噪聲性聾發(fā)生機(jī)制及藥物防治研究進(jìn)展

石磊 朱玉華 于寧 楊仕明

聽力損失是當(dāng)今世界最大的致殘?jiān)蛑唬绊懭澜缂s1/6人口，其中20%由噪聲暴露導(dǎo)致[1]。長時(shí)間或反復(fù)暴露于85 dB以上噪聲環(huán)境會(huì)導(dǎo)致明顯的聽力下降，在內(nèi)耳組織病理方面，噪聲性耳聾（noise-induced hearing loss，NIHL）的損傷最初局限于毛細(xì)胞，隨損傷加重逐漸波及突觸、螺旋神經(jīng)節(jié)等結(jié)構(gòu)；在聽力學(xué)方面，第一個(gè)跡象通常是聽力圖在3、4、6 kHz處出現(xiàn)切跡，并隨損傷加重向低頻或高頻擴(kuò)展。NIHL損傷急性期聽力下降包含可恢復(fù)至正常聽力閾值的暫時(shí)性域移（temporary threshold shift，TTS）和不能恢復(fù)的永久性域移（permanent threshold shift，PTS），PTS是聽力殘疾的主要原因。最新研究證實(shí)低強(qiáng)度噪聲暴露后TTS的完全恢復(fù)并不意味聽覺系統(tǒng)完全恢復(fù)，仍會(huì)遺留帶狀突觸損傷和暫時(shí)性的聽神經(jīng)脫髓鞘變化，引起嘈雜環(huán)境中言語識(shí)別率下降，這種噪聲性聽力損失稱為隱性聽力損失(hidden hearing loss，HHL)[2]。本文針對(duì)近年NIHL的發(fā)病機(jī)制及防治藥物研究展開綜述。

1 噪聲性耳聾損傷機(jī)制研究

噪聲性聾的發(fā)生機(jī)制涉及機(jī)械損傷、代謝損傷、微循環(huán)障礙等諸多方面，本人從以下方面對(duì)NIHL機(jī)制進(jìn)行闡述。

1.1 機(jī)械損傷

聲波作為一種機(jī)械波，除了導(dǎo)致鼓膜破裂、聽小骨斷裂移位、鼓室內(nèi)出血等中耳損傷外，還可通過基底膜的過度偏移對(duì)位于其上的corti器及相鄰組織細(xì)胞施加很大的剪切應(yīng)力，引起內(nèi)耳一系列損傷，包括纖毛的倒伏脫落、毛細(xì)胞胞體損傷以及與神經(jīng)纖維間突觸的離斷等，毛細(xì)胞損傷又以第三排外毛細(xì)胞最重，越靠近蝸軸損傷越輕[3]；此外，機(jī)械損傷還會(huì)造成毛細(xì)胞與其周圍支持細(xì)胞或相鄰毛細(xì)胞間細(xì)胞連接的破壞，例如第三排外毛細(xì)胞與Deiters細(xì)胞間縫隙變大[4]；損傷嚴(yán)重者甚至造成毛細(xì)胞及支持細(xì)胞的大量缺失，致使Corti器整體結(jié)構(gòu)坍塌、上皮化；更高強(qiáng)度的脈沖噪聲還會(huì)引起前庭膜、網(wǎng)狀板及基底膜撕裂，造成內(nèi)外淋巴液混合，使得毛細(xì)胞因外環(huán)境改變而凋亡[5]。目前認(rèn)為機(jī)械損傷無常規(guī)藥物可預(yù)防，但可嘗試導(dǎo)入基因及干細(xì)胞進(jìn)行治療。

1.2 代謝損傷

代謝損傷由細(xì)胞呼吸或細(xì)胞內(nèi)外離子濃度改變導(dǎo)致細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失衡所致，包括以下幾方面。

1.2.1 活性氧（reactive oxygen species，ROS） 噪音暴露后的早期耳蝸即會(huì)產(chǎn)生較高濃度的ROS，包括：超氧自由基（O2。-），羥基自由基（。HO），單線態(tài)氧（1O2）和非自由基過氧化氫（H2O2），其中以。HO破壞力最強(qiáng)[6]。目前認(rèn)為引起內(nèi)耳損傷的ROS主要來源于線粒體，噪聲暴露后線粒體有氧呼吸增加，ROS作為氧化磷酸化的副產(chǎn)物不斷積累[7]。進(jìn)一步與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)如DNA、蛋白質(zhì)、細(xì)胞表面受體和膜脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響細(xì)胞各項(xiàng)生理活動(dòng)[8]，此外，ROS誘導(dǎo)產(chǎn)生的脂質(zhì)過氧化物（如異前列腺素等）亦會(huì)引起毛細(xì)胞凋亡，并可進(jìn)一步加劇ROS的產(chǎn)生[9]，ROS還會(huì)促進(jìn)IL-6與TNF-a等促炎因子的產(chǎn)生，造成內(nèi)耳細(xì)胞凋亡[10]。綜上，目前認(rèn)為ROS是噪聲暴露后耳蝸損傷的關(guān)鍵因素。

1.2.2 鈣超載 噪聲暴露后毛細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+含量會(huì)異常增多并引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙，目前認(rèn)為胞內(nèi)Ca2+濃度增加主要有胞內(nèi)鈣庫釋放和胞外Ca2+通過離子通道進(jìn)入胞內(nèi)兩種途徑，毛細(xì)胞胞內(nèi)鈣庫已證實(shí)有IP3敏感鈣庫和ryanodine鈣庫兩種，跨膜鈣離子通道目前僅發(fā)現(xiàn)L型鈣通道，但牛蛙球囊毛細(xì)胞中證實(shí)還存在類似于N型的鈣通道[11]，提示聽毛細(xì)胞可能也存在第二種鈣離子通道，但近年并未出現(xiàn)相關(guān)報(bào)道。噪聲暴露后胞內(nèi)過高的鈣離子水平會(huì)影響線粒體ATP合成繼而引起毛細(xì)胞供能不足、ROS大量生成，并激活磷脂酶、蛋白激酶和核酸內(nèi)切酶，引起毛細(xì)胞凋亡或壞死[12]。內(nèi)毛細(xì)胞中Ca2+濃度增加還會(huì)刺激谷氨酸遞質(zhì)過度釋放，導(dǎo)致內(nèi)毛細(xì)胞突觸損傷及神經(jīng)末梢腫脹[13]，這也是HHL機(jī)制之一。目前，已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)L型鈣通道的拮抗劑可對(duì)NIHL起到治療作用，這也從防治角度證實(shí)鈣超載是引起NIHL的重要機(jī)制之一。

1.2.3 谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)障礙的谷氨酸興奮毒性學(xué)說 谷氨酸是聽覺傳入神經(jīng)系統(tǒng)的重要遞質(zhì)，釋放入突觸間隙的谷氨酸通過谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)機(jī)制被內(nèi)毛細(xì)胞重新攝取。噪聲暴露會(huì)引起谷氨酸大量釋放，超過谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)的再攝取能力，具有興奮性毒性的谷氨酸在突觸間隙大量堆積，引起內(nèi)毛細(xì)胞水腫、空泡樣變，并導(dǎo)致鈣超載，引起線粒體功能障礙[12]，引發(fā)毛細(xì)胞急性損傷。

1.2.4 炎癥介質(zhì)與趨化因子 噪聲暴露會(huì)引起耳蝸內(nèi)細(xì)胞釋放大量炎性介質(zhì)及趨化因子，募集內(nèi)淋巴液及循環(huán)系統(tǒng)中的炎細(xì)胞，激活耳蝸內(nèi)細(xì)胞的炎癥因子瀑布反應(yīng)[14]，引起細(xì)胞凋亡。最近研究發(fā)現(xiàn)，噪聲暴露可引起耳蝸內(nèi)炎癥因子IL-1?與TNF-a的升高，進(jìn)而激活caspase-1依賴的細(xì)胞凋亡通路[15]。另有研究證實(shí)，在小型豬NIHL模型中，噪聲暴露可激活耳蝸內(nèi)NLRP3受體介導(dǎo)的炎癥復(fù)合體，并通過caspase-1活化IL-1β、IL-18，間接促進(jìn)TNF-α等炎癥因子上調(diào)，加劇耳蝸內(nèi)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致耳蝸內(nèi)重要結(jié)構(gòu)損傷[16]。

1.3 微循環(huán)障礙學(xué)說

耳蝸微循環(huán)收縮及血流量的減少是造成耳蝸損害的另一個(gè)主要原因。研究證實(shí)，噪聲暴露引起耳蝸微循環(huán)痙攣收縮，造成血管阻力增加、血流速度減緩、耳蝸內(nèi)局部缺氧狀態(tài)形成[17]，而耳蝸缺氧會(huì)進(jìn)一步上調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子的表達(dá)，引起血管壁的損傷，使得血管外膜細(xì)胞失去與血管內(nèi)皮細(xì)胞的緊密連接，毛細(xì)血管通透性增加[18]，易于炎細(xì)胞聚集并引起組織水腫。此外，噪聲暴露還可引起舒血管物質(zhì)環(huán)氧化酶（PGE2）的下調(diào)[19]，進(jìn)一步加劇耳蝸缺血缺氧狀態(tài)，破壞內(nèi)耳穩(wěn)態(tài)，引起內(nèi)耳功能障礙。

2 防治藥物研究進(jìn)展

噪聲性聾的藥物防治始終是耳科學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，目前實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)具有防治作用的藥物主要有天然提取物、無機(jī)小分子、有機(jī)大分子、氣體替代治療、基因與干細(xì)胞治療等，現(xiàn)根據(jù)其作用機(jī)制分類綜述如下。

2.1 天然提取物

天然提取物類藥物大部分為植物提取物。其中銀杏葉提取物與葛根素已廣泛應(yīng)用于耳科治療，姜黃素、黃芪已開發(fā)出高生物利用度提取物以提高治療效果。但這類藥物中大多數(shù)并未確定具體有效成分及防治機(jī)制，毒副作用亦有待進(jìn)一步驗(yàn)證，以下按具體防治機(jī)制分類綜述。

2.1.1 抗氧化應(yīng)激類提取物 該類藥物中，以銀杏葉提取物及姜黃素的研究最為成熟，銀杏葉提取物目前已大量應(yīng)用于耳科臨床。研究發(fā)現(xiàn)早期應(yīng)用銀杏葉提取物可有效降低體內(nèi)氧化應(yīng)激物質(zhì)總量，抑制耳蝸IL-1、IL-6、TNF-α和COX-2的表達(dá)，增加hsp-70和hsf-1的表達(dá)，可減少PTS約20 dB[20]；姜黃素可降低氧化損傷標(biāo)記物4-羥基壬烯醛含量，說明其具有較強(qiáng)的抗氧化作用，其高生物利用度的Theracurmin的防治效果更優(yōu)，可減少PTS約20 dB[21]；此外，NIHL防治藥物茶多酚亦被證實(shí)具有抗氧化作用，并可通過抑制caspase 9和caspase 3的表達(dá)從而減少毛細(xì)胞損傷[22]，但其并未在臨床上應(yīng)用，也未進(jìn)行深入開發(fā)。

2.1.2 其他非抗氧化應(yīng)激類提取物 天然提取物類藥物中依靠非抗氧化應(yīng)激發(fā)揮作用的藥物較少，目前僅有葛根素和黃芪提取物。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，葛根素能顯著減弱耳蝸核中PKCγ的表達(dá)的增加，增加噪聲暴露后GABABR1和GABABR2的表達(dá)，最終可降低PTS約20 dB[23]。黃芪提取物在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)可抑制耳蝸血管紋中縫隙連接蛋白（Cx26）的下調(diào)而發(fā)揮防治作用[24]，其有效成分已確定為黃芩素，30 mg/kg的黃芩素可有效降低PTS約30 dB，效果優(yōu)于黃芪提取物[25]，并已開發(fā)出提高黃芩素提取率的方法，比較而言，黃芩素的治療效果及應(yīng)用研究進(jìn)度好于葛根素。

2.2 有機(jī)小分子藥物

目前對(duì)NIHL具有防治作用的有機(jī)小分子藥物大部分是已經(jīng)應(yīng)用于其他臨床學(xué)科并被證實(shí)具有抗炎、抗氧化及舒張微循環(huán)等作用的藥物，這類藥物優(yōu)點(diǎn)是安全性已得到充分驗(yàn)證，但在NIHL中的防治效果、應(yīng)用劑量及給藥方式則需進(jìn)一步探索。

2.2.1 抗炎類有機(jī)小分子藥物 抗炎類藥物研究主要集中于類固醇激素，主要包括地塞米松及甲基強(qiáng)的松龍，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)激素藥物除具有普通抗炎作用外，還可在噪聲暴露后上調(diào)Mpz蛋白，并可調(diào)節(jié)噪聲暴露后耳蝸產(chǎn)生的免疫炎性反應(yīng)[26，27]，而且還與生物對(duì)噪聲損傷敏感性晝夜節(jié)律有關(guān)[28]，目前類固醇類藥物更多著重于給藥方式的研究，分為鼓室內(nèi)給藥和全身性給藥。研究證實(shí)，全身性給藥對(duì)corti器保護(hù)效果要好于鼓室內(nèi)給藥，而對(duì)突觸保護(hù)作用則是鼓室內(nèi)給藥更優(yōu)[29]，而且局部給藥副作用更小；其他學(xué)者發(fā)現(xiàn)，2-氯-6-環(huán)戊基腺苷和腺苷胺同源物作為腺苷受體激動(dòng)劑在噪聲聾防治中亦被證實(shí)具有抗炎作用，具有明顯的NIHL防治作用[30]，但該結(jié)果僅限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并未像類固醇類藥物一樣擁有廣泛的臨床證據(jù)。

2.2.2 抗氧化類有機(jī)小分子藥物 抗氧化應(yīng)激作為NIHL 防治最主要靶點(diǎn)機(jī)制，在有機(jī)小分子藥物中同樣占據(jù)主要地位，其中以N-乙酰半胱氨酸（n-acetylcysteine，NAC）、腺苷胺同源物和依達(dá)拉奉的應(yīng)用研究最為深入。研究發(fā)現(xiàn)NAC可直接清除ROS，并可提高細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽的含量[31]，更進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)NAC雖對(duì)急性期損傷沒有改善作用，但可降低PTS約10 dB且對(duì)高頻防護(hù)作用最為明顯[32]；腺苷胺同源物在證明藥物有效性的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)在噪聲暴露后24小時(shí)內(nèi)使用＞50 ug/kg的劑量最為有效，可降低PTS約21 dB，但靜脈給藥后的半衰期較短（5分鐘），證明腺苷胺同源物以劑量和時(shí)間依賴的方式減輕NIHL[33]，目前該藥物尚未進(jìn)行臨床試驗(yàn)，但在藥代動(dòng)力學(xué)等藥物基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方面是近年來有關(guān)NIHL防治的藥物中最為全面、深入的。依達(dá)拉奉目前作為抗氧化劑廣泛應(yīng)用于神經(jīng)內(nèi)科，研究發(fā)現(xiàn)靜脈注射或鼓室內(nèi)注射均可有效降低噪聲導(dǎo)致的聽力損失，但鼓室內(nèi)注射效果更好[34]。

2.2.3 改善微循環(huán)類有機(jī)小分子藥物 微循環(huán)改善類藥物廣泛應(yīng)用于腦卒中、突聾等疾病治療，微循環(huán)障礙作為NIHL損傷機(jī)制之一，亦有學(xué)者證實(shí)該類藥物對(duì)NIHL具有防治作用，其中臨床上主要用于鎮(zhèn)靜的右美托嘧啶，可有效改善噪聲暴露后耳蝸血流量的降低[35]；腺苷胺同源物亦被證實(shí)可通過改善耳蝸缺血而用于NIHL防治[30]。

2.2.4 其他有機(jī)小分子藥物 多慮平、丁酸鈉、他汀類藥物同樣具有NIHL防治作用，多慮平可通過抑制酸性鞘磷脂酶ASM/神經(jīng)酰胺的產(chǎn)生而抑制聽皮層紊亂進(jìn)而對(duì)NIHL起到預(yù)防作用[36]；丁酸鈉則是促進(jìn)噪聲暴露后毛細(xì)胞與Hensen細(xì)胞胞核中乙酰組蛋白-H3表達(dá)，抑制組蛋白脫乙酰酶-1、3-硝基酪氨酸的表達(dá)而發(fā)揮防治作用[37]。目前，他汀類藥物在NIHL治療中的效果尚有爭議，現(xiàn)有研究證實(shí)5 mg/kg的阿托伐他汀可減小噪聲暴露后DPOAE幅值的降低，但更高劑量則未顯示出治療效果[38]，而普伐他汀的應(yīng)用則未顯示出任何治療效果，所以，他汀類藥物的治療效果尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2.3 氫氣、高壓氧等氣體治療研究

氣體防治以其使用方便，可同時(shí)多人接受治療，防治效果佳而備受關(guān)注，現(xiàn)有研究表明多種氣體具有NIHL防治作用。

2.3.1 抗炎抗氧化類氣體 通過抗氧化應(yīng)激發(fā)揮作用的氣體主要包括氫氣和臭氧，氫氣以其分子量小、易于穿過迷路屏障和強(qiáng)還原性備受關(guān)注，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，氫氣可以降低內(nèi)耳氧化應(yīng)激水平及IL-1、IL-6、TNF-a、ICAM-1等炎癥因子的表達(dá)，并上調(diào)抗炎因子IL-10表達(dá)發(fā)揮防治作用[39]，目前氫氣治療有氫飽和生理鹽水和氫混合氣吸入兩種給藥方式，其中＞1%濃度氫混合氣吸入可有效減少PTS約15～20 dB[40]，相較而言，氫混合氣吸入具有更好的防治效果；另有學(xué)者證實(shí)，低濃度臭氧可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗氧化應(yīng)激物質(zhì)如谷胱甘肽等并提高組織中抗氧化應(yīng)激物質(zhì)的活性，減少線粒體產(chǎn)生的ROS而起到預(yù)防NIHL的作用[41]。此兩種藥物尚未進(jìn)行藥物臨床試驗(yàn)及其前序的半衰期、應(yīng)用劑量等基礎(chǔ)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

2.3.2 改善微循環(huán)類氣體 該類氣體包括高壓氧和硫化氫（H2S），其中高壓氧治療被證實(shí)可改善微循環(huán)障礙引起的內(nèi)耳缺氧狀，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高壓氧治療可降低噪聲暴露后DNA損傷及炎癥介質(zhì)形成，在噪聲暴露后第七天開始高壓氧治療可取得最佳治療效果，14天后再開始治療效果則不明顯[42]，上述研究說明高壓氧應(yīng)用具有明顯的應(yīng)用時(shí)間窗。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)H2S可通過緩解噪聲暴露后耳蝸微循環(huán)血管痙攣而發(fā)揮NIHL防治作用[43]，但并未有如高壓氧治療這般詳盡的應(yīng)用及臨床研究，且由于H2S具有生物毒性，故其應(yīng)用前景大為受限。

2.4 生物大分子藥物

生物大分子藥物在NIHL防治領(lǐng)域應(yīng)用較少，目前僅有促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）與神經(jīng)營養(yǎng)因子進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ACTH在高頻聽力下降為主的NIHL中治療效果略好于地塞米松[44]，并在一定程度上避免直接應(yīng)用類固醇類藥物的副作用，因此可能會(huì)成為激素治療的替代藥物。但由于ACTH可促進(jìn)類固醇激素的產(chǎn)生，故該實(shí)驗(yàn)中對(duì)動(dòng)物NIHL起防治作用的主要成分并不能確定為ACTH；另有研究證實(shí)神經(jīng)營養(yǎng)因子3（neurotrophin-3，NT-3）可有效減少帶狀突觸損傷及ABR波幅的降低[45]，故可用于治療HHL。

2.5 干細(xì)胞及基因治療研究

人類聽毛細(xì)胞無再生能力，而干細(xì)胞治療則有望彌補(bǔ)這一缺陷，并且corti器局限于膜迷路內(nèi)，并被內(nèi)、外淋巴液浸潤，這就使得基因載體易于擴(kuò)散進(jìn)入靶細(xì)胞并長期表達(dá)，因此干細(xì)胞及基因治療NIHL擁有廣闊的前景，現(xiàn)有研究顯示，通過腺病毒載體導(dǎo)入NT-3基因后，內(nèi)毛細(xì)胞NT-3的高表達(dá)減少了噪聲暴露后CAP幅值降低和突觸丟失，顯示出對(duì)HHL的治療效果[46]；在干細(xì)胞治療方面，近年研究顯示將骨髓神經(jīng)組織定向干細(xì)胞（一種來源于骨髓組織的成體干細(xì)胞，擁有更強(qiáng)的神經(jīng)元定向分化潛力）注入內(nèi)耳后，可觀察到其向corti器的遷移并可有效降低噪聲暴露引起的PTS約25 dB[47]。目前受限于倫理及高效基因載體的缺乏，該領(lǐng)域研究受限較多，但隨著內(nèi)耳靶向的AAV-ie載體出現(xiàn)[48]，必將極大促進(jìn)基因治療在NIHL防治領(lǐng)域的應(yīng)用。

3 小結(jié)

在過去的研究中，NIHL機(jī)制和藥物防治研究取得了明顯進(jìn)展，更多與NIHL相關(guān)細(xì)胞因子及通路被揭示，大量NIHL防治藥物被發(fā)現(xiàn)。然而，HHL相關(guān)的防治藥物仍然缺乏，但HHL患者更為廣泛，潛在危害也更大，因而防治藥物的開發(fā)也就更為迫切；并且NIHL防治藥物的研發(fā)大多數(shù)局限于動(dòng)物模型，缺少給藥方式和給藥劑量以及進(jìn)一步隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的臨床研究，聯(lián)合用藥的研究則更為缺乏，所以NIHL的藥物防治研究仍需要更加深入的基礎(chǔ)及臨床應(yīng)用研究。