隱性聽力損失病因及致病機制研究進展

趙超越 楊金源 王秋權 邱士偉 黃莎莎 袁永一 戴樸

中國人民解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學中心耳鼻咽喉頭頸外科醫(yī)學部；國家耳鼻咽喉疾病臨床醫(yī)學研究中心解放軍耳鼻咽喉研究所；聾病教育部重點實驗室；聾病防治北京市重點實驗室（北京 100853）

與隱形聽力損失（Hidden Hearing Loss，HHL）相關的聽覺缺陷已在動物模型中得到證實，對小鼠的HHL研究表明，適度的噪聲暴露會導致暫時性閾移(Temporary Threshold Shifts，TTS),而不會導致毛細胞凋亡[1，2]。Kajawah 和 Liberman在實驗中觀察到對閾上聲刺激的響應幅度降低與耳蝸內毛細胞（Inner Hair cell,IHC）和聽神經(jīng)纖維(Auditory Nerve，AN)之間的突觸連接減少相關，進而引出了HHL這一概念[2]。最新研究結果表明包括脫髓鞘病變也可能是HHL病因[3]。本文旨在回顧當前關于HHL的病因與發(fā)病機制的相關研究，以期為后續(xù)相關的科學研究提供參考。

1 病因

1.1 噪聲暴露

噪聲性HHL的主要功能改變?yōu)橥挥|和（或）AN損傷后傳遞速度下降，剩余突觸和AN對聲音響應能力下降，導致聽覺系統(tǒng)編碼能力缺陷[4]。研究發(fā)現(xiàn)中等強度噪聲暴露產(chǎn)生的TTS可在幾天至幾周內恢復[5]，例如在小鼠實驗中100 dB SPL持續(xù)給噪聲2小時，這些TTS發(fā)生時沒有毛細胞損失。然而，即使在閾值恢復后，仍然存在ABR I波幅值降低，這與其AN同步化效應及傳導速度下降相一致。許多早期研究評估了持續(xù)噪聲對聽覺的影響，最近的一些研究表明，單次或短時間強脈沖噪聲暴露也可能導致人[5]或動物[6,7]的HHL。噪聲性HHL隨著其神經(jīng)反應性降低會改變閾上聲音編碼時效性及強度，并會影響在復雜聽覺環(huán)境中的聲音感知能力。后者已經(jīng)在動物實驗中得到了證實，如暴露于109 dB SPL倍頻噪聲環(huán)境后，導致TTS和ABR峰值及I波幅值的永久性降低，盡管其閾值可在兩周內恢復，大鼠的行為測聽表明其在背景噪聲中的聽力表現(xiàn)較差[8]。在人類個體中，與HHL相關的聽覺神經(jīng)編碼問題被認為會導致在嘈雜環(huán)境中言語識別力和理解力方面的缺陷[9]。而多項研究也證實了這一推測，表明經(jīng)歷過強噪聲暴露的個體盡管聽力閾值接近正常，但其在嘈雜環(huán)境中聽覺感知表現(xiàn)的更為困難[10，11]。Bharadwaj、Masood 使用多種檢測手段調查一組正常的成人受試者（21～39歲）聽覺靈敏度，以確定閾上聽覺編碼與復雜聽覺刺激感知之間的潛在關系。研究發(fā)現(xiàn)噪聲暴露史和幾種測量值之間并無顯著差異，但是良好的時域編碼功能與雙耳聆聽時序性緊密相關[12]。總之，這些研究進一步證實了個體超閾值聲音的神經(jīng)編碼準確性對于復雜聆聽環(huán)境中表現(xiàn)的重要性，并表明累積的噪聲暴露會降低這些能力。

1.2 年齡老化

隨著年齡的增長，一些老年個體即使8kHz聽閾正常也可能會出現(xiàn)噪聲環(huán)境中言語識別能力下降。此外，老年人群表現(xiàn)出的聲音時域編碼能力下降對噪聲環(huán)境中的語音感知很重要，甚至這種編碼能力的下降可能與聽力下降不相匹配[13]。而老化過程中ABR I波的幅值降低與聽神經(jīng)病變相一致可能是這種時域編碼能力缺陷的基礎[14]。

同樣的ABR I波幅值下降(＞50%)已在對小鼠長達一年的ABR閾值測量實驗中得到證實[15]。隨著小鼠年齡增加其聽閾也呈增長趨勢，這一變化既與耳蝸老化、外毛細胞損失有關，也與早期IHC突觸減少相關[16]。此外，Liberman、Kajawah等人研究報道，在16周小鼠中單次噪聲暴露導致TTS和HHL的個體，其老年性聾的進程也明顯加快，包括ABR閾值升高和外毛細胞（Outer Hair cell,OHC）損失。該數(shù)據(jù)表明，即使單次中等強度噪聲暴露史（TTS類型）也易于加快整個生命周期的聽力損失[17]。

1.3 周圍神經(jīng)病變

許多周圍神經(jīng)病變也可直接影響AN功能和螺旋神經(jīng)元（Spiral ganglion neurons，SGN）的存活[18]。與這些疾病相關的聽力損失通常被稱為“聽神經(jīng)病”，特征為外毛細胞功能正常伴隨ABR改變。盡管周圍神經(jīng)病變會對AN功能產(chǎn)生較大影響從而改變ABR閾值，也有一些患者表現(xiàn)出聽力正常，但有顯著的感知障礙，例如，格林-巴利綜合征 (Guillain-Barre syndrome，GBS)和 Charcot-Marie-Tooth(CMT)病。GBS是由施旺細胞的急性損傷引起的[19]，而在GBS患者罹患急性聽力損失后，雖然聽閾逐漸恢復，但ABR潛伏期持續(xù)增加，進一步證實了HHL的病因機制[20]。CMT是一種遺傳性進行性周圍神經(jīng)病變，可影響運動神經(jīng)和感覺神經(jīng)，并且具有遺傳異質性[21]。臨床工作中基于運動神經(jīng)傳導速度將CMT分類為脫髓鞘（1型）或軸突（2型）。許多CMT患者表現(xiàn)出典型的聽神經(jīng)病但其OHC功能正常為特征，聽覺靈敏度顯著降低，通常具有ABR潛伏期延長改變[22]。而對一組基因診斷為CMT1或CMT2的兒童的聽覺評估表明，盡管聽閾接近正常，但大多數(shù)病例表現(xiàn)出言語理解能力下降和時域編碼能力改變[23]。在CMT1小鼠模型中對聽覺功能的早期評估表明，AN髓鞘形成減少與HHL和聽覺靈敏度降低密切相關[24]。所以HHL很可能是CMT病理改變的一個組成部分，而AN脫髓鞘和SGN凋亡程度共同決定了在聽力測試中產(chǎn)生的閾值變化。

1.4 耳毒性藥物

高劑量的氨基糖苷類抗生素，如慶大霉素，會造成毛細胞毒性而引起聽覺閾值變化[25]。這種類型的暴露也已被證實會引起SGN末端樹突的急性腫脹[26]，而與噪聲暴露對IHC突觸的興奮毒性損傷[27]相似。Liu等報道，給小鼠全身低劑量慶大霉素兩周后會發(fā)生IHC突觸數(shù)量暫時性減少，在停藥后突觸數(shù)量可部分恢復[28]。Hong等人通過小鼠實驗發(fā)現(xiàn)，全身應用慶大霉素可導致IHC的突觸急性損失及ABR閾值輕度變化和I波幅值的大幅下降[29]。通過遺傳性耳聾基因芯片技術對患者進行常見耳聾易感基因篩查，早期發(fā)現(xiàn)常見的藥物易感性致聾基因，如線粒體12SrRNA基因等，有助于減少藥物性HHL[30]。耳毒性藥物如何引起HHL突觸損傷，目前其機制尚不明確。

2 發(fā)病機制

2.1 耳蝸突觸病變

HHL目前比較確切的機制是耳蝸帶狀突觸退化且不伴有毛細胞和SGN缺失。帶狀突觸位于IHC的基底部，帶狀突觸前包含神經(jīng)遞質囊泡和釋放裝置，突觸后區(qū)有AMPA(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid)谷氨酸受體[31]。Kajawah和Liberman在中等強度噪聲對小鼠影響的研究中首次提及了HHL與IHC-SGN突觸損失之間的關聯(lián)。中等強度噪聲暴露并沒有導致毛細胞損失，且聽覺閾值完全恢復，但通過客觀聽力學檢測發(fā)現(xiàn)ABR I波幅值及蝸窗處測得的復合動作電位都有降低，進而證實了聽神經(jīng)反應的永久性下降。通過RIBEYE/CtBP2免疫染色確定這種超閾值變化與高達50%的帶狀突觸損失相關。據(jù)推測，可能是谷氨酸介導的興奮毒性引發(fā)了突觸損傷和傳入神經(jīng)阻滯，在噪聲暴露后誘導SGN末端纖維腫脹[32]。

隨著噪聲強度越大，會導致與不同程度IHC損失相關的永久性閾移(Permanent Threshold Shift，PTS)，與TTS噪聲暴露相比，存活IHC的突觸數(shù)量下降幅度更大[33]。雖然噪聲導致小鼠TTS的證據(jù)支持永久性突觸損失[23]，但其它物種的大多數(shù)研究尚未報道噪聲對突觸完整性的長期影響。Shi等對小鼠強噪聲暴露以后的不同時間點評估表明，一些突觸在最初的損傷之后可能會進行修復[34]。

Eremenko等發(fā)現(xiàn)，在小鼠衰老過程中突觸損失與閾上聽覺反應降低之間存在很強的相關性，支持了突觸病是導致衰老的關鍵因素的觀點。且衰老小鼠SGN的丟失與突觸損失的發(fā)生率大致相同，僅在時間上有所延遲，表明突觸損失使神經(jīng)元易于退化[35]。與未暴露的小鼠相比，早期有噪聲暴露史導致耳蝸突觸病變的小鼠在生命晚期表現(xiàn)出的SGN損失更為嚴重，且發(fā)生在受影響的相同耳蝸區(qū)域。

Makara等人研究了來自不同年齡、毛細胞相對完整且沒有耳科疾病證據(jù)的大量人類耳蝸的SGN計數(shù)，結果表明，不同個體整個生命周期的SGN損失率相似[36]。另一項研究表明，具有相對完整IHC帶狀突觸和外周AN纖維但耳蝸的免疫染色表明存在漸進性傳入神經(jīng)阻滯的個體中，SGN損失率快于Makara等人的研究[37]。這些發(fā)現(xiàn)與在衰老小鼠中獲得的結果相似，表明人類的突觸病也可能使SGN易于退化。

2.2 脫髓鞘病變

施旺細胞對于維持AN髓鞘完整性、聽覺處理準確性至關重要，髓鞘形成缺陷與人類和動物模型系統(tǒng)的聽力損失有關。郎飛節(jié)是指有髓纖維髓鞘間斷處的特定區(qū)域，電壓門控鈉和鉀通道聚集在該區(qū)域，用于動作電位的產(chǎn)生和電信號的快速、同步傳導[38]。除了明顯影響AN時間處理的CMT1等脫髓鞘疾病外，HHL的其他危險因素（如噪聲和衰老）也可引起髓鞘功能障礙。大鼠的強噪聲暴露與AN周圍髓鞘變薄以及郎飛節(jié)的節(jié)旁髓鞘區(qū)域變化有關。這種噪聲水平能夠導致閾值偏移增加，但也觀察到了ABR峰值降低和I波潛伏期延長[39]。在一組人類顳骨樣本的AN中也檢測到與年齡相關的髓鞘堿性蛋白水平下降，這表明髓鞘丟失可能導致衰老人群中描述的時間處理異常，包括反應延遲和不同步的增加[40]。Wan和Coras認為[41]，暫時性脫髓鞘病變也會導致HHL。他們的研究表明，通過遺傳學手段在成年動物中消融施旺細胞導致AN髓鞘在一周內幾乎完全喪失。雖然這種損失確實不改變聽覺閾值，但閾上ABR I波幅值明顯下降，導致永久性HHL。與噪聲暴露產(chǎn)生的HHL相比，ABR波I潛伏期也因脫髓鞘而增加。

2.3 毛細胞功能障礙

最近的兩項研究表明，噪聲引起的毛細胞功能障礙也可導致HHL。Mulders，Chin等人報告，患有噪聲性HHL的豚鼠總和電位(Summating Potential，SP)振幅持續(xù)降低。由于SP來源于耳蝸毛細胞，故認為毛細胞電生理功能的長期持續(xù)變化可能導致HHL[42]。另一項針對53個人類個體的研究提出OHC功能障礙可能參與HHL。該小組報告了正常至輕度純音測聽閾值升高、DPOAE改變和噪聲環(huán)境中言語識別率下降之間的相關性。他們發(fā)現(xiàn)這些變量與CAP振幅沒有相關性?；谶@些觀察結果，外毛細胞缺失導致基底膜更廣泛區(qū)域的聲音偏轉，從而募集更多的聽神經(jīng)纖維并補償?shù)吐暭壪露伔糯笃鞴δ?，即CAP閾值，但是這個過程會導致暫時性聽覺敏感度改變并損害噪聲背景下的語言理解能力[43]。關于毛細胞功能障礙對HHL的影響還在進一步探索中。

3 結語

近年來HHL引起了聽覺研究人員和臨床醫(yī)生的廣泛關注，在許多情況下突觸病變甚至可以和HHL互換使用。本綜述試圖闡明除了耳蝸突觸病變之外的其他機制也可能導致HHL的發(fā)病機制。隨著HHL發(fā)病機制的不斷明晰，未來將考慮如何在人類受試者中研究HHL，并將影響HHL的診斷和治療，解析HHL的不同病因將允許臨床醫(yī)生確定需要處理的是聽覺通路的哪一部分，是突觸、髓鞘或毛細胞。HHL的細胞和分子機制進展提示，未來可以治療這種疾病的可能性。而目前的助聽器和人工耳蝸技術無法很好地補償HHL，這些技術主要解決聽覺閾值的缺陷。因此，尋找HHL的治療方法可能會對其他常見的聽力障礙產(chǎn)生推動作用。