氨基糖苷類抗生素進(jìn)入毛細(xì)胞的途徑及影響因素

[摘要] 氨基糖苷類抗生素為臨床廣譜抗生素，使用該類藥物的患者可出現(xiàn)一些不可逆不良反應(yīng)，如部分接受氨基糖苷類抗生素治療的患者出現(xiàn)永久性聽力損失。氨基糖苷類抗生素在毛細(xì)胞內(nèi)的半衰期延長，其進(jìn)入毛細(xì)胞的過程研究有助于在毛細(xì)胞發(fā)生損傷前發(fā)揮保護(hù)作用。本文對氨基糖苷類抗生素進(jìn)入毛細(xì)胞的多種途徑及可能的影響因素進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞] 氨基糖苷類抗生素；毛細(xì)胞；耳毒性；聽力損失

[中圖分類號] R764" """"[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.20.026

氨基糖苷類抗生素（aminoglycoside antibiotics，AmAn）具有廣譜性、低耐藥性、低成本等特點(diǎn)，在發(fā)展中國家被廣泛使用^[1]。AmAn被廣泛用于治療結(jié)核病、敗血癥、心內(nèi)膜炎等革蘭陰性菌感染相關(guān)疾病，常與其他藥物聯(lián)合使用，達(dá)到廣譜覆蓋效果。AmAn有較明顯的耳毒性與腎毒性。AmAn進(jìn)入血液后主要經(jīng)腎臟以原淋巴的形式排出體外；當(dāng)患者伴有腎功能不全時，AmAn清除速率下降，血液中的藥物濃度升高。血液中的AmAn可從血管紋或圓窗進(jìn)入內(nèi)耳造成不同程度的耳蝸與前庭損傷^[2]。

成年哺乳動物耳蝸毛細(xì)胞受損或死亡后難以再生。約有20%接受AmAn治療的患者會出現(xiàn)不同程度的聽力損失。AmAn所致聽力減退是不可逆的；預(yù)防AmAn所致聽力損失是一種更好的臨床策略。AmAn耳毒性的預(yù)防主要包括2方面：一方面是替代藥物的研發(fā)，另一方面是藥物耳毒性的降低?？紤]到目前還未能找到能完全替代AmAn的藥物，在不降低藥物療效的前提下降低藥物耳毒性是當(dāng)前所面臨的挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)AmAn一旦進(jìn)入毛細(xì)胞半衰期延長，難以降解，長時間發(fā)揮作用，因此很難在其誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷及死亡機(jī)制發(fā)生進(jìn)行抑制^[3]。

阻斷AmAn進(jìn)入毛細(xì)胞或許是一種更好的降低藥物耳毒性的策略。AmAn可通過多種方式進(jìn)入毛細(xì)胞，包括內(nèi)吞作用、機(jī)電轉(zhuǎn)換器（mechano-electric transducer，MET）通道和瞬時受體電位通道等^[4-5]。目前認(rèn)為MET通道是毛細(xì)胞攝取AmAn的主要方式；其他方式或與MET并行，或在MET通道受到抑制時發(fā)揮作用。本文對AmAn進(jìn)入毛細(xì)胞的多種方式及可能的影響因素進(jìn)行綜述，為找尋新的AmAn耳毒性阻斷靶點(diǎn)提供理論依據(jù)。

1" 內(nèi)吞作用

長期以來認(rèn)為AmAn可通過毛細(xì)胞頂膜的內(nèi)吞作用攝入到細(xì)胞內(nèi)，并在各亞細(xì)胞單位中累積，進(jìn)而發(fā)揮作用導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。既往研究發(fā)現(xiàn)AmAn可與陽離子鐵蛋白共定位于毛細(xì)胞頂膜下囊泡內(nèi)，由此提出毛細(xì)胞頂膜表面的內(nèi)吞作用是AmAn進(jìn)入感覺毛細(xì)胞的途徑。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)AmAn進(jìn)入毛細(xì)胞后可在線粒體、溶酶體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等亞細(xì)胞單位中累積^[6]。Steyger等^[7]研究證實(shí)可在毛細(xì)胞囊泡、細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞核中定位到慶大霉素。溫度是影響內(nèi)吞作用的重要因素。在生理溫度下，內(nèi)吞作用更高效；而低溫條件可使內(nèi)吞作用受到抑制，甚至完全停止。但Myrdal等^[8]在驗(yàn)證慶大霉素的細(xì)胞內(nèi)定位時發(fā)現(xiàn)，4℃環(huán)境下，慶大霉素仍可滲透到細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中。這似乎與內(nèi)吞作用的溫度依賴性觀點(diǎn)不符。Alharazneh等^[9]為確定內(nèi)吞作用在毛細(xì)胞攝取AmAn中所發(fā)揮的作用，將多種內(nèi)吞作用的非選擇性抑制劑與慶大霉素聯(lián)合給藥，但并未觀察到抑制劑對毛細(xì)胞起顯著保護(hù)作用。上述研究結(jié)果提示除內(nèi)吞作用外，AmAn進(jìn)入毛細(xì)胞存在其他途徑。

2" MET通道

MET通道是一種非選擇性陽離子通道，對二價金屬離子有較高的通透性，其中對Ca²⁺的通透性最高^[10]。在內(nèi)耳中，只有感覺毛細(xì)胞表現(xiàn)出MET通道特性。最開始人們對通道阻滯是否是導(dǎo)致耳毒性必不可少的步驟尚不確定。這是因?yàn)橥ㄟ^對多種不同AmAn進(jìn)行評估，認(rèn)為其最小直徑約1nm，根據(jù)MET通道對離子通道阻滯劑四乙銨有限的滲透性估計(jì)其直徑約0.7nm。然而Farris等^[11]應(yīng)用多種阻滯劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判斷MET通道的最小孔徑約1.25nm；這足以允許AmAn通過。因此人們提出假設(shè)AmAn或許可通過MET通道進(jìn)入毛細(xì)胞。

為驗(yàn)證這一假設(shè)，人們獲取小鼠耳蝸毛細(xì)胞電生理數(shù)據(jù)，結(jié)果表明雙氫鏈霉素似乎可阻斷MET通道^[12]。此外人們利用MET通道阻斷劑UOS-7692聯(lián)合新霉素共同作用于小鼠毛細(xì)胞或斑馬魚側(cè)線毛細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)二者存在競爭關(guān)系，證明新霉素可通過MET通道進(jìn)入毛細(xì)胞，且這一過程受MET通道阻滯劑的影響^[13-14]。應(yīng)用多種MET通道阻滯劑與慶大霉素共同處理耳蝸培養(yǎng)物可有效減少毛細(xì)胞對慶大霉素的吸收，防止毛細(xì)胞脫落?？赏ㄟ^MET通道進(jìn)入毛細(xì)胞或是AmAn特性之一。

當(dāng)細(xì)胞外Ca²⁺濃度降低時，MET通道的開放概率增加，進(jìn)而增強(qiáng)AmAn阻斷效果。因此在內(nèi)淋巴低鈣生理?xiàng)l件下，MET通道開放概率較高。AmAn可阻斷負(fù)電位下的換能器電流，但不能阻斷正電位下的換能器電流。因此當(dāng)AmAn進(jìn)入內(nèi)淋巴后可通過MET通道迅速進(jìn)入毛細(xì)胞并累積，且無法“退出”。鑒于MET通道位于立體纖毛頂部，與血液之間未直接連通，AmAn需從血管紋運(yùn)輸?shù)絻?nèi)淋巴后再進(jìn)入毛細(xì)胞^[15]。因此，阻止AmAn進(jìn)入內(nèi)淋巴或許可阻止其損傷毛細(xì)胞。

3" 瞬時受體電位通道

瞬時受體電位（transient receptor potential，TRP）通道家族部分成員也參與調(diào)節(jié)AmAn進(jìn)入毛細(xì)胞的過程。TRP通道與MET通道具有很多相似性，其允許包括慶大霉素在內(nèi)的有機(jī)小分子通過。這些通道平時可能處于屏蔽狀態(tài)，當(dāng)MET通道受到阻滯時，其屏蔽作用將解除。

3.1" 瞬時受體電位香草素1

瞬時受體電位香草素1（transient receptor potential vanilloid1，TRPV1）1是TRP通道家族的重要成員，即辣椒素受體1。TRPV1是一種非特異性陽離子通道受體，可在多種組織中表達(dá)，孔徑約1nm。TRPV1已被證實(shí)表達(dá)于哺乳動物螺旋神經(jīng)節(jié)、耳蝸內(nèi)外毛細(xì)胞、亨森細(xì)胞及其他支持細(xì)胞等關(guān)鍵位置^[16]。Myrdal等^[17]研究發(fā)現(xiàn)TRPV1的特定調(diào)節(jié)因子可增加或減少內(nèi)耳毛細(xì)胞對慶大霉素的攝取。Lee等^[18]同樣證實(shí)TRPV1參與毛細(xì)胞對慶大霉素的攝取，且這種攝取作用受相關(guān)抑制劑的調(diào)控。TRPV1可作為AmAn的入口，而AmAn本身可促進(jìn)TRPV1的表達(dá)^[19]。暴露于炎癥介質(zhì)脂多糖中耳蝸TRPV1的表達(dá)增加，導(dǎo)致更多的AmAn被毛細(xì)胞攝取，加重耳毒性^[20]。在使用AmAn治療革蘭陰性菌感染時，TRPV1的表達(dá)可能因釋放的脂多糖誘導(dǎo)增加，允許更多的AmAn進(jìn)入并殺死毛細(xì)胞，加重AmAn耳毒性。

除毛細(xì)胞外，TRPV1與AmAn對未成熟螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的損傷亦密切相關(guān)。未成熟螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中的TRPV1表達(dá)水平遠(yuǎn)高于成熟螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元。TRPV1抑制劑AMG-517可降低小鼠（出生后第7天）耳蝸器官中活性氧的產(chǎn)生，并抑制AmAn介導(dǎo)的螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，但對成年小鼠未見顯著作用^[21]。螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元對慶大霉素的攝取受TRPV1調(diào)節(jié)因子的調(diào)控。TRPV1對AmAn的攝取及隨后的細(xì)胞毒性起關(guān)鍵作用。

3.2" 瞬時受體電位錨蛋白1

瞬時受體電位錨蛋白1（transient receptor potential ankyrin 1，TRPA1）是TRP通道家族成員之一，是一種非選擇性陽離子通道。在內(nèi)耳中，TRPA1可表達(dá)于小鼠耳蝸毛細(xì)胞、亨森細(xì)胞和其他支持細(xì)胞中^[22]。TRPA1通道與毛細(xì)胞MET通道具有相似的藥理學(xué)特征和單位電導(dǎo)率，且同樣受Ca²⁺的影響^[23-24]。該蛋白可作為MET通道發(fā)揮作用。據(jù)Karashima等^[25]估計(jì)，TRPA1的孔徑1.1nm～1.38nm，這足以使AmAn通過。Stepanyan等^[26]通過細(xì)胞膜片鉗和活細(xì)胞成像技術(shù)對比野生型小鼠與TRPA1基因敲除小鼠耳蝸毛細(xì)胞中由TRPA1激動劑引起的電生理反應(yīng)差異，證實(shí)小鼠耳蝸毛細(xì)胞具有功能性TRPA1通道；進(jìn)一步證實(shí)TRPA1對慶大霉素的滲透性，并明確MET通道受到干擾時TRPA1通道仍保持其功能。TRPA1通道可在某些情況下允許AmAn通過?？紤]到TRPA1通道可被多種炎癥因子激活，也可被氧化應(yīng)激過程產(chǎn)生的內(nèi)源性因子激活，提示應(yīng)激狀態(tài)可激活耳蝸TRPA1通道攝取AmAn這一過程。

3.3" TRPV4

TRPV4同樣可被多種刺激激活。TRPV4可對低滲透介質(zhì)中細(xì)胞膨脹引起的滲透壓改變作出反應(yīng)，是一種機(jī)械敏感受體^[27]。TRPV4表達(dá)于耳蝸內(nèi)外毛細(xì)胞和血管紋等位置，提示TRPV4可能與聽力和內(nèi)耳液體平衡有關(guān)。TRPV4與TRPV1在內(nèi)耳中的分布相似，均表達(dá)于血管紋運(yùn)輸?shù)絻?nèi)淋巴和毛細(xì)胞路線的關(guān)鍵位置。TRPV4同樣與AmAn進(jìn)入毛細(xì)胞有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)在類似內(nèi)淋巴的低鈣環(huán)境中，TRPV4表達(dá)細(xì)胞對AmAn清除作用減弱^[28]。TRPV4誘導(dǎo)的內(nèi)向電流可阻止AmAn從內(nèi)淋巴中清除，促進(jìn)其在血管紋的滯留，進(jìn)而被毛細(xì)胞攝取。與TRPV1相似，炎癥也可通過TRPV4增強(qiáng)耳蝸對AmAn的攝取^[29]。有趣的是，在接受卡那霉素刺激后，內(nèi)耳感覺細(xì)胞和血管紋等部位的TRPV4表達(dá)水平下調(diào)，這與TRPV1有很大不同^[30]。這是耳部的保護(hù)反應(yīng)。

除上述途徑外，毛細(xì)胞攝取AmAn可能還涉及腺苷三磷酸受體、鈣激活的K⁺ 通道、煙堿型乙酰膽堿受體等^[31-32]。當(dāng)機(jī)體處于某些病理狀態(tài)或MET通道受到阻滯時，這部分通路可被激活進(jìn)而影響毛細(xì)胞對AmAn的攝取。

4" 小結(jié)與展望

盡管目前已有多種MET通道及TRP受體通道阻滯劑在動物模型中被證實(shí)起防護(hù)作用，但這些藥物的臨床效果尚未確定，正在開發(fā)的耳保護(hù)劑均未獲批使用。D-筒箭毒堿是一種MET通道阻滯劑，可保護(hù)斑馬魚和耳蝸培養(yǎng)物中的毛細(xì)胞^[33]；但其在體內(nèi)具有抗膽堿能作用，可阻斷中耳反射，導(dǎo)致靜纖毛重塑和短暫聽力喪失^[34]。由于某些AmAn治療持續(xù)數(shù)周，是否需要針對性的長效阻滯劑仍需確定。作為耳毒性防治新策略，AmAn進(jìn)入毛細(xì)胞途徑的探索仍需進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–12–28）

（修回日期：2025–04–15）

通信作者：陳良，電子信箱：entchenliang@hotmail.com