Waardenburg綜合征人工耳蝸植入效果與螺旋神經(jīng)節(jié)細胞衰退特征的相關性分析

羅意 冀飛 陳偉 李佳楠 洪夢迪 王倩 陳艾婷 楊仕明

中國人民解放軍總醫(yī)院 解放軍醫(yī)學院耳鼻咽喉頭頸外科（北京100853）

耳聾是嚴重影響人類生活質量的一類感覺性殘障疾病，先天性耳聾患者的病因中約60%-80%為遺傳，而綜合征耳聾約占其中的30%。Waardenburg綜合征(Waardenburg Syndrome,WS)是一種以聽覺-色素異常為特征的常染色體遺傳性疾病，多為顯性遺傳，也可表現(xiàn)為隱形遺傳。發(fā)病率估計為1/42,000，22-55%的WS患者有耳聾，占先天性耳聾患者的2%-5%[1,2]。WS的致病基因目前發(fā)現(xiàn)的有6個：PAX3、MITF、EDN3、EDNRB、SOX10和 SNAI2。其臨床表現(xiàn)主要為：遺傳性感音神經(jīng)性耳聾、虹膜異色、前額白發(fā)及內眥異位，根據(jù)不同的臨床表現(xiàn)及基因型，可分為Ⅰ-Ⅳ型，根據(jù)有無內眥異位分為Ⅰ型及Ⅱ型，Ⅰ型合并上肢畸形為Ⅲ型，Ⅱ型合并先天性巨結腸為Ⅳ型（http∶//hereditaryhearingloss.org/）。

目前對于極重度的感音神經(jīng)性耳聾，人工耳蝸植入（Cochlear Implantation,CI）是唯一有效的治療方法，其植入效果除了高級聽覺中樞的發(fā)育，還有賴于聽神經(jīng)的功能狀態(tài)。Chen等[3]發(fā)現(xiàn)MITF-M（-/-）突變的小型豬具有與人類Waardenburg綜合征相似的色素沉著異常及先天性耳聾的特征，同時其螺旋神經(jīng)節(jié)細胞（Spiral Ganglion Cells,SGC）在出生后30天開始發(fā)生退變近30%，出生后60天退變近70%[4]。盡管目前尚未在其他基因突變的動物模型中發(fā)現(xiàn)這種SGC退變的現(xiàn)象，且大部分臨床研究中WS患者CI效果與其他患者相比均無明顯區(qū)別[5-9]，但人類WS患者是否與MITF-M（-/-）突變的耳聾榮昌豬一樣也存在SGC退變目前尚無相關報道。因此，本研究將根據(jù)人工耳蝸植入術中ECAP測試的刺激量-振幅函數(shù)（Amplitude growth function，AGF）的斜率slope值來評估WS患者SGC的數(shù)量及功能狀態(tài)，并根據(jù)術后調機數(shù)據(jù)C值、T值及DR值分析耳蝸植入效果與螺旋神經(jīng)節(jié)細胞衰退特征的相關性。

1 方法

1.1 臨床資料

2001年至2017年于解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科進行人工耳蝸植入手術的患者，明確診斷為Waardenburg綜合征且植入耳蝸品牌為Cochlear和MED-EL的患者共32人，篩選出術中eCAP測試組及術后調機組。術中eCAP數(shù)據(jù)（Cochlear為NRT測試，MED-EL為ART測試）組共17例，年齡0.7-15.4歲，平均年齡4.7歲。根據(jù)植入時年齡分為早期植入組（＜4歲）10例，平均年齡1.67i 1.02歲，晚期植入組（≧4歲）7例，平均年齡9.03i 4.10歲。男性8例，女性9例，右側耳蝸植入16例，左側1例，Cochlear耳蝸10例，MED-EL耳蝸7例。其中2例為同一患者雙側耳蝸植入，1例為15.4歲時二次手術行對側耳蝸植入。術后調機患者數(shù)據(jù)共7例，均為小于4歲的早期植入患者，平均年齡1.6歲。所有患者術前影像學檢查耳蝸均正常。術中電極均順利插入且阻抗正常，ECAP反應好。Cochlear電極根據(jù)電極型號按以下公式將電刺激量單位統(tǒng)一換算為μA[10]：CI24M、CI24R：IuA=10 (1910/1750)175^(CU/255)；CI24RE（freedom）、CI422、CI500、CI512：IuA=17.5uA 100^(CU/255)。MED-EL 電極電刺激量1cu即為1μA。

根據(jù)病例組患者相同或相近的手術時年齡、耳蝸品牌，選擇非綜合征耳聾患者（Non-syndromic Patients,NS）作為對照組，本組患者ECAP數(shù)據(jù)患者共17例：男性14例，女性3例，左側植入1例，右側植入16例。年齡分組人數(shù)同病例組，平均年齡4.58歲：早期植入組1.66歲，晚期植入組8.76歲。術后調機患者共9例，平均年齡1.79歲。術前影像學檢查耳蝸及聽神經(jīng)均未見明顯異常。

兩組患者一般情況具有可比性，所有患者均為重度及極重度感音神經(jīng)性耳聾，且均為自幼發(fā)病。所有患者均為解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科副主任醫(yī)師以上主刀，人工聽覺植入中心聽力師行術中NRT測試及術后調機。

1.2 研究方法

回顧性分析患者術中eCAP數(shù)據(jù)，篩選出波形分化良好，且不同刺激量下至少有3個良好波形的電極，根據(jù)刺激量-振幅函數(shù)用SPSS 22.0軟件行線性相關、回歸分析，計算出Slope值，并排除P＞0.05的電極數(shù)據(jù)，再根據(jù)回歸方程算出振幅為0時的刺激量——預測閾值（Threshold，T）（圖1）。

圖1 電刺激量-振幅函數(shù)Fig.1 Amplitude growth function

術后調機需根據(jù)患者的反饋，調節(jié)人工耳蝸的電刺激量，使患者獲得最佳的聽覺補償，其主要參數(shù) 有 T level（Threshold level）、C level（Comfortable level）和DR（Dynanmic range）。均為4歲以下的早期植入患者，植入電極均為Cochlear，共22個電極，將其平均分為低頻、中低頻、中頻、中高頻、高頻5個頻率，取5個電極的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，通過其術后1-4年的調機數(shù)據(jù)分析兩組患者術后電刺激量特征。

1.3 統(tǒng)計方法

統(tǒng)計軟件采用SPSS 22.0，兩組患者及不同年齡分組間的比較采用獨立樣本t檢驗，Slope值的計算采用線性相關與回歸分析，術后調機不同時間及不同頻率的分析采用多因素方差分析。P＜0.05為差異有顯著統(tǒng)計學差異。

2 結果

2.1 術中ECAP數(shù)據(jù)分析

WS患者Slope值為0.54i 0.28，其中早期植入組為0.62i 0.31，晚期植入組為0.47i 0.25。NS患者Slope值為0.79i 0.40，其中早期植入組為0.81i 0.38，晚期植入組為0.78i 0.42（表2）。WS患者與NS患者相比有統(tǒng)計學差異（P＜0.01），在早期及晚期植入組中均有統(tǒng)計學差異，且在晚期植入組中差異更明顯。WS患者中早期植入組與晚期植入組有統(tǒng)計學差異，而NS患者中無顯著差異（圖2）。且WS患者Slope值與植入年齡呈明顯負相關（P＜0.01,r=-0.309）。

表1 各組患者平均年齡Table 1 Average age of patients in each group

表2 術中eCAP測試Slope值Table 2 Slope value of eCAP tests during operation

WS患者的eCAP閾值T為421.97i 184.17，其中早期植入組為349.05 i 149.93，晚期植入組為477.66i 189.57。NS患者閾值T為374.23i 125.04，其中早期植入組393.51i 131.43，晚期植入組為359.55i 111.23。WS患者閾值高于NS患者，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），在早期植入組中WS患者閾值低于NS組，但無統(tǒng)計學差異，但在晚期植入組中WS患者閾值明顯高于NS患者，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。WS患者中晚期植入組閾值也明顯高于早期植入組（P＜0.05）。

圖2 術中eCAP測試Slope值Fig.2 Slope value of eCAP tests during operation Red，WS:Waardenburg Syndrome patients,Blue，NS:Non-syndromic patients.*P＜0.05,**P＜0.01

圖3 術中eCAP測試Threshold值Fig.3 Threshold value of intraoperative eCAP tests Red，WS:Waardenburg Syndrome patients.Blue，NS:Non-syndromic patients.*P＜0.05,**P＜0.01

3.2 術后調機數(shù)據(jù)分析

術后4年的調機數(shù)據(jù)顯示，兩組患者阻抗并無顯著差異，WS患者T值高于NS患者，DR值低于NS患者，差異具有統(tǒng)計學意義，但C值無顯著差異（圖4）。單因素方差分析結果顯示，術后時間僅對DR值有影響，T值及C值均不隨術后時間變化，且兩組患者均為第3、4年明顯高于第1、2年。

圖4 術后調機數(shù)據(jù)Fig.4 Mapping data at 1-4 years postoperatively WS:Waardenburg Syndrome patients,NS:Non-syndromic patients.*P＜0.05,**P＜0.01

3 討論

Waardenburg綜合征是一種常染色體遺傳性疾病 ，其 致 病 基 因 PAX3、MITF、EDN3、EDNRB、SOX10和SNAI2均與神經(jīng)嵴細胞的遷徙及分化密切相關[11]。目前針對重度和極重度感音神經(jīng)性耳聾的治療，人工耳蝸植入（Cochlear Implant,CI）是唯一有效的手段，盡管殘余螺旋神經(jīng)節(jié)細胞數(shù)量對CI效果的影響目前仍有爭論，一些研究發(fā)現(xiàn)殘余SGC更多，CI效果并沒有更好[12,13]。但聽神經(jīng)作為聽覺傳導通路的重要一環(huán)，其對于人工耳蝸植入效果的重要性不言而喻，而針對SGN對人工耳蝸植入效果影響的研究也是耳科學的熱點之一，Seyyedi研究[14]發(fā)現(xiàn)在雙側人工耳蝸植入患者中雙耳SGC數(shù)量與言語識別率呈明顯正相關。

eCAP是通過人工耳蝸電極對聽神經(jīng)進行電刺激并記錄到的聽神經(jīng)復合動作電位，已有大量研究證實eCAP的幅值增長函數(shù)slope值與SGC的數(shù)量及密度明顯正相關[10,15]，且其eCAP閾值越高，意味著聽神經(jīng)的功能也越差。Chen等[4]發(fā)現(xiàn)的MITF-M（-/-）耳聾榮昌豬出生后60天SGN數(shù)量顯著減少，通常認為豬的性成熟年齡在6個月左右，人為12歲，則其60天對應于人的4歲，故以4歲為界將患者分為早期植入組及晚期植入組。由于Waardenburg綜合征是一種較為罕見的疾病，患者數(shù)量較少，且其6個遺傳基因均與神經(jīng)嵴細胞的遷徙及分化相關，故本研究未對突變基因進行詳細分組研究。本研究結果顯示，WS患者術中eCAP測試Slope值明顯低于NS患者，表明WS患者SGN數(shù)量少于NS患者，且在4歲以上以上患者中，這種差異更明顯。WS患者中，4歲以上患者Slope值明顯低于4歲以下患者，且Slope值與手術時年齡呈明顯負相關，意味著WS患者SGC數(shù)量隨著年齡的增長逐漸減少，與Chen W[4]在MITF-M（-/-）耳聾榮昌豬上發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象相一致。術中eCAP的閾值同樣表明了SGC功能隨年齡增長而衰退的現(xiàn)象。WS患者的閾值明顯高于NS患者，且在大于4歲的患者中最為明顯，4歲以上的WS患者閾值同樣明顯高于4歲以下患者。NS組患者在不同年齡分組中則沒有顯著差異。

表3 術中eCAP測試Threshold值Table 3 Threshold value of eCAP tests during operation

由于術后調機C、T、DR值僅能在人類患者中進行配合測試，T值即為患者能聽到聲音的最小電刺激量，C值為感覺最舒適的電刺激量，DR則為兩者的差值。其與SGC數(shù)量的關系尚沒有相關研究，但C、T值均與eCAP的閾值呈正相關[16]，故調機C、T值一定程度上也可以反應SGC的數(shù)量或功能狀態(tài)。本研究結果示，WS病例組T值高于NS對照組，DR值則明顯低于NS患者，兩組患者C無顯著差異，意味著WS患者聽到聲音需要更大的刺激量。兩組患者T、C值在術后不同時間段并無顯著差異，僅DR值術后第3、4年顯著高于第1、2年，且兩組患者變化趨勢一致。盡管總體上兩組患者的刺激量存在差異，表明其SGC數(shù)量或功能有區(qū)別，但術后1-4年的調機數(shù)據(jù)T、C值無顯著差異，DR變化趨勢一致，預示植入人工耳蝸后SGC的數(shù)量或功能并無明顯變化。但造成兩組患者DR值在術后第3、4年顯著升高的原因卻不同，WS患者是由于C值的逐漸升高、T值相對穩(wěn)定，而NS患者則是由于T值的逐漸下降、C值相對穩(wěn)定。語前聾患兒開機后1年內T值逐漸下降，患者在適應電聲刺激后，較低的電刺激量即可獲得更好的聽力[17]，這與NS組患者術后1-4年T值的變化相一致。WS患者T值沒有下降趨勢，反而C值逐漸升高，意味著其獲得舒適聽力需更高的電刺激量，盡管其變化在統(tǒng)計學上無顯著差異，可能和術后隨訪的時間不夠長有關，增加隨訪時間也許能發(fā)現(xiàn)更顯著的差異。

以上結果表明，WS患者的SGC數(shù)量隨著年齡的增長逐漸下降，且人工耳蝸植入后4年其電刺激量逐漸增加，可能電刺激維持或減緩了SGC的進一步衰退，而這需要更多隨訪數(shù)據(jù)進一步證實。

影響耳蝸植入效果的因素有植入年齡、耳聾年齡、術前輔助聽閾、殘余聽力、耳蝸使用時間、教育環(huán)境、交流方式以及智商等[18]。為了使WS患者有更好的植入效果，很多學者也在研究干細胞分化為毛細胞和螺旋神經(jīng)節(jié)細胞以恢復聽力，治療感音神經(jīng)性耳聾[19,20]。通過導入正常的基因或補充正常的基因表達相應的蛋白或因子治療遺傳性耳聾，可能使內耳的功能得以恢復[21,22]。電場似乎對干細胞的遷移有一定的影響[23]，且通過電場可同時進行基因的轉導[24]，那在進行人工耳蝸植入的同時導入干細胞和治療基因，利用人工耳蝸的電極產(chǎn)生的電場引導干細胞遷移和基因轉染，或許能產(chǎn)生更好的治療效果。這需要更多的研究來明確電子耳蝸的電場影響干細胞遷移的原理及趨向性，以及電場介導的轉染安全性及有效性。但目前無論是干細胞還是基因治療在應用到人體身上都面臨著諸多亟待解決的問題。

表4 術后1-4年調機數(shù)據(jù)Table 4 Mapping data at 1-4 years postoperatively