噪聲性隱性聽(tīng)力損失的發(fā)病機(jī)制及干預(yù)研究進(jìn)展

楊紫荊 龔樹(shù)生

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科(北京 100050)

首都醫(yī)科大學(xué)耳聾疾病臨床診療與研究中心(北京 100050)

早在上個(gè)世紀(jì)，便有學(xué)者發(fā)現(xiàn)一些聽(tīng)閾正常人在復(fù)雜聽(tīng)覺(jué)環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)言語(yǔ)識(shí)別障礙。這種現(xiàn)象先后被定義為辨聽(tīng)能力損失、心因性聾、聽(tīng)覺(jué)功能障礙及King-Kopetzky綜合征等[1]。直到近年，Liberman等[2]才將這一現(xiàn)象明確為隱性聽(tīng)力損失（hidden hearing loss，HHL），即噪聲暴露后的聽(tīng)力閾值即使恢復(fù)正常，仍然會(huì)對(duì)向大腦傳遞聽(tīng)覺(jué)信息的神經(jīng)纖維造成不可逆性損傷。目前研究表明噪聲、老齡化、耳毒性藥物的使用是導(dǎo)致HHL的危險(xiǎn)因素[1，2]。隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，噪聲已成為日常生活中不可避免的潛在危害，世界衛(wèi)生組織報(bào)告指出由于過(guò)度的噪音傷害，全球有11億年輕人正面臨著聽(tīng)力損害風(fēng)險(xiǎn)[3]，因此HHL受到廣泛關(guān)注。目前針對(duì)噪聲性隱性聽(tīng)力損失（noise-induced hidden hearing loss，NIHHL）的研究已取得一些成果，本文將總結(jié)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，對(duì)其發(fā)病特點(diǎn)、機(jī)制及干預(yù)等進(jìn)行綜述，以期為臨床上早期診治提供參考依據(jù)。

1 NIHHL的特點(diǎn)

噪聲普遍存在于日常生產(chǎn)生活中，高強(qiáng)度噪聲引起的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)損害主要表現(xiàn)為4000-8000Hz的高頻聽(tīng)力下降甚至是耳聾[4]。從生理角度講，噪聲暴露后聽(tīng)覺(jué)靈敏度的變化是由耳蝸內(nèi)感覺(jué)毛細(xì)胞的功能狀態(tài)所決定[5]，而外毛細(xì)胞（outer hair cells，OHCs）對(duì)聲音的刺激比內(nèi)毛細(xì)胞（inner hair cells，IHCs）更敏感，因此通常認(rèn)為噪聲致聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)功能損害主要與OHCs的損傷或丟失相關(guān)。而近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，在中低強(qiáng)度噪聲環(huán)境中，IHCs與初級(jí)螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元（primary spiral ganglion neurons，SGNs）之間突觸的損傷比OHCs的丟失更早發(fā)生，直接導(dǎo)致SGNs退行性死亡[6-8]。由于這種耳蝸內(nèi)發(fā)生的早期損傷可能不會(huì)引起聽(tīng)力的永久性下降，臨床上使用以聽(tīng)閾為指標(biāo)的檢查手段也較難確診，因此這類患者通常難以被發(fā)現(xiàn)且無(wú)法獲得及時(shí)治療。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于HHL聽(tīng)力學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行多項(xiàng)研究，以期為其早期診斷制定判斷標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)去動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，無(wú)論噪聲頻率如何，感覺(jué)毛細(xì)胞損傷跡象最初都發(fā)生于耳蝸底端，即高頻音調(diào)感受區(qū)，只有當(dāng)損傷加重時(shí)，閾值才會(huì)在更接近暴露刺激的頻率上升高[9，10]，這與 Liberman 等[11]對(duì)有噪聲暴露史的大學(xué)生測(cè)聽(tīng)后的結(jié)果保持一致。Kai-Li等[12]研究發(fā)現(xiàn)，純音測(cè)聽(tīng)正常時(shí)，高頻氣導(dǎo)聽(tīng)閾升高，噪聲下言語(yǔ)識(shí)別力下降，畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射信噪比下降，耳蝸電圖總和電位與動(dòng)作電位（action potential，AP）的幅值比和面積比升高是NIHHL的早期特征。因此高頻測(cè)聽(tīng)、言語(yǔ)識(shí)別能力測(cè)試等聽(tīng)力學(xué)檢查是早期判斷NIHHL的重要手段，有利于防止噪聲的進(jìn)一步影響。

2 NIHHL發(fā)病機(jī)制

2.1 噪聲引起耳蝸周圍突觸的損傷和修復(fù)

哺乳動(dòng)物耳蝸IHCs與SGNs之間存在一種突觸形似紡錘形或橢球形，周圍被突觸囊泡包裹，因其特有的帶狀電子致密結(jié)構(gòu)，被稱為帶狀突觸（ribbon synapse，RS）。它附著于突觸前膜，在遭受刺激時(shí)，借由突觸囊泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)作用于突觸后膜的受體結(jié)構(gòu)（圖1）。這種突觸最早發(fā)現(xiàn)于視網(wǎng)膜中，可在明亮的光線下分解又在黑暗中重塑[13]，然而尚不清楚其在耳蝸中是否也存在這種動(dòng)態(tài)變化。在聽(tīng)力功能上，RS最顯著的特征是能夠?qū)λ矔r(shí)信號(hào)作出快速反應(yīng)，同時(shí)保持其對(duì)持續(xù)刺激的持久性反應(yīng)，這一過(guò)程依賴于神經(jīng)遞質(zhì)的快速釋放與補(bǔ)充[14]。目前研究表明，RS對(duì)噪聲敏感，它的損傷和修復(fù)可能是NIHHL形成的基礎(chǔ)[15]。

圖1 毛細(xì)胞帶狀突觸結(jié)構(gòu)示意圖。被囊泡包裹的突觸小體錨定于突觸前膜，借由突觸前膜的離子通道與突觸后膜的受體結(jié)構(gòu)形成分泌耦合，從而對(duì)聲音刺激進(jìn)行精確編碼。Fig.1 Diagram of ribbon synapses structure of hair cells.The synaptosomes wrapped by vesicles are anchored to the presynaptic membrane,and the ion channels of the presynaptic membrane form a secretory coupling with the receptor structure of the postsynaptic membrane,so as to accurately encode sound stimuli.

興奮性氨基酸谷氨酸被認(rèn)為是RS釋放的神經(jīng)遞質(zhì)[16]。突觸前膜上存在大量Ca2+通道，噪聲使其大量開(kāi)放并釋放過(guò)量谷氨酸，作用于突觸后膜谷氨酸特異性受體，促使Ca2+進(jìn)入感覺(jué)毛細(xì)胞，產(chǎn)生興奮性毒性并最終導(dǎo)致SGNs的損傷和死亡[17]，且免疫組織化學(xué)染色顯示SGNs的聽(tīng)神經(jīng)纖維末梢有不同程度的腫脹[18]。Felix等[19]認(rèn)為IHCs突觸的損傷是完全可逆的，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明噪聲暴露后一段時(shí)間突觸可出現(xiàn)自體修復(fù)[20]，但近年來(lái)多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度噪聲暴露可導(dǎo)致RS的永久性損傷，即使有部分修復(fù)可能，這種已修復(fù)的突觸聯(lián)系及所支配的SGNs也可能存在功能上的缺陷，影響人耳聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)信息處理能力[8，21，22]。

2.2 噪聲引起內(nèi)耳氧化性損傷

活性氧（(reactive oxygen species,ROS）是哺乳動(dòng)物線粒體產(chǎn)生的細(xì)胞代謝產(chǎn)物，可以作為信號(hào)分子參與許多生理過(guò)程，在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起著重要的作用[23]。自由基超氧化物、羥基自由基、單線態(tài)氧及非自由基過(guò)氧化氫是對(duì)細(xì)胞有破壞性的ROS[24，25]。噪聲暴露期間，聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞代謝活躍，線粒體電子傳遞鏈為提供能量過(guò)度負(fù)荷，導(dǎo)致有害性ROS在耳蝸內(nèi)大量形成，一方面造成DNA及蛋白質(zhì)等機(jī)體生物大分子的氧化損傷，另一方面激活細(xì)胞凋亡通路，引起毛細(xì)胞丟失從而影響聽(tīng)力[26]。

關(guān)于ROS介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑，早有研究證實(shí)ROS可通過(guò)激活caspase-3及鈣激活蛋白酶引起細(xì)胞凋亡。也有報(bào)道稱線粒體在生理缺氧條件下釋放H2O2，激活與應(yīng)激、損傷和凋亡有關(guān)的c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）通路，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Pirvola等[27]分別在體內(nèi)外研究了耳毒性藥物和強(qiáng)噪聲創(chuàng)傷后毛細(xì)胞凋亡機(jī)制，發(fā)現(xiàn)阻斷JNK通路可減輕噪聲暴露后豚鼠的聽(tīng)力損失，進(jìn)一步證實(shí)了JNK通路的激活可能是噪聲引起毛細(xì)胞凋亡的原因之一。王軍義等[28]通過(guò)構(gòu)建體外OHCs氧化損傷模型對(duì)其凋亡的分子機(jī)制進(jìn)一步分析，認(rèn)為P13K-AKT/PKB信號(hào)通路在氧化損傷毛細(xì)胞凋亡過(guò)程中最為重要，與其他多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如Wnt、Ras、ERK等互相交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。因此ROS誘導(dǎo)的毛細(xì)胞凋亡是多種信號(hào)通路共同作用的結(jié)果，針對(duì)其產(chǎn)生及作用的上下游分子，將是未來(lái)研究抗氧化劑保護(hù)內(nèi)耳免受噪聲影響的主要靶點(diǎn)。

有證據(jù)表明，噪聲暴露后，ROS早在毛細(xì)胞丟失前便有積累，與噪聲性聾的早期病變也就是隱匿性聽(tīng)力損失相關(guān)[29]。因此科研人員們測(cè)試了一些與活性氧反應(yīng)的藥物或清除劑來(lái)減少氧化應(yīng)激，顯著減弱了不同聲損傷模型中的噪聲性聾(noiseinduced hearing loss，NIHL)效應(yīng)，類似的證據(jù)在耳毒性藥物及年齡相關(guān)性聽(tīng)覺(jué)問(wèn)題中也有體現(xiàn)[30]。

2.3 其他可能的機(jī)制

在聽(tīng)覺(jué)傳導(dǎo)通路中，IHCs將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號(hào)，施旺細(xì)胞包繞SGNs軸突形成髓鞘，這一結(jié)構(gòu)使AP沿著神經(jīng)元回路快速而準(zhǔn)確的傳播，對(duì)維持聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的正常功能起著至關(guān)重要的作用[31]。我國(guó)研究者盛海斌[32]發(fā)現(xiàn)短暫的施旺細(xì)胞損傷，能導(dǎo)致以HHL為主要特征的永久性聽(tīng)覺(jué)損傷，這種損傷與耳蝸突觸病變引起的HHL在機(jī)制是不同的，并且已有短暫性脫髓鞘病變的小鼠在噪聲暴露后聽(tīng)性腦干反應(yīng)（auditory brainstem response，ABR）Ⅰ波幅值進(jìn)一步降低，二者呈疊加效應(yīng)。除此以外，聽(tīng)覺(jué)傳出通路中的耳蝸橄欖束（olivocochlear bundle,OCB）對(duì)高強(qiáng)噪聲中的耳蝸及聽(tīng)神經(jīng)起到保護(hù)作用，因此也有學(xué)者考慮，OCB的功能障礙可能是噪聲環(huán)境中言語(yǔ)識(shí)別率下降的原因。

以往的研究顯示，噪聲暴露后，耳蝸內(nèi)巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，多種炎性因子表達(dá)增多，作用于耳蝸組織引起NIHL[33]，臨床上應(yīng)用甲強(qiáng)龍沖擊療法治療NIHL也取得了較好的效果[34]，然而在NIHHL中炎性反應(yīng)的參與情況如何還未有較深入的研究。值得一提的是，暴露于相同噪聲環(huán)境中，個(gè)體之間受到的影響也存在差異，年老者對(duì)噪聲更敏感，更易受到損害，鈣粘蛋白基因突變，氧化應(yīng)激類基因缺失均會(huì)降低個(gè)體對(duì)噪聲的耐受性[35]。例如具有壓力保護(hù)作用的熱休克蛋白HSP70[36]、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)多種細(xì)胞活動(dòng)的ERK2[37]、參與離子通道門控和細(xì)胞骨架重排等多種運(yùn)動(dòng)過(guò)程的MYH14[38]基因敲除的小鼠噪聲刺激后內(nèi)耳毛細(xì)胞更易受到損傷，反映了潛在的遺傳背景對(duì)噪聲易感性的差異。

3 NIHHL干預(yù)進(jìn)展

3.1 藥物干預(yù)

噪聲所致的聽(tīng)覺(jué)損傷機(jī)制復(fù)雜，是多種分子及信號(hào)通路共同作用的結(jié)果，因此藥理學(xué)上可以將這些信號(hào)通路作為干預(yù)的靶點(diǎn)。動(dòng)物和臨床研究表明，抗炎、抗氧化和抗凋亡藥物的應(yīng)用是具有潛力的治療手段。

抗炎藥物已被廣泛評(píng)價(jià)為治療NIHL的潛在藥理干預(yù)措施。激素類藥物如地塞米松等，在動(dòng)物模型和患者中都被證明是有效的，特別是通過(guò)鼓室內(nèi)給藥[39]。針對(duì)氧化應(yīng)激介導(dǎo)的內(nèi)耳損傷，Kim等[40]證明了線粒體靶向抗氧化劑MitoQ可以對(duì)小鼠耳蝸毛細(xì)胞起到保護(hù)作用。噪聲后的突觸損傷被認(rèn)為與谷氨酸的興奮性毒性有關(guān)，劉軍等[41]利用L-型鈣通道阻滯劑尼福地平經(jīng)耳蝸灌流，來(lái)抑制Ca+過(guò)載引起的毒性，保護(hù)了豚鼠的聽(tīng)力。還有大量的抑制促炎細(xì)胞因子活性、抑制細(xì)胞應(yīng)激和死亡途徑介質(zhì)的藥物，正作為預(yù)防NIHL的潛在治療策略被深入研究[42]。

此外，F(xiàn)ernandez等[43]通過(guò)后半規(guī)管導(dǎo)入TrkB激動(dòng)劑阿米替林，恢復(fù)了噪聲后小鼠的部分突觸及ABRⅠ波振幅。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子特別是腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子3（neurotrophins-3,NT-3），可能具有誘導(dǎo)噪音暴露后IHCs突觸再生的能力。研究發(fā)現(xiàn)耳蝸支持細(xì)胞的NT-3表達(dá)水平調(diào)節(jié)耳蝸成熟過(guò)程中IHCs的突觸密度[44]，過(guò)表達(dá)NT-3會(huì)使耳蝸基底處的突觸密度增加，相對(duì)應(yīng)的引起高頻聽(tīng)覺(jué)敏感度的提升。最近研究觀察到神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子治療對(duì)小鼠和豚鼠均有效[45]。

3.2 NIHHL干預(yù)的新思路

活性氧存在于噪聲暴露后的耳蝸組織中。常規(guī)的藥物治療由于耳蝸血迷路的存在，很難在耳蝸內(nèi)達(dá)到最佳藥物濃度，因此不受分布濃度影響的氣體療法為治療提供了新思路。氫氣作為一種低還原性的抗氧化劑，被認(rèn)為是具有潛在優(yōu)勢(shì)的理想氣體。Zhou等[46]對(duì)噪聲暴露后豚鼠腹腔注射富氫鹽水，證明了氫分子治療噪聲性聽(tīng)力損失是有效的。Kurioka等[47]觀察到吸入氫氣可以預(yù)防NIHL，其效果與吸入時(shí)間有關(guān)。盡管氣體療法具有可見(jiàn)的發(fā)展前景，其在臨床上的安全應(yīng)用及對(duì)突觸的保護(hù)程度仍需進(jìn)一步探討。

基因治療是多種系統(tǒng)疾病治療的熱點(diǎn)。利用向耳蝸導(dǎo)入重組病毒來(lái)破壞或過(guò)表達(dá)相關(guān)基因以保護(hù)突觸及毛細(xì)胞的思路，Chen等[48]成功利用攜帶NT-3基因的腺病毒使豚鼠突觸免受噪音影響。Gu等[49]通過(guò)AAV-CRISPR/Cas9系統(tǒng)破壞內(nèi)耳中Htra2基因，保護(hù)了小鼠聽(tīng)力，為獲得性非遺傳性感音神經(jīng)性聾的治療提供了良好的前景。

4 困惑與展望

近年來(lái)，有關(guān)于NIHHL的研究已取得不少進(jìn)展，但因其隱匿的特點(diǎn)，臨床上暫無(wú)可靠的手段能及時(shí)發(fā)現(xiàn)此類患者并給予適當(dāng)治療，因此許多患者在發(fā)現(xiàn)時(shí)已存在較重的聽(tīng)覺(jué)功能障礙，如耳鳴、聽(tīng)力下降等。盡管已有些文獻(xiàn)報(bào)道神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、抗氧化劑等藥物的應(yīng)用，可能對(duì)突觸的形態(tài)起到保護(hù)作用或促進(jìn)其損傷修復(fù)，但對(duì)其在臨床上的給藥濃度、給藥方式以及給藥時(shí)間還少有研究，現(xiàn)實(shí)有效的干預(yù)措施仍是盡量減少噪聲的接觸。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，運(yùn)用藥物及基因治療等促進(jìn)毛細(xì)胞再生從而改善聽(tīng)力的方法，為臨床及基礎(chǔ)研究提供了新思路，其后續(xù)發(fā)展值得我們持續(xù)關(guān)注。

5 總結(jié)

綜上所述，NIHHL主要表現(xiàn)為常規(guī)頻率聽(tīng)閾正常但復(fù)雜環(huán)境中言語(yǔ)識(shí)別率下降，一些干預(yù)手段雖已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)了未來(lái)的可能，但其在臨床上的可行性仍需大量實(shí)驗(yàn)及長(zhǎng)久的時(shí)間來(lái)證實(shí)，常規(guī)的聽(tīng)力學(xué)檢測(cè)如純音測(cè)聽(tīng)、畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射、耳蝸電圖和噪聲下言語(yǔ)識(shí)別能力測(cè)試有助于臨床醫(yī)生早期判斷病癥的發(fā)生。由于噪聲對(duì)個(gè)體的影響具有遺傳差異，在防治時(shí)還需注意個(gè)體化處理，針對(duì)NIHHL仍存在許多問(wèn)題等待科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索。