听觉受损后听觉中枢GABA通路的物质改变*

李孛 冯艳梅 殷善开

噪声、机械损伤以及老龄化等因素造成听力损伤后会引起中枢听觉系统的一系列改变，导致听觉功能重塑，最常见的是听力损伤后耳鸣现象。γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid，GABA)是中枢神经系统中重要的抑制性神经递质，听觉损伤后GABA通路物质的变化可能参与中枢听觉通路的去抑制作用。本文旨在总结近年来听觉损伤后中枢GABA通路各物质的变化，为研究听觉功能重塑机制提供参考。

1 听觉传导通路

下丘(inferior colliculus，IC)是听觉通路的一个重要中继站，它既接受来自低位脑干的上行投射[1]，又接受来自IC以上听觉中枢的下行输入，这些投射如何在IC处聚集仍不完全清楚。上行至IC的通路主要起源于耳蜗、上橄榄复合体和外侧丘系，形成单耳和双耳输入通路；下行至IC的投射主要来自听皮层、内侧膝状体和上丘。听觉皮层是听觉通路的终点，所有哺乳动物的听皮层均位于颞叶[2]。初级听皮层(AI)按细胞构筑不同，由浅到深分为六层(Ⅰ-Ⅵ)[3]，放射性示踪剂技术表明两侧初级听皮层通过胼胝体交通支相连，但这种联系在听觉信息处理中的作用目前仍不清楚；听觉皮层间存在投射，且投射一般为双向性，同侧皮层间投射的细胞起源具有多样性，但以第Ⅲ和第Ⅴ层细胞为主。一般来说皮层间投射具有如下特征：在具有音频构筑的皮层间存在很强联系，而在具有音频构筑和不具有音频构筑的皮层间的投射联系弱而且弥散。听觉皮层同时接受来自前脑基底部的胆碱能投射[4]。

2 GABA通路的构成和作用机制

GABA是哺乳动物中枢神经系统重要的抑制性神经递质，由谷氨酸经谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase，GAD)脱羧后形成。GAD以两种形态存在，分子量分别为65 kDa和67 kDa，因此他们也被称为GAD65和GAD67。GAD65主要分布在神经元的突触，GAD67普遍存在于GABA能神经元的胞浆中[5]。突触间隙内的GABA经周围的星形细胞和GABA能神经元突触前膜的高亲和力转运体重摄入细胞，重摄入GABA能神经元内的GABA优先进入突触小泡，并作为递质循环使用，摄入星形细胞的GABA经GABA转氨酶和琥珀酸半醛脱氢酶代谢成琥珀酸，进入三羧酸循环[6]。

GABA通过与GABA受体结合产生作用，根据受体对激动剂和拮抗剂的敏感性不同，GABA受体可分为A、B、C受体三种亚型。GABA A受体属于配体门控离子型受体，是含有氯离子通道的异质性五聚体膜蛋白，一般由两个α亚基(α1～α6)、两个β亚基(β1～β3)和一个γ亚基(γ1-γ3)/δ或者ε组成，其中以α1β2γ2数量最多[7]。GABA与GABA A受体结合后，氯离子顺浓度差内流，产生快速的抑制性突触后电位，神经元超极化，细胞兴奋性下降。GABA B受体是一种G蛋白藕联受体，在突触前膜及后膜上都有表达，GABA B受体激活会引起突触前膜兴奋性递质释放减少，突触后膜产生抑制性突触后电位。GABA C受体的相关研究较少，可能与学习记忆功能相关[8]。

3 老龄化对听觉中枢GABA通路及相关物质的影响

Raza等[9]研究发现与年轻组(3～7月龄)相比，中年组(15～17月龄)和老年组(24～26月龄)F344鼠IC中央核内的GAD活性下降，提示中年组和老年组IC中央核内GABA生物合成活性降低，而药理学研究发现IC中央核神经元摄入GABA的能力无显著改变。Milbrandt等[10]利用放射自显影技术发现F344鼠GABA A受体结合物在IC皮质背侧核分布最高，在IC中央核和皮质外侧核内分布差异不显著。与幼年组(2月龄)相比，老年组(23月龄)IC 各个亚区内GABA A受体结合物显著下降。Caspary等[11]应用原位杂交技术研究发现，与同种属年轻组(3月龄F344鼠，4月龄F/BN鼠)相比，老年组F344鼠(26月龄)和老年组F/BN鼠(布朗-挪威F1代杂交鼠，32月龄)GABA A受体γ1亚基显著升高，但仅F/BN鼠α1亚基显著下调，α2亚基代偿性升高。老年F344鼠受体激活后，Cl-通量显著高于年轻组，说明老年组A受体亚基成分改变后，单位GABA会引起更多的Cl-进入细胞，代偿性亲和力升高。随后Caspary[12]应用免疫组化研究发现老年组(18～29月龄)F344鼠IC内GABA 阳性神经元比青年组(2～3.5月龄)显著下降。以上结果表明，老龄化会造成下丘内GABA水平、GABA免疫染色、GAD活性、GABA A受体结合物下降，这些改变会导致老龄化动物的抑制功能下调，引起时程处理和双耳编码功能的退化。

对听皮层的研究表明，与年轻鼠(4～6月龄)相比，老龄FBN鼠(30～32月龄)AI区Ⅱ-Ⅵ层GAD mRNA和蛋白水平降低，变化最显著的区域在AI区Ⅱ层[13]。

4 噪声性听力损失对听觉中枢GABA通路及相关物质的影响

在噪声性听力损失的研究中，研究者通过高强度的噪声暴露造成动物听力损失，IC 内GABA能神经元系统的功能紊乱与GABA和GABA受体的改变一致，噪声暴露组动物IC和听皮层对听觉刺激反应改变，早期表现为高兴奋性[14]。

王丰等[15]以豚鼠为实验对象，给予4 kHz 1/3倍频程窄带噪声120 dB SPL暴露4小时建立噪声暴露模型，检测暴露后豚鼠ABR反应阈，发现暴露后1、11和21天豚鼠ABR反应阈显著增高(2、4、8、16 kHz)；随后使用RT-PCR技术检测暴露组豚鼠下丘GABA A受体和GABA B受体含量，发现与对照组相比，暴露组动物噪声暴露后1、11和21天GABA A受体和GABA B受体含量显著降低。给予豚鼠4 kHz、1/3倍频程100～120 dB SPL窄带噪声2～4小时建立噪声损伤模型后，使用免疫组织化学亲和素-生物素复合物法，检测噪声暴露后豚鼠下丘内GABA神经元数量，发现噪声暴露后1天，暴露组豚鼠下丘内GABA阳性神经元数量显著下降；使用RT-PCR技术，发现噪声暴露后1天和11天暴露组豚鼠下丘内GABA A受体和GABA B受体含量显著低于对照组[16]。

Tan等[17]将Wistar大鼠麻醉后，分别使用10 kHz、115 dB SPL纯音和白噪声(8～16 kHz、119 dB SPL)暴露2小时，结果表明：纯音暴露后1小时和6天大鼠ABR反应阈值分别升高56.4 dB和30.3 dB；白噪声暴露组动物噪声暴露后6～7天，耳鸣导致的兴奋性活动显著增加；免疫组化研究发现噪声暴露后6天，纯音暴露组动物IC内GABA含量显著增加。Dong等[18]对豚鼠单侧耳给予10 kHz 124 dB SPL纯音暴露1小时，暴露后立即检测听神经复合动作电位，发现与对照耳相比，暴露侧耳10～20 kHz听神经复合动作电位阈值明显升高，暴露后4周，暴露侧耳听神经复合电位阈值改变不显著。定量PCR研究发现，暴露后4小时和4周后豚鼠对侧IC内GABA A受体α1亚基表达均显著降低，提示噪声暴露会导致对侧IC的抑制性受体表达下降。之后，他们使用同样的噪声暴露方法，检测噪声对听觉下丘内GABA A受体的变化结果，发现噪声暴露后即刻暴露侧耳听神经复合动作电位阈值在4～22 kHz频率都显著增高，改变最显著区域在8～22 kHz；暴露后2周，暴露侧耳听神经复合动作电位阈值大幅度恢复，然而10、14及22 kHz的听神经复合动作电位仍显著升高；暴露组对侧IC中央核特征频率>10～16 kHz的区域GABA A受体mRNA免疫荧光密度显著下降[19]，提示噪声暴露会导致IC中央核中该频率分布区域GABA A受体的表达减少。 Pouyatos等[20]给予Long Evans鼠倍频带8 kHz 97 dB SPL噪声每天暴露6小时，每周暴露5天，持续4周，结果显示噪声暴露后6天，暴露组ABR反应阈在8～32 kHz显著升高，与暴露后即刻相比，恢复最显著频率也在8～24 kHz；ELISA方法研究发现IC内GAD67浓度下降，提示噪声暴露造成IC内GAD67含量减少。Milbrandt等[21]对F344鼠给予12 kHz 106 dB SPL纯音暴露10小时，于暴露后30天解剖耳蜗发现耳蜗基底部(高频区)毛细胞显著缺失：内毛细胞缺失15%～20%，外毛细胞缺失75%～80%；Western Blot研究发现下丘GAD65水平持续性降低，并一直持续到暴露后30天；使用放射性元素标记的GABA A受体拮抗剂发现，暴露后30天整个下丘放射性升高，以下丘皮质背侧核最显著，该结果提示GABA A受体代偿性升高。以上研究结果表明，噪声暴露会引起下丘内GABA释放改变，早期GABA释放增加，听觉中枢通过代偿性降低GAD和GABA A受体含量，改变GABA A受体对GABA的亲和力以代偿异常升高的GABA；而噪声暴露带来长期的影响是GABA A受体代偿性增高。

5 耳蜗切除或毁损对听觉中枢GABA及相关物质的影响

Suneja等[22]选取出生50天后的豚鼠，通过检测放射性14C元素的含量，研究单侧听骨链切除术和单侧耳蜗切除对听觉中枢内GABA活动(释放和摄入)的影响；结果发现，与对照组相比，听骨链切除组同侧IC中央核内GABA释放无显著差异，对侧IC中央核内GABA释放显著升高至切除后145天，但升高幅度逐渐下降；同侧IC中央核内GABA摄入在切除后第5天显著升高，切除后59天和145天无显著差异；对侧IC中央核内GABA摄入在切除后第5天显著升高，切除后59天无显著差异，切除后145天显著降低；而耳蜗切除组对侧IC中央核切除后第5天和第145天释放GABA显著增加；对侧IC中央核内GABA摄入仅切除后145天显著降低；同侧IC中央核GABA释放无显著差异。Argence等[23]分别研究单侧和双侧耳蜗切除后1～150天的大鼠，原位杂交和免疫荧光结果显示单侧耳蜗切除后大鼠对侧IC内GAD67低水平表达，从切除后第1天一直持续到切除后150天；双侧耳蜗切除后第8天双侧IC内GAD67表达开始降低，而GABA A受体α1、β2、γ3亚基含量改变不显著，提示机体通过减少GAD的表达以代偿耳蜗切除后兴奋性信号减少。Sarro等[24]对出生后10天的沙土鼠行双侧耳蜗切除，7天后免疫电镜研究发现：听皮层 Ⅱ/Ⅲ 区GABA A受体β2/3亚基显著减少，主要是兴奋性神经元核周围质膜上的β2/3亚基减少，GABA能中间神经元上β2/3亚基含量改变不显著；听皮层内GABA能轴突显著变大，内含的GAD含量显著增加，提示GABA合成上调。该现象提示机体通过调节听皮层GABA的释放和摄入以代偿外周声信号传入减少。

廖华等[25]使用Wistar大鼠建立单侧耳蜗毁损的动物模型，使用免疫组织化学染色法检测毁损后大鼠下丘核内GABA和GAD65的含量，结果发现，与对照组相比，耳蜗毁损后3、7和30天，大鼠同侧下丘核内GABA阳性神经元无显著变化，对侧下丘核内GABA阳性神经元显著下降；毁损后3天同侧下丘核内GAD65光密度值显著低于对照组，毁损后7天和30天与对照组相比无显著差异；毁损后3天和7天对侧下丘核内GAD65光密度值显著低于对照组，毁损后30天与对照组相比无显著差异。王勤瑛等[26]使用相同的方法建立大鼠单侧耳蜗毁损的模型，使用氨基酸自动分析仪研究毁损后大鼠下丘内GABA和Glu的含量，结果发现耳蜗毁损组术后1周、2周和1个月下丘内GABA含量显著低于假手术组。随后他们利用免疫组化SP法检测单侧耳蜗毁损后大鼠下丘内GABA阳性神经元的数目，发现术后1周和2周手术对侧下丘内GABA阳性神经元数目显著低于正常组；术后1个月手术对侧下丘内GABA阳性神经元数目恢复至正常组水平；用氨基酸自动分析仪检测发现，与正常组相比，耳蜗毁损组术后1周和2周下丘内GABA含量显著低于正常组，术后一个月，毁损组下丘内GABA含量恢复至正常组水平[27]。华清泉等[28]对成年SD大鼠按Catherine法行单侧耳蜗毁损手术，使用氨基酸自动分析仪研究单侧耳蜗毁损后SD大鼠听皮层内GABA和Gly的含量变化，结果发现，与假手术组相比，耳蜗毁损组术后1周和3周，听皮层内GABA含量显著降低。王勤瑛等[29]用相同的方法建立耳蜗毁损的Wistar大鼠动物模型，使用免疫组化SP法检测耳蜗毁损组大鼠听皮层内GABA能阳性神经元数量，结果发现术后1、2、3周术侧听皮层GABA阳性神经元数量显著低于对侧；术后1个月，术侧听皮层GABA阳性神经元数量与对侧相比无显著差异。

综上所述，各种原因造成听觉损伤后，听觉中枢下丘和听皮层内GABA通路物质含量发生了变化。目前尚没有证据区分这些改变究竟是听觉损伤引起的，还是损伤后机体的代偿变化，或者是二者共同作用的结果。虽然这些物质在听觉功能重塑中的具体作用机制不明，但这也许是听觉功能重塑机制的研究方向。

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