào)傳遞缺陷[52]。在患者聽力損失的致病機(jī)制方面，聽力障礙的發(fā)生機(jī)制中有兩個(gè)觀點(diǎn)：一個(gè)觀點(diǎn)是單倍體劑量不足可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一個(gè)無功能的SLC17A8等位基因；另一個(gè)觀點(diǎn)是功能增強(qiáng)型突變會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)，這會(huì)使內(nèi)毛細(xì)胞突觸由于囊泡谷氨酸負(fù)荷增加而出現(xiàn)興奮毒性突觸損失。另外，攜帶SLC17A8基因突變的個(gè)體中觀察到聽力障礙伴有精神和運(yùn)動(dòng)發(fā)育遲緩[53]，認(rèn)為與SLC17A8基因突變有關(guān)的聽力障礙也可能是綜合征型的一種表型。

2.2 遺傳性聽神經(jīng)病

由OPA1基因變異導(dǎo)致遺傳性聽神經(jīng)病，OPA1蛋白C末端的截短突變主要是由于單倍劑量不足導(dǎo)致非綜合征型常染色體顯性視神經(jīng)萎縮（DOA）[54,55]；錯(cuò)義突變可能通過突變蛋白的顯性負(fù)效應(yīng)而導(dǎo)致綜合征型常染色體顯性視神經(jīng)萎縮（DOA+）[56]。DOA+相關(guān)的聽力障礙主要是由OPA1基因Arg445His錯(cuò)義突變導(dǎo)致的，該突變可引起視神經(jīng)和聽神經(jīng)脫髓鞘及突觸丟失[56,57]。

由AIFM1基因變異導(dǎo)致遺傳性聽神經(jīng)病，為本土克隆的致病基因，其結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）結(jié)構(gòu)域、一個(gè)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）-結(jié)合區(qū)和一個(gè)具有凋亡前活性的C-末端結(jié)構(gòu)域。在N-末端還有一個(gè)線粒體定位序列（MLS）。在第一個(gè)FAD結(jié)構(gòu)域和MLS之間，存在一個(gè)潛在的跨膜結(jié)構(gòu)域（TM）。此外，AIF還含有兩個(gè)DNA-結(jié)合位點(diǎn)，以及熱休克蛋白Hsp70、親環(huán)素Cy?pA的結(jié)合區(qū)。AIF蛋白功能主要是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，參與調(diào)控線粒體的結(jié)構(gòu)和氧化代謝過程，影響呼吸功能。數(shù)據(jù)庫(kù)收錄變異位點(diǎn)230個(gè)，其中致病位點(diǎn)151個(gè)。AIF是作為caspase-非依賴性凋亡效應(yīng)分子被發(fā)現(xiàn)的，在凋亡損傷時(shí)由線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[3]。在聽覺通路中，無論是內(nèi)毛細(xì)胞，神經(jīng)通路中的膠質(zhì)細(xì)胞，還是螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞等，正常的能量代謝，是其維持其生理活性的關(guān)鍵[58]。

由MPZ基因?qū)е逻z傳性聽神經(jīng)病的發(fā)病機(jī)制是MPZ的雜合突變可以通過功能喪失減少正常蛋白的總體數(shù)量，或通過顯性負(fù)性作用破壞MPZ復(fù)合體的形成或正常功能。純合型突變通過功能喪失機(jī)制導(dǎo)致MPZ的完全缺失，從而產(chǎn)生周圍神經(jīng)的脫髓鞘病變[59]。聽覺神經(jīng)纖維突觸丟失與脫髓鞘通過減少傳入及減緩動(dòng)作電位的傳導(dǎo)而導(dǎo)致聽覺信號(hào)時(shí)間編碼紊亂[60]。

由PMP22基因?qū)е逻z傳性聽神經(jīng)病是由于PMP22點(diǎn)突變導(dǎo)致嚴(yán)重的髓鞘發(fā)育不全或脫髓鞘[61]。變異的PMP22蛋白常常會(huì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基復(fù)合體中形成蛋白質(zhì)聚積體。這些變異蛋白質(zhì)聚積體還可能阻斷正常PMP22蛋白向細(xì)胞膜的運(yùn)輸[62]。

由PJVK基因?qū)е逻z傳性聽神經(jīng)病的病理機(jī)制是PJVK基因編碼的蛋白pejvakin主要表達(dá)于耳蝸Corti器、螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞以及前三級(jí)聽覺傳入通路（耳蝸核、上橄欖復(fù)合體、下丘）的神經(jīng)元細(xì)胞中，所致聽神經(jīng)病的病變部位主要位于聽覺傳導(dǎo)通路，影響動(dòng)作電位的傳導(dǎo)及細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交換，而內(nèi)毛細(xì)胞功能不受影響，導(dǎo)致的聽神經(jīng)病以突觸后型為主[3,63,64]。

由DIAPH3基因?qū)е逻z傳性聽神經(jīng)病的可能機(jī)制是既可導(dǎo)致突觸前病變也可引起突觸后病變。Diaphanous蛋白既存在于果蠅的神經(jīng)肌肉接頭處的突觸前成分，也存在于其突觸后成分[3]。DI?APH3基因可調(diào)控突觸前肌動(dòng)蛋白[65]，維持細(xì)胞及靜纖毛形狀、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)[60,66]，調(diào)控微管細(xì)胞骨架的活動(dòng)[65]，故DIAPH3基因突變時(shí)可導(dǎo)致突觸前病變。DIAPH3基因也可上調(diào)基因表達(dá)，使聽神經(jīng)纖維末梢樹突形態(tài)發(fā)生改變，影響螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞樹突棘的功能，產(chǎn)生遲發(fā)性的毛細(xì)胞功能損傷[3]，導(dǎo)致突觸后病變。

3 聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病基因治療的未來前景

基因治療是未來對(duì)特定類型聽神經(jīng)病的可行的治療方式。Omar Akil等對(duì)缺少囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-3（VGLUT3），內(nèi)毛細(xì)胞傳入突觸的谷氨酸釋放能力喪失而出現(xiàn)耳聾的小鼠，使用1型腺相關(guān)病毒（AAV1）將VGLUT3傳遞入耳蝸，盡管病毒攝取比較廣泛，但其僅在內(nèi)毛細(xì)胞中進(jìn)行基因表達(dá)，在AAV1-VGLUT3遞送的2周內(nèi)，ABR閾值正?；?，以及部分驚跳反射的恢復(fù)。最后，該小鼠在傳入的內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸中觀察到的形態(tài)學(xué)變化的部分逆轉(zhuǎn)，從而通過基因治療使小鼠成功恢復(fù)聽覺，這是耳聾基因治療方面的重大進(jìn)展[67]。目前在很多動(dòng)物中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將攜帶目的基因的病毒載體遞送到耳蝸內(nèi)這一過程，并且已用于臨床試驗(yàn)中，旨在將支持細(xì)胞轉(zhuǎn)分化成毛細(xì)胞[68]。Wan等研究表明，編碼耳蝸類神經(jīng)膠質(zhì)支持細(xì)胞中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子3（Ntf3）基因的過表達(dá)促進(jìn)噪音引起損傷后突觸數(shù)目和功能的恢復(fù)[69]。Ntf3是神經(jīng)生長(zhǎng)因子家族的一種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，它能維持已建立的神經(jīng)元并刺激新神經(jīng)元的生長(zhǎng)。Lisa L.Cunningham等也進(jìn)一步驗(yàn)證了噪音引起的突觸病變是可恢復(fù)的，甚至提高了其在暴露于破壞性噪音后進(jìn)行治療的可能性[70]。雖然這些研究結(jié)果很樂觀，但是還需要更多的時(shí)間才能將這些治療方法應(yīng)用聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病患者。而我們?cè)谂R床上發(fā)現(xiàn)的OTOF基因突變患者（先天性）以及AIFM1基因突變患者（遲發(fā)型），后者擁有更好的時(shí)間窗來進(jìn)行未來基因治療的研究與嘗試，具有可期待的治療前景。

關(guān)于聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病的毛細(xì)胞聲音編碼與突觸功能的研究一直是多年來難以攻克的難題。經(jīng)歷了20多年的從發(fā)現(xiàn)到漸入精準(zhǔn)的過程，取得了20年前無法想象的進(jìn)展，但仍然還有諸多機(jī)制有待挖掘和發(fā)現(xiàn)，對(duì)聽神經(jīng)病及亞型聽突觸病的毛細(xì)胞聲音編碼與突觸功能的研究以及未來的基因治療研究仍然是今后的主要方向；推廣基于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的分子分型定位診斷以及個(gè)性化康復(fù)干預(yù)是目前有效的方法與途徑。