内耳局部给药临床与实验研究进展

刘 娅，孙建军

内耳局部给药临床与实验研究进展

刘 娅，孙建军

药物治疗一直是内耳病的首选方法，由于内耳与全身血液循环之间存在血-迷路屏障，药物进入内耳的剂量极为有限。内耳局部给药可以减小用药剂量与药物的不良反应，药物在内耳的作用效力也会提高。关于内耳局部给药的临床应用有鼓膜穿刺/经咽鼓管给药、经圆窗膜缓释/控释给药、内耳开窗给药，实验研究包括缓释药物制剂和控释给药装置的研究。作者对内耳局部给药的临床与实验研究进行综述，为更加微创、有效治疗疾病提供依据。

内耳；圆窗膜；鼓膜；缓释；控释

内耳包括耳蜗和前庭，其结构精细而复杂，当内耳微结构发生功能障碍时，就会出现临床所见的各种内耳疾病，如突发性耳聋、自身免疫性内耳病、噪声性聋、耳毒性聋、梅尼埃病。药物治疗一直是内耳病的首选治疗方法，当药物治疗无效时，才考虑其他治疗方案(佩戴助听器)，甚至有创治疗(人工耳蜗植入术、内淋巴囊减压术、前庭神经切断术等)。

通过静脉、肌内或口服给药的方法仍为内耳病治疗的主要给药方式，由于内耳与全身血液循环之间存在血-迷路屏障，因此经过全身给药途径进入内耳的药物剂量极为有限；此外，经全身给药可能对身体其他器官造成不良反应，或者有些系统性疾病患者对药物有禁忌证，如糖尿病、高血压、胃溃疡的患者不能给予全身激素冲击治疗。自从1957年Schuknecht[1]首次向鼓室灌注链霉素成功地控制梅尼埃病以来，耳科学者对这种内耳局部给药的探索越来越多。研究表明，这种方法能够使药物跨越血-迷路屏障直接进入内耳，在内耳达到的药物浓度是全身给药的100倍以上，从而可以减少用药剂量，减小对身体其他器官的不良反应，使药物在内耳局部作用效力得到提高[1-2]。

总结内耳局部给药的研究，发现这种给药途径正在与控释、缓释给药相结合，将内耳病推向更加微创、持续的药物治疗。作者对内耳局部给药技术及药物、剂型方面的研究进展作一综述。

1 内耳局部给药的临床应用

内耳局部给药应用于临床已超过半个世纪，目前的主要方式为鼓室灌注给药，其次为经圆窗膜缓释/控释给药，两者都以内耳圆窗膜的通透性为理论依据，到达中耳腔的药物分子通过圆窗膜渗透到内耳而发挥作用。目前通过内耳开窗的手术进行给药的研究已较少见。

1.1 鼓膜穿刺/经咽鼓管给药 该方法通过鼓膜穿刺或经咽鼓管将药物溶液灌注到中耳腔，药物分子经过圆窗膜进入内耳。这种给药方法操作简便，在显微镜下即可完成，较容易被患者接受，在国内外均有较多的应用报道；在北京市突发性耳聋的多中心临床研究中，鼓膜穿刺给予糖皮质激素已被写入治疗突发性耳聋的补充方案。尽管操作较简单，但该方法的缺点是药物溶液很快通过咽鼓管流失，内耳药物浓度的波动性较大，为维持治疗还需要反复多次给药。

1.2 经圆窗膜缓释/控释给药 这种给药方法可分为圆窗龛放置载药体、微型纱条、微管3种，都需要通过中耳手术实现[3-4]。放置的载药体可以为明胶、纤维蛋白凝胶可降解材料，它们能够在局部释放药物，达到缓释的目的。经微管给药的方法是将微管的一端置于圆窗龛，另一端与体外控释泵连接，实现控释给药。这3种给药方法应用至今已超过15年，主要用于治疗突发性耳聋的挽救治疗和控制顽固性梅尼埃病[5]。近来较新的报道有Chou等[6]应用微型纱条治疗突发性耳聋，其有效率比单纯鼓室灌注高10%，差异有统计学意义。Wang等[7]应用明胶缓释体＋微管联合控释给药治疗突发性耳聋，结果显示这种方法比鼓室灌注的有效率高20%。刘娅等[8]也应用微管控释给药治疗梅尼埃病。小样本研究提示这种持续给药的方法能够控制眩晕，同时能够保护大部分患者的听力，这一结论与国外学者Hoffer等[4]的临床试验结果一致。

1.3 内耳开窗给药 Shea[9]首次通过外半规管开窗向迷路给予链霉素，从而达到化学性迷路切除的目的。此后，在一些涉及内耳的手术中也有应用糖皮质激素保护内耳的报道，如在镫骨手术、人工耳蜗手术中向内耳灌注糖皮质激素能够保护患者的残存听力。由于经半规管开窗内耳给药的手术较复杂，自从Adair和Kerr[10]对17例重度耳聋的梅尼埃病患者进行半规管开窗、链霉素治疗后(眩晕控制率94%、听力保存率55%)，鲜见新的报道。

总结内耳局部给药的临床研究可以得出如下结论:①经圆窗膜渗透给药方法较内耳开窗法易于实现，该方法成为目前内耳局部给药的主要途径；②经中耳手术实现的内耳缓释/控释给药能够延长药物在内耳的作用时间，药物浓度较稳定，治疗效果明显优于单次鼓室灌注给药；③缓释/控释给药的操作方法较鼓室灌注复杂，需要在手术室完成，而后者在门诊即可完成。

2 内耳局部给药的实验研究

内耳局部给药的技术目标为通过尽可能简便的操作实现内耳缓释/控释给药。随着转化医学的发展，内耳给药的实验研究也跟随以上临床需求出现了新的发展变化。内耳给药的实验研究远多于临床研究，可分为相关理论研究、缓释药物制剂研究和控释给药装置研究。

2.1 相关理论研究 内耳包含听觉及平衡的终末感受器官，还具有复杂的传出神经系统，这些精细结构的正常功能需要靠内耳淋巴液所提供的微环境维持。经圆窗膜给药的原理是让药物分子通过圆窗膜进入内耳淋巴液，因此相关的理论研究以圆窗膜研究与内耳药物代谢动力学研究为主。

2.1.1 圆窗膜 正常人圆窗膜平均面积约2 mm2，中国人颞骨圆窗龛横径平均值为1.14 mm，上下径平均值1.65 mm。圆窗膜由外上皮层、中间的结缔组织层和内上皮层组成，平均厚度为70 μm，不随年龄增加而改变。圆窗龛放置抗生素、花生四烯酸、局部麻醉剂、毒素、白蛋白，都能出现在外淋巴中或影响内耳的功能。圆窗膜的渗透性受到多种因素的影响，如分子的大小、构型、浓度、脂溶性、电荷及圆窗膜的厚度等。直径1 μm的微球能通过圆窗膜，而直径3 μm的微球则不能通过；实验还发现阳离子铁蛋白较容易通过，而阴离子铁蛋白则不能通过。

此外，研究发现圆窗膜可能不是药物进入内耳的唯一通道。Mikulec等[11]通过豚鼠实验发现灌注整个听泡比仅灌注圆窗龛达到的药物浓度高，由此推测骨性听泡也可能成为少量药物进入内耳的通道。Salt等[12]证实，封闭圆窗龛后鼓室灌注的药物可通过镫骨周围间隙进入内耳。这些信息提示，除了圆窗膜能够让药物分子渗透以外，无创的内耳还提供了其他微小间隙允许药物进入。

2.1.2 内耳的药物代谢 内耳的淋巴液被不同的膜性结构分隔成相互连通或彼此相邻的空间，如基底膜、前庭膜分隔鼓阶、中阶和前庭阶，鼓阶和前庭阶的外淋巴在蜗尖孔处交通。在内耳骨壁完整的情况下，内耳淋巴液处于相对“静止”的状态，药物主要以被动扩散的方式在内耳分布:鼓阶内的药物可以通过基底膜、前庭膜扩散到相邻的中阶、前庭阶，还可能通过耳蜗外侧壁的血管纹结构进入全身血液循环(“径向”扩散)；此外，药物还可以从底回鼓阶向上经蜗尖孔进入前庭阶(“纵向”扩散)[13]。Parnes等[14]向鼓室单次注射地塞米松1 h后，便在内耳的鼓阶、中阶和前庭阶内检测到该药，证明地塞米松经圆窗膜渗透入鼓阶后，能在较短的时间内分布到中阶和前庭阶。内耳还分布有多种药物分子的受体，药物在内耳扩散的同时也可被这些内耳组织吸收，然后被代谢和清除。Hargunani等[15]用免疫组化的方法证明了豚鼠内耳分布有许多地塞米松的受体，如螺旋韧带、螺旋器、螺旋神经节及前庭的感觉上皮组织，这些组织应该是地塞米松在内耳代谢和清除的部位。内耳淋巴液通过蜗水管与脑脊液相通，因此经圆窗膜渗透到内耳的药物也能在脑脊液中检测到药物的存在。

内耳的药物代谢模式与血液不同，目前尚缺乏专业的药学模型来描述内耳药物代谢的规律。华盛顿大学的Salt博士与他的团队根据自己研究的数据设计了一款免费软件(http://oto.wustl.edu/cochlea/ model.htm)，模拟药物在内耳的分布与扩散，这是迄今为止包含数据最为全面的研究内耳药物代谢的工具，但仍缺乏更为长期的观察数据。

2.2 缓释药物制剂研究 结合药剂学的发展，目前有许多内耳缓释药物制剂实验研究，这些制剂可大致分为水凝胶、纳米粒子。

2.2.1 凝胶缓释体系 凝胶由亲水性三维网络结构组成，药物分子分散于网格内，注射到中耳腔的凝胶经咽鼓管排出的速度远远低于水溶液，因此可以达到缓释的目的。Balough等[16]最先研究了鼓室灌注纤维蛋白-庆大霉素凝胶后内耳的药物浓度变化，与单纯灌注药物溶液相比较，前者使药物在内耳的作用时间延长3 d。此后，学者研究了更多的凝胶，包括壳聚糖、透明质酸[17]。目前较新的材料为环境敏感性凝胶，这种材料具有特殊的生物学特性，如在应用之前为水溶液，生理条件(离子交联作用、pH或温度变化等)下可转化为凝胶。冯红云等[18]观察了20%的泊洛沙姆407凝胶在听泡的降解过程，发现2周时听泡残留少量凝胶，无炎性反应。Salt等[19]研究了这种泊洛沙姆-地塞米松温敏凝胶，发现鼓室灌注后内耳的药物浓度梯度(从蜗尖至耳蜗底回)明显小于地塞米松溶液，该研究的持续时间为24 h。

尽管凝胶本身可以在中耳腔存留较长时间，但是药物分子可能从凝胶内部孔隙流失，因此以上单纯通过凝胶的缓释方法较难使药物在内耳的作用时间大于3 d。

2.2.2 纳米缓释药物体系 纳米粒又称毫微粒，由天然或合成高分子物质构成，能包裹水溶或油溶性药物，并能携带药物进入内耳。纳米粒目前已广泛用作药物输送的载体，是目前研究比较热门的内耳缓释制剂。多聚乳酸纳米球具有亲水性，生物相容性好，易被细胞膜吞噬，并能够程序化降解，易于药物、质粒或其他生物活性分子释放。Tamura等[20]证明聚乳酸和乙醇酸的共聚物包裹的示踪剂罗丹明能够进入内耳组织。还有超顺磁性氧化铁纳米粒，在小于0.3 T的磁场下能够通过圆窗膜进入内耳，这一点已通过新鲜颞骨样本得到证实。脂质纳米粒也能通过圆窗膜进入内耳螺旋神经节细胞、神经纤维、毛细胞，对动物听阈不产生影响；该实验还发现，载有地塞米松的固体脂质纳米粒进入内耳的量是原位凝胶载体的5倍多[21]。Gao等[22]比较了依达拉奉脂质纳米粒与水溶液对噪声性聋的治疗作用，他发现前者能更好地保护听力。除此以外，用于内耳给药试验的还有许多其他类型的纳米缓释材料，如微脂囊、羟基磷灰石及硅胶等粒子，包裹基因片断治疗内耳疾病。

2.2.3 微米缓释药物体系 微米球具备纳米粒子的多种优点，其大小是纳米粒子的1 000倍，药物的包封率远远大于纳米粒子，加之制作工艺简单，因此是比较具有潜力的内耳缓释载体。由于圆窗膜的生理条件限制了粒径大于3 μm的微球通过，因此微米粒子不能进入内耳，而是在鼓室释放药物，这一特点能避免载体材料对内耳的毒性作用。尽管微米球具有以上优点，但是目前对这种缓释体系的研究不及纳米粒。Noushi等[23]制备了藻酸钠-神经营养因子微米球，经鼓室灌注后发现药物在内耳的作用能够持续5 d。Horie等[24]研究了直径约10 μm的利多卡因微球，通过电生理、组织学的方法间接证明利多卡因可以进入内耳发挥作用。

2.3 控释给药装置研究 这种装置是基于机械、电子原理的给药系统，设计理念是在内耳植入微管，另一端与体外控释泵连接，达到控释给药的目的。这种装置的设计目的是治疗需要长期(数月至数年)给药的内耳疾病，如先天性内耳病、人工耳蜗术后。往复式微流泵给药系统是由美国Draper实验室与马萨诸塞州眼耳科医院研制，目的是通过微流系统实现长期内耳给药，且不更换贮药器，避免感染。此外，一些人工耳蜗公司正在研究具有给药装置的电极，如将电极设计成微管状，用激光在微管的侧方打孔，通过体外控释装置使药物溶液流入内耳，达到手术后长期治疗的目的[25]。

从内耳局部给药的研究进展，可以发现内耳局部给药的优点已被临床所证实，但目前还需要更加缓释、微创的给药技术进一步提高治疗效果。这一领域的实验研究多、范围广，从内耳载药材料到药物代谢，都是新兴的研究热点。目前从实验向临床转化的过程还存在一些制约，作者分析这些因素主要有以下几点:①新兴技术在内耳的实验研究缺乏系统性，如载药材料本身在内耳的降解、包裹药物后对听力及组织的影响、药物代谢的规律等一系列问题应该得到连贯的研究，从而更好地认识这种材料在内耳的应用价值；②耳科学与药剂学结合欠紧密，内耳缓释、控释给药为一门涉及耳科学、材料学、药物代谢动力学等多个领域的交叉科学，内耳有许多亟待解释的问题需要与药学专家合作，从而更好地了解药物释放、在内耳的分布与代谢规律；③临床客观原因的制约，尽管糖皮质激素、氨基糖苷类抗生素应用于鼓室灌注给药已有半个世纪，但是目前国内外医药公司都未将药物的这一给药途径写入说明书。因此，至少在国内医患关系日益紧张的医疗环境中，这一制约影响了耳科医生对这种内耳局部给药方法的积极尝试，从而也影响了内耳疾病的治疗效果。

[1]Schuknecht HF.Ablation therapy in the management of Menière's disease[J].Acta Otolaryngol Suppl，1957，132:1-42.

[2]Bachmann G，Su J，Zumegen C，et al.Permeability of the round window membrane for prednisolone-21-hydrogen succinate.Prednisolone content of the perilymph after local administration vs.systemic injection[J].HNO，2001，49(7): 538-542.

[3]Silverstein H.Use of a new device，the MicroWick，to deliver medication to the inner ear[J].Ear Nose Throat J，1999，78(8):595-598.

[4]Hoffer ME，Balough B，Henderson J，et al.Use of sustained release vehicles in the treatment of Meniere's disease[J]. Otolaryngol Clin North Am，1997，30(6):1159-1166.

[5]Lefebvre PP，Staecker H.Steroid perfusion of the inner ear for sudden sensorineural hearing loss after failure of conventional therapy:a pilot study[J].Acta Otolaryngol，2002，122(7):698-702.

[6]Chou YF，Chen PR，Kuo IJ，et al.Comparison of intermittent intratympanic steroid injection and near-continual transtympanic steroid perfusion as salvage treatments for sudden sensorineural hearing loss[J].Laryngoscope，2013，123(9):2264-2269.

[7]Wang YW，Ren JH，Lu YD，et al.Evaluation of intratympanic dexamethasone for treatment of refractory sudden sensorineural hearing loss[J].J Zhejiang Univ Sci B，2012，13(3):203-208.

[8]刘娅，林勇生，刘阳，等.半植入式微管跨膜控释给药治疗梅尼埃病的研究[J].转化医学杂志，2013，2(2):93-95.

[9]Shea JJ.Perfusion of the inner ear with streptomycin[J]. Am J Otol，1989，10(2):150-155.

[10]Adair RA，Kerr AG.Streptomycin perfusion of the labyrinth in the treatment of Menière's disease:a modified technique[J].Clin Otolaryngol Allied Sci，1999，24(1):55-57.

[11]Mikulec AA，Plontke SK，Hartsock JJ，et al.Entry of substances into perilymph through the bone of the otic capsule after intratympanic applications in guinea pigs:implications for local drug delivery in humans[J].Otol Neurotol，2009，30(2):131-138.

[12]Salt AN，King EB，Hartsock JJ，et al.Marker entry into vestibular perilymph via the stapes following applications to the round window niche of guinea pigs[J].Hear Res，2012，283(1/2):14-23.

[13]Salt AN，Plontke SK.Local inner-ear drug delivery and pharmacokinetics[J].Drug Discov Today，2005，10(19): 1299-1306.

[14]Parnes LS，Sun AH，Freeman DJ.Corticosteroid pharmacokinetics in the inner ear fluids:an animal study followed by clinical application[J].Laryngoscope，1999，109(7 Pt 2):1-17.

[15]Hargunani CA，Kempton JB，DeGagne JM，et al.Intratympanic injection of dexamethasone:time course of inner ear distribution and conversion to its active form[J].Otol Neurotol，2006，27(4):564-569.

[16]Balough BJ，Hoffer ME，Wester D，et al.Kinetics of gentamicin uptake in the inner ear of Chinchilla langier after middle-ear administration in a sustained-release vehicle [J].Otolaryngol Head Neck Surg，1998，119(5):427-431.

[17]Borden RC，Saunders JE，Berryhill WE，et al.Hyaluronic acid hydrogel sustains the delivery of dexamethasone across the round window membrane[J].Audiol Neurootol，2011，16(1):1-11.

[18]冯红云，孙建军，江平.缓释载药体泊洛沙姆407凝胶在听泡的生物降解性[J].临床耳鼻咽喉头颈外科杂志，2008，22(1):28-31.

[19]Salt AN，Hartsock J，Plontke S，et al.Distribution of dexamethasone and preservation of inner ear function following intratympanic delivery of a gel-based formulation[J].Audiol Neurootol，2011，16(5):323-335.

[20]Tamura T，Kita T，Nakagawa T，et al.Drug delivery to the cochlea using PLGA nanoparticles[J].Laryngoscope，2005，115(11):2000-2005.

[21]Zou J，Saulnier P，Perrier T，et al.Distribution of lipid nanocapsules in different cochlear cell populations after round window membrane permeation[J].J Biomed Mater Res B Appl Biomater，2008，87(1):10-18.

[22]Gao G，Liu Y，Zhou CH，et al.Solid lipid nanoparticles loaded with edaravone for inner ear protection after noise exposure[J].Chin Med J，2014，128(2):203-209.

[23]Noushi F，Richardson RT，Hardman J，et al.Delivery of neurotrophin-3 to the cochlea using alginate beads[J].Otol Neurotol，2005，26(3):528-533.

[24]Horie RT，Sakamoto T，Nakagawa T，et al.Sustained delivery of lidocaine into the cochlea using poly lactic/glycolic acid microparticles[J].Laryngoscope，2010，120(2):377-383.

[25]Kim ES，Gustenhoven E，Mescher MJ，et al.A microfluidic reciprocating intracochlear drug delivery system with reservoir and active dose control[J].Lab Chip，2014，14(4): 710-721.

The clinical and experimental developments in inner ear drug delivery

LIU Ya，SUN Jianjun
(Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery，Navy General Hospital，Beijing 100048，China)

Inner ear diseases are mainly treated with drugs.However，there is a blood-labyrinth barrier between the inner ear and the systemic blood circulation，and only limited drug which is systemically applied goes into the inner ear.When the drug is locally applied into inner ear，the total dose can be reduced and the systemic side-effects can be avoided.Drug would work more efficiently in inner ear with local application.Recent 10-years'studies demonstrate that the applications of local inner ear drug delivery include intra tympanic injection/trans eustachian tube drug delivery，delayed/controlled delivery trans round window membrane and inner ear fenestration.The experimental applications comprise studies in the delayed pharmaceutics and apparatus for controlled drug delivery. This review summarized the development of the clinical and experimental studies on inner ear drug delivery，in order to collect useful information for a more minimal invasive and effective therapy for inner ear diseases.

Inner ear；Round window membrane；Tympanic membrane；Delayed release；Controlled release

R764

A

2095-3097(2015)04-0240-04

10.3969/j.issn.2095-3097.2015.04.014

2014-12-13 本文编辑:冯 博)

首都卫生发展科研专项项目(2014-4-5111)

100048北京，海军总医院耳鼻咽喉头颈外科(刘 娅，孙建军)

孙建军，E-mail:jjsun85＠sina.com