耳蝸帶狀突觸損傷與隱性聽力損失研究進(jìn)展

陳迪琰 倪玉蘇

(復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院耳鼻喉科 上海 200031)

隱性聽力損失(hidden hearing loss, HHL)是一種特殊的感音神經(jīng)性聾。HHL患者常規(guī)純音聽力測(cè)試顯示聽閾正常，但存在一定程度的閾上聽覺(jué)感知能力缺陷，即言語(yǔ)信息和時(shí)域編碼能力下降。這種情況在嘈雜環(huán)境中更明顯[1]，故常規(guī)的聽力檢測(cè)手段無(wú)法診斷HHL。目前HHL的診斷主要依靠一些客觀指標(biāo)[2-3]，包括：①聽性腦干反應(yīng)(auditory brainstem response，ABR)，Ⅰ波幅度在高聲強(qiáng)水平下降，波Ⅰ閾上幅值降低(高頻更明顯)、波Ⅰ閾上潛伏期和寬度增加；波Ⅴ的潛伏期延長(zhǎng)。②頻率跟隨反應(yīng)的水平降低，表示神經(jīng)元對(duì)于聲刺激的反應(yīng)同步化活動(dòng)降低。③耳蝸電圖，總和電位與動(dòng)作電位的比值明顯升高。最近有報(bào)道[4]雙耳聽覺(jué)察知測(cè)試可能對(duì)隱性聽力損失的診斷有幫助。雙耳聽覺(jué)在人們進(jìn)行聲源定位、噪聲環(huán)境中聆聽及多人對(duì)話等場(chǎng)景中均扮演著重要角色。隱性聽力損失的患者多有雙耳聽覺(jué)處理障礙。

根據(jù)該病的聽力學(xué)特征,有研究推測(cè)其發(fā)病部位可能位于內(nèi)毛細(xì)胞與聽神經(jīng)纖維之間的突觸、螺旋神經(jīng)節(jié)樹突棘末梢、螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突、螺旋神經(jīng)元胞體、聽神經(jīng)髓鞘、聽覺(jué)神經(jīng)傳導(dǎo)通路。耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞和Ⅰ型傳入聽神經(jīng)纖維之間突觸的損傷獲得越來(lái)越多的關(guān)注。哺乳動(dòng)物的耳蝸帶狀突觸只有有限的自發(fā)再生能力，因此促進(jìn)內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸重建與再生，是治療HHL的理想途徑之一。本綜述對(duì)近幾年的相關(guān)研究進(jìn)行歸納。

1 帶狀突觸的結(jié)構(gòu)和功能

帶狀突觸是聲音信號(hào)傳導(dǎo)和釋放的重要節(jié)點(diǎn)，在聽覺(jué)形成和聽力損傷過(guò)程中起著不可替代的作用。內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸形態(tài)多樣，可表現(xiàn)出球形、橢圓形和棒狀結(jié)構(gòu)。與內(nèi)毛細(xì)胞相連的突觸前結(jié)構(gòu)，是由突觸前的局部膜增厚特化形成的。在此增厚的膜中心有一個(gè)球狀/桿狀的電子致密小體，其周圍由透明狀單層突觸小泡所包圍。位于神經(jīng)末梢的突觸后結(jié)構(gòu)是由突觸后膜增厚形成并具有高電子密度的結(jié)構(gòu)。

帶狀突觸的突觸前膜具有多種蛋白結(jié)構(gòu)，但是RIBEYE是突觸前膜上目前所知的唯一骨架蛋白[5]，因此它也成了免疫學(xué)上標(biāo)記的特異性靶點(diǎn)。RIBEYE的A區(qū)域?yàn)楦缓彼岬腘-末端，與C-末端結(jié)合蛋白2具有基因同源性，是帶狀突觸所特有的結(jié)構(gòu)。RIBEYE的B區(qū)域與C-末端結(jié)合蛋白1相關(guān)[6]。C-末端結(jié)合蛋白1和C-末端結(jié)合蛋白2與RIBEYE B區(qū)域連接至位于帶狀突觸活性區(qū)域的胞質(zhì)蛋白Bassoon上[7]。Bassoon是位于帶狀突觸活性區(qū)域的細(xì)胞基質(zhì)大分子物質(zhì)，很有可能與活性區(qū)域上帶狀結(jié)構(gòu)的錨定作用有關(guān)。在內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸上還含有一個(gè)由OTOF基因最長(zhǎng)亞型編碼的跨膜蛋白——耳畸蛋白，它是帶狀突觸信號(hào)釋放所必需的結(jié)構(gòu)成分，在毛細(xì)胞中充當(dāng)著鈣離子傳感器的角色。在突觸后膜上帶有一個(gè)較大的谷氨酸受體池，目前認(rèn)為聽覺(jué)神經(jīng)元對(duì)聲音信息的傳遞主要通過(guò)突觸前神經(jīng)遞質(zhì)釋放機(jī)制，谷氨酸受體池內(nèi)含有大量的谷氨酸受體[8]，確保突觸受體數(shù)量及類型快速轉(zhuǎn)換，避免受體發(fā)生飽和，達(dá)到維持受體動(dòng)態(tài)平衡的作用。這也使帶狀突觸能夠快速、準(zhǔn)確地傳遞不同頻率、強(qiáng)度的聲音信號(hào)刺激。

2 發(fā)病機(jī)制

有研究表明，在急性噪聲損傷、某些毒性物質(zhì)代謝性疾病(缺氧、高膽紅素血癥)、免疫性疾病和感染性疾病中，在內(nèi)毛細(xì)胞的數(shù)量未發(fā)生改變時(shí)，內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸的數(shù)量已經(jīng)發(fā)生變化。這個(gè)發(fā)現(xiàn)也啟發(fā)出了一系列的研究，也有越來(lái)越多的涉及耳蝸突觸病變的原因和分子層面機(jī)制的詳細(xì)研究。

2.1 遺傳性因素DFNB9被發(fā)現(xiàn)與感音神經(jīng)性聾相關(guān)。DFNB9主要編碼OTOF。耳畸蛋白在小鼠耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞中高度表達(dá)，但在外毛細(xì)胞中低表達(dá)。它是耳蝸帶狀突觸的一個(gè)跨膜蛋白，對(duì)于內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸囊泡的胞吐作用和神經(jīng)遞質(zhì)釋放十分重要。它的功能類似于鈣離子感受器[9]，能夠觸發(fā)突觸囊泡膜與突觸前膜融合。最近，OTOF被認(rèn)為與HHL密切相關(guān)。有研究對(duì)OTOF-/-小鼠進(jìn)行ABR檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)Ⅰ波幅度降低。電鏡下發(fā)現(xiàn)OTOF-/-小鼠的帶狀突觸形態(tài)正常，但內(nèi)毛細(xì)胞突觸囊泡胞外轉(zhuǎn)運(yùn)完全停止[9]。由OTOF突變引起的聽神經(jīng)病變很可能在突觸前。遺傳性因素所導(dǎo)致的相關(guān)分子層面的機(jī)制包括谷氨酸攝取障礙、鈣內(nèi)流缺陷[7]等。

2.2 獲得性因素 噪聲導(dǎo)致的突觸損傷主要表現(xiàn)為：①興奮性毒性突觸損傷引起噪聲誘發(fā)的暫時(shí)性聽力損失；②隨后的聽神經(jīng)退行性變。暫時(shí)性閾移是指一過(guò)性聽力下降，主要由較低噪聲水平下持續(xù)暴露而致[10-12]。當(dāng)暫時(shí)性閾移伴有耳蝸突觸病理改變時(shí)，ABR Ⅰ波(表示螺旋神經(jīng)節(jié)形成的復(fù)合動(dòng)作電位)幅度的下降，提示可能有突觸功能紊亂。有研究[11]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)毛細(xì)胞中與高閾值、低自發(fā)放電頻率的聽神經(jīng)纖維連接的特定帶狀突觸的損傷和喪失是主要原因。然而，在沒(méi)有耳蝸突觸改變的情況下，暫時(shí)性閾移可能是由于外毛細(xì)胞靜纖毛層與蓋膜之間的解偶聯(lián)、代謝失調(diào)(ATP耗竭和氧化應(yīng)激)、內(nèi)毛細(xì)胞下傳入神經(jīng)末端的腫脹、傳導(dǎo)阻滯[13-15]或其他可逆性損傷。

某些毒性物質(zhì)代謝性疾病以及耳毒性藥物也可以導(dǎo)致帶狀突觸的損傷。氨基糖苷類抗生素耳毒性與內(nèi)淋巴中藥物水平相關(guān)。在正常耳蝸中，帶狀突觸聚集在內(nèi)毛細(xì)胞的基底部，并且多成對(duì)出現(xiàn)。氨基糖苷類抗生素?fù)p傷后，帶狀突觸由內(nèi)毛細(xì)胞基底部向核周方向移動(dòng)，同時(shí)還觀察到大量突觸對(duì)的解離。低劑量慶大霉素可能會(huì)使帶狀突觸相關(guān)蛋白——RIBEYE、耳畸蛋白[16]合成障礙從而影響帶狀突觸的可塑性，以及帶狀突觸的神經(jīng)遞質(zhì)釋放模式。毒毛花苷(哇巴因)也證實(shí)具有耳毒性[16]。在小鼠體內(nèi)通過(guò)耳蝸圓窗膜給毒毛花苷，可以選擇性地破壞Ⅰ型螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。毒毛花苷損傷后，出現(xiàn)解離的突觸對(duì)，并且這些解離的突觸對(duì)主要聚集在內(nèi)毛細(xì)胞靠近核周的部位，這與氨基糖苷類抗生素的損傷特點(diǎn)很類似。

在臨床病例中，老年性聾的臨床表現(xiàn)常不單一。有部分患者發(fā)現(xiàn)言語(yǔ)分辨能力降低，通常雖聽見聲音，但分辨困難，理解能力下降。這一癥狀開始僅出現(xiàn)在公共場(chǎng)合很多人同時(shí)談話時(shí)，但癥狀逐漸加重后，可引起與他人交談困難，逐漸不愿講話，孤獨(dú)。耳蝸組織病理檢查發(fā)現(xiàn)，不僅有耳蝸底轉(zhuǎn)的內(nèi)、外毛細(xì)胞彌漫性減少和繼發(fā)神經(jīng)元減少，還發(fā)現(xiàn)耳蝸?lái)敳恐修D(zhuǎn)到頂轉(zhuǎn)選擇性外毛細(xì)胞、螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞減少[17]，常伴神經(jīng)脫髓鞘、純音聽力下降。同樣，大量研究[12, 17]也發(fā)現(xiàn)小鼠的帶狀突觸數(shù)量在衰老過(guò)程中有顯著變化。

目前還不清楚噪聲、老化和藥物介導(dǎo)的突觸損傷分子機(jī)制是否相同。已有大量涉及突觸損傷分子層面的研究，討論最多的是谷氨酸興奮性毒性和鈣離子信號(hào)傳導(dǎo)途徑。 谷氨酸興奮性毒性很可能是導(dǎo)致突觸損傷或繼發(fā)神經(jīng)變性的病理基礎(chǔ)。突觸間隙內(nèi)谷氨酸大量積聚，可能會(huì)造成突觸以及聽神經(jīng)變性，導(dǎo)致突觸功能失調(diào)和聽神經(jīng)末梢損傷[15, 18]。在電鏡下觀察螺旋神經(jīng)節(jié)末端，發(fā)現(xiàn)在噪聲暴露后24 h內(nèi)大量鈣、鈉和鉀離子流入，這會(huì)導(dǎo)致聽覺(jué)傳入神經(jīng)纖維樹突末端過(guò)度興奮性腫脹，并最終導(dǎo)致突觸后膜結(jié)構(gòu)損壞[15, 18]。最近的研究[14-15]表明T型鈣離子通道在噪聲誘導(dǎo)的聽力損傷中發(fā)揮重要作用。 細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的鈣離子大量釋放，進(jìn)一步提升游離水平。內(nèi)毛細(xì)胞增加的鈣離子會(huì)導(dǎo)致內(nèi)毛細(xì)胞突觸前膜釋放出更多的谷氨酸，從而損傷突觸后結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，胞質(zhì)中還會(huì)出現(xiàn)活性氧積聚和下游鈣離子依賴途徑的激活， 最終激活線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和壞死[15]。此外，游離鈣離子可以調(diào)節(jié)絲裂原活化蛋白激酶和其他介導(dǎo)細(xì)胞應(yīng)激的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)的活性。

3 重建與再生

耳蝸帶狀突觸只有有限的自發(fā)再生能力[19]。 最近有很多因子和信號(hào)通路已被發(fā)現(xiàn)在促進(jìn)突觸重建和再生中發(fā)揮作用。

神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子包括神經(jīng)生長(zhǎng)因子、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-4/5。在新生哺乳動(dòng)物的內(nèi)耳中，敲除腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子或神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3分別導(dǎo)致前庭和內(nèi)耳的帶狀突觸損傷，造成前庭功能障礙和聽力損失。在耳毒性藥物損害之后，加入腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3可促進(jìn)突觸的重建和標(biāo)記。并且神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3比腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)帶狀突觸的再生更為重要。有實(shí)驗(yàn)研究，加入抗神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3抗體后，螺旋神經(jīng)節(jié)和內(nèi)毛細(xì)胞之間的突觸損傷后重建受到抑制，但加入抗腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的抗體對(duì)此影響不大[20]。因此，圓窗注射神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子-3可能成為突觸損傷保護(hù)的一個(gè)理想方案。膠質(zhì)細(xì)胞系衍生的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)突觸的損傷也有一定的保護(hù)作用[21]，這種作用呈劑量依賴性。這種作用可能是通過(guò)調(diào)節(jié)鈣離子信號(hào)傳導(dǎo)，甚至減少自由基的產(chǎn)生來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

最近有很多其他因子和蛋白被證實(shí)對(duì)突觸具有損傷保護(hù)以及促再生作用：WW結(jié)合蛋白為雌激素受體和孕激素受體轉(zhuǎn)錄共激活因子。據(jù)研究報(bào)道，它可以通過(guò)調(diào)控雌激素受體信號(hào)通路來(lái)預(yù)防甚至逆轉(zhuǎn)進(jìn)行性聽力損失[18]，而雌激素受體信號(hào)通路對(duì)于突觸損傷有重要意義。成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-22可以促進(jìn)突觸前神經(jīng)末梢的分化,這對(duì)慶大霉素所致的突觸損傷具有保護(hù)作用[22]。支持細(xì)胞表達(dá)的巨噬細(xì)胞游走抑制因子對(duì)螺旋神經(jīng)元的發(fā)育至關(guān)重要，對(duì)于正常聽力的維持也是必不可少的[23]。這些細(xì)胞因子之間的作用網(wǎng)絡(luò)仍待進(jìn)一步探究。其調(diào)節(jié)內(nèi)耳發(fā)育和神經(jīng)支配的分子機(jī)制需要進(jìn)一步闡明,可能在損傷保護(hù)和促進(jìn)再生中發(fā)揮作用。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2抑制劑kenpaullone對(duì)于預(yù)防低分貝噪聲所致的隱性聽力損失可能更有效，但確切機(jī)制仍不清楚[24]。特異性谷氨酸受體拮抗劑能夠減輕內(nèi)耳突觸的損傷，如α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸/海人酸或N-甲基-D-天冬氨酸受體阻滯劑如犬尿胺酸和DNQX、MK-801可以減少螺旋神經(jīng)元樹突的損傷[25]，這種作用是通過(guò)調(diào)節(jié)谷氨酸的釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4 結(jié)語(yǔ)和展望

耳蝸突觸病早期常與聽神經(jīng)病一起被提及，為聽神經(jīng)病譜系障礙的一個(gè)亞型。聽神經(jīng)病譜系障礙病變部位和隱性聽力損失的病變部位也有很多相似之處。兩者的主要區(qū)別在于：①發(fā)病特點(diǎn)不同。聽神經(jīng)病譜系障礙多由遺傳性因素所致，嬰兒期和青少年期發(fā)??；隱性聽力損失多由后天獲得性因素所致，發(fā)病年齡可能更多元化。②臨床特征不同。聽神經(jīng)病譜系障礙表現(xiàn)為耳聲發(fā)射和(或)耳蝸微音電位正常而ABR缺失或嚴(yán)重異常；而隱性聽力損失常規(guī)頻率純音測(cè)聽閾值正常，臨床表現(xiàn)輕微?？赡茉趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)或影像學(xué)、尸檢未得到確切外周病變部位的證據(jù)時(shí)，就可出現(xiàn)隱性聽力損失的臨床癥狀。不排除有部分隱性聽力損失未接受及時(shí)的診斷和治療，會(huì)進(jìn)展為聽神經(jīng)病譜系障礙，但目前仍無(wú)充分證據(jù)支持隱性聽力損失是聽神經(jīng)病譜系障礙的早期表現(xiàn)。

總的來(lái)說(shuō)，隱性聽力損失目前還處于科研探索階段。隱性聽力損失的致病機(jī)制研究不斷深入拓展，將對(duì)其診斷和治療具有重大意義。促進(jìn)帶狀突觸的再生或許是隱性聽力缺失一個(gè)很有前景的治療方向，不僅包括促進(jìn)帶狀突觸的功能恢復(fù)正常，還要保證傳入神經(jīng)纖維對(duì)毛細(xì)胞的重新支配，以及新形成的突觸后結(jié)構(gòu)具有正常的生理、生化特性。