噪声性聋发生机制及药物防治研究进展

石磊 朱玉华 于宁 杨仕明

听力损失是当今世界最大的致残原因之一，影响全世界约1/6人口，其中20%由噪声暴露导致[1]。长时间或反复暴露于85 dB以上噪声环境会导致明显的听力下降，在内耳组织病理方面，噪声性耳聋（noise-induced hearing loss，NIHL）的损伤最初局限于毛细胞，随损伤加重逐渐波及突触、螺旋神经节等结构；在听力学方面，第一个迹象通常是听力图在3、4、6 kHz处出现切迹，并随损伤加重向低频或高频扩展。NIHL损伤急性期听力下降包含可恢复至正常听力阈值的暂时性域移（temporary threshold shift，TTS）和不能恢复的永久性域移（permanent threshold shift，PTS），PTS是听力残疾的主要原因。最新研究证实低强度噪声暴露后TTS的完全恢复并不意味听觉系统完全恢复，仍会遗留带状突触损伤和暂时性的听神经脱髓鞘变化，引起嘈杂环境中言语识别率下降，这种噪声性听力损失称为隐性听力损失(hidden hearing loss，HHL)[2]。本文针对近年NIHL的发病机制及防治药物研究展开综述。

1 噪声性耳聋损伤机制研究

噪声性聋的发生机制涉及机械损伤、代谢损伤、微循环障碍等诸多方面，本人从以下方面对NIHL机制进行阐述。

1.1 机械损伤

声波作为一种机械波，除了导致鼓膜破裂、听小骨断裂移位、鼓室内出血等中耳损伤外，还可通过基底膜的过度偏移对位于其上的corti器及相邻组织细胞施加很大的剪切应力，引起内耳一系列损伤，包括纤毛的倒伏脱落、毛细胞胞体损伤以及与神经纤维间突触的离断等，毛细胞损伤又以第三排外毛细胞最重，越靠近蜗轴损伤越轻[3]；此外，机械损伤还会造成毛细胞与其周围支持细胞或相邻毛细胞间细胞连接的破坏，例如第三排外毛细胞与Deiters细胞间缝隙变大[4]；损伤严重者甚至造成毛细胞及支持细胞的大量缺失，致使Corti器整体结构坍塌、上皮化；更高强度的脉冲噪声还会引起前庭膜、网状板及基底膜撕裂，造成内外淋巴液混合，使得毛细胞因外环境改变而凋亡[5]。目前认为机械损伤无常规药物可预防，但可尝试导入基因及干细胞进行治疗。

1.2 代谢损伤

代谢损伤由细胞呼吸或细胞内外离子浓度改变导致细胞稳态失衡所致，包括以下几方面。

1.2.1 活性氧（reactive oxygen species，ROS） 噪音暴露后的早期耳蜗即会产生较高浓度的ROS，包括：超氧自由基（O2。-），羟基自由基（。HO），单线态氧（¹O2）和非自由基过氧化氢（H2O2），其中以。HO破坏力最强[6]。目前认为引起内耳损伤的ROS主要来源于线粒体，噪声暴露后线粒体有氧呼吸增加，ROS作为氧化磷酸化的副产物不断积累[7]。进一步与细胞内物质如DNA、蛋白质、细胞表面受体和膜脂发生化学反应，影响细胞各项生理活动[8]，此外，ROS诱导产生的脂质过氧化物（如异前列腺素等）亦会引起毛细胞凋亡，并可进一步加剧ROS的产生[9]，ROS还会促进IL-6与TNF-a等促炎因子的产生，造成内耳细胞凋亡[10]。综上，目前认为ROS是噪声暴露后耳蜗损伤的关键因素。

1.2.2 钙超载 噪声暴露后毛细胞内游离Ca2+含量会异常增多并引起细胞结构损伤和功能代谢障碍，目前认为胞内Ca2+浓度增加主要有胞内钙库释放和胞外Ca2+通过离子通道进入胞内两种途径，毛细胞胞内钙库已证实有IP3敏感钙库和ryanodine钙库两种，跨膜钙离子通道目前仅发现L型钙通道，但牛蛙球囊毛细胞中证实还存在类似于N型的钙通道[11]，提示听毛细胞可能也存在第二种钙离子通道，但近年并未出现相关报道。噪声暴露后胞内过高的钙离子水平会影响线粒体ATP合成继而引起毛细胞供能不足、ROS大量生成，并激活磷脂酶、蛋白激酶和核酸内切酶，引起毛细胞凋亡或坏死[12]。内毛细胞中Ca2+浓度增加还会刺激谷氨酸递质过度释放，导致内毛细胞突触损伤及神经末梢肿胀[13]，这也是HHL机制之一。目前，已在动物实验中证实L型钙通道的拮抗剂可对NIHL起到治疗作用，这也从防治角度证实钙超载是引起NIHL的重要机制之一。

1.2.3 谷氨酸-谷氨酰胺循环障碍的谷氨酸兴奋毒性学说 谷氨酸是听觉传入神经系统的重要递质，释放入突触间隙的谷氨酸通过谷氨酸-谷氨酰胺循环机制被内毛细胞重新摄取。噪声暴露会引起谷氨酸大量释放，超过谷氨酸-谷氨酰胺循环的再摄取能力，具有兴奋性毒性的谷氨酸在突触间隙大量堆积，引起内毛细胞水肿、空泡样变，并导致钙超载，引起线粒体功能障碍[12]，引发毛细胞急性损伤。

1.2.4 炎症介质与趋化因子 噪声暴露会引起耳蜗内细胞释放大量炎性介质及趋化因子，募集内淋巴液及循环系统中的炎细胞，激活耳蜗内细胞的炎症因子瀑布反应[14]，引起细胞凋亡。最近研究发现，噪声暴露可引起耳蜗内炎症因子IL-1ß与TNF-a的升高，进而激活caspase-1依赖的细胞凋亡通路[15]。另有研究证实，在小型猪NIHL模型中，噪声暴露可激活耳蜗内NLRP3受体介导的炎症复合体，并通过caspase-1活化IL-1β、IL-18，间接促进TNF-α等炎症因子上调，加剧耳蜗内炎症反应，导致耳蜗内重要结构损伤[16]。

1.3 微循环障碍学说

耳蜗微循环收缩及血流量的减少是造成耳蜗损害的另一个主要原因。研究证实，噪声暴露引起耳蜗微循环痉挛收缩，造成血管阻力增加、血流速度减缓、耳蜗内局部缺氧状态形成[17]，而耳蜗缺氧会进一步上调血管内皮细胞生长因子的表达，引起血管壁的损伤，使得血管外膜细胞失去与血管内皮细胞的紧密连接，毛细血管通透性增加[18]，易于炎细胞聚集并引起组织水肿。此外，噪声暴露还可引起舒血管物质环氧化酶（PGE2）的下调[19]，进一步加剧耳蜗缺血缺氧状态，破坏内耳稳态，引起内耳功能障碍。

2 防治药物研究进展

噪声性聋的药物防治始终是耳科学研究的重点和难点，目前实验中发现具有防治作用的药物主要有天然提取物、无机小分子、有机大分子、气体替代治疗、基因与干细胞治疗等，现根据其作用机制分类综述如下。

2.1 天然提取物

天然提取物类药物大部分为植物提取物。其中银杏叶提取物与葛根素已广泛应用于耳科治疗，姜黄素、黄芪已开发出高生物利用度提取物以提高治疗效果。但这类药物中大多数并未确定具体有效成分及防治机制，毒副作用亦有待进一步验证，以下按具体防治机制分类综述。

2.1.1 抗氧化应激类提取物 该类药物中，以银杏叶提取物及姜黄素的研究最为成熟，银杏叶提取物目前已大量应用于耳科临床。研究发现早期应用银杏叶提取物可有效降低体内氧化应激物质总量，抑制耳蜗IL-1、IL-6、TNF-α和COX-2的表达，增加hsp-70和hsf-1的表达，可减少PTS约20 dB[20]；姜黄素可降低氧化损伤标记物4-羟基壬烯醛含量，说明其具有较强的抗氧化作用，其高生物利用度的Theracurmin的防治效果更优，可减少PTS约20 dB[21]；此外，NIHL防治药物茶多酚亦被证实具有抗氧化作用，并可通过抑制caspase 9和caspase 3的表达从而减少毛细胞损伤[22]，但其并未在临床上应用，也未进行深入开发。

2.1.2 其他非抗氧化应激类提取物 天然提取物类药物中依靠非抗氧化应激发挥作用的药物较少，目前仅有葛根素和黄芪提取物。在动物实验中，葛根素能显著减弱耳蜗核中PKCγ的表达的增加，增加噪声暴露后GABABR1和GABABR2的表达，最终可降低PTS约20 dB[23]。黄芪提取物在动物实验中被发现可抑制耳蜗血管纹中缝隙连接蛋白（Cx26）的下调而发挥防治作用[24]，其有效成分已确定为黄芩素，30 mg/kg的黄芩素可有效降低PTS约30 dB，效果优于黄芪提取物[25]，并已开发出提高黄芩素提取率的方法，比较而言，黄芩素的治疗效果及应用研究进度好于葛根素。

2.2 有机小分子药物

目前对NIHL具有防治作用的有机小分子药物大部分是已经应用于其他临床学科并被证实具有抗炎、抗氧化及舒张微循环等作用的药物，这类药物优点是安全性已得到充分验证，但在NIHL中的防治效果、应用剂量及给药方式则需进一步探索。

2.2.1 抗炎类有机小分子药物 抗炎类药物研究主要集中于类固醇激素，主要包括地塞米松及甲基强的松龙，进一步研究发现激素药物除具有普通抗炎作用外，还可在噪声暴露后上调Mpz蛋白，并可调节噪声暴露后耳蜗产生的免疫炎性反应[26，27]，而且还与生物对噪声损伤敏感性昼夜节律有关[28]，目前类固醇类药物更多着重于给药方式的研究，分为鼓室内给药和全身性给药。研究证实，全身性给药对corti器保护效果要好于鼓室内给药，而对突触保护作用则是鼓室内给药更优[29]，而且局部给药副作用更小；其他学者发现，2-氯-6-环戊基腺苷和腺苷胺同源物作为腺苷受体激动剂在噪声聋防治中亦被证实具有抗炎作用，具有明显的NIHL防治作用[30]，但该结果仅限于动物实验，并未像类固醇类药物一样拥有广泛的临床证据。

2.2.2 抗氧化类有机小分子药物 抗氧化应激作为NIHL 防治最主要靶点机制，在有机小分子药物中同样占据主要地位，其中以N-乙酰半胱氨酸（n-acetylcysteine，NAC）、腺苷胺同源物和依达拉奉的应用研究最为深入。研究发现NAC可直接清除ROS，并可提高细胞内谷胱甘肽的含量[31]，更进一步研究发现NAC虽对急性期损伤没有改善作用，但可降低PTS约10 dB且对高频防护作用最为明显[32]；腺苷胺同源物在证明药物有效性的基础上发现在噪声暴露后24小时内使用＞50 ug/kg的剂量最为有效，可降低PTS约21 dB，但静脉给药后的半衰期较短（5分钟），证明腺苷胺同源物以剂量和时间依赖的方式减轻NIHL[33]，目前该药物尚未进行临床试验，但在药代动力学等药物基础实验方面是近年来有关NIHL防治的药物中最为全面、深入的。依达拉奉目前作为抗氧化剂广泛应用于神经内科，研究发现静脉注射或鼓室内注射均可有效降低噪声导致的听力损失，但鼓室内注射效果更好[34]。

2.2.3 改善微循环类有机小分子药物 微循环改善类药物广泛应用于脑卒中、突聋等疾病治疗，微循环障碍作为NIHL损伤机制之一，亦有学者证实该类药物对NIHL具有防治作用，其中临床上主要用于镇静的右美托嘧啶，可有效改善噪声暴露后耳蜗血流量的降低[35]；腺苷胺同源物亦被证实可通过改善耳蜗缺血而用于NIHL防治[30]。

2.2.4 其他有机小分子药物 多虑平、丁酸钠、他汀类药物同样具有NIHL防治作用，多虑平可通过抑制酸性鞘磷脂酶ASM/神经酰胺的产生而抑制听皮层紊乱进而对NIHL起到预防作用[36]；丁酸钠则是促进噪声暴露后毛细胞与Hensen细胞胞核中乙酰组蛋白-H3表达，抑制组蛋白脱乙酰酶-1、3-硝基酪氨酸的表达而发挥防治作用[37]。目前，他汀类药物在NIHL治疗中的效果尚有争议，现有研究证实5 mg/kg的阿托伐他汀可减小噪声暴露后DPOAE幅值的降低，但更高剂量则未显示出治疗效果[38]，而普伐他汀的应用则未显示出任何治疗效果，所以，他汀类药物的治疗效果尚需进一步实验验证。

2.3 氢气、高压氧等气体治疗研究

气体防治以其使用方便，可同时多人接受治疗，防治效果佳而备受关注，现有研究表明多种气体具有NIHL防治作用。

2.3.1 抗炎抗氧化类气体 通过抗氧化应激发挥作用的气体主要包括氢气和臭氧，氢气以其分子量小、易于穿过迷路屏障和强还原性备受关注，实验证实，氢气可以降低内耳氧化应激水平及IL-1、IL-6、TNF-a、ICAM-1等炎症因子的表达，并上调抗炎因子IL-10表达发挥防治作用[39]，目前氢气治疗有氢饱和生理盐水和氢混合气吸入两种给药方式，其中＞1%浓度氢混合气吸入可有效减少PTS约15～20 dB[40]，相较而言，氢混合气吸入具有更好的防治效果；另有学者证实，低浓度臭氧可刺激机体产生抗氧化应激物质如谷胱甘肽等并提高组织中抗氧化应激物质的活性，减少线粒体产生的ROS而起到预防NIHL的作用[41]。此两种药物尚未进行药物临床试验及其前序的半衰期、应用剂量等基础动物实验。

2.3.2 改善微循环类气体 该类气体包括高压氧和硫化氢（H2S），其中高压氧治疗被证实可改善微循环障碍引起的内耳缺氧状，动物实验发现高压氧治疗可降低噪声暴露后DNA损伤及炎症介质形成，在噪声暴露后第七天开始高压氧治疗可取得最佳治疗效果，14天后再开始治疗效果则不明显[42]，上述研究说明高压氧应用具有明显的应用时间窗。另有学者发现H2S可通过缓解噪声暴露后耳蜗微循环血管痉挛而发挥NIHL防治作用[43]，但并未有如高压氧治疗这般详尽的应用及临床研究，且由于H2S具有生物毒性，故其应用前景大为受限。

2.4 生物大分子药物

生物大分子药物在NIHL防治领域应用较少，目前仅有促肾上腺皮质激素（ACTH）与神经营养因子进行了动物实验。实验发现ACTH在高频听力下降为主的NIHL中治疗效果略好于地塞米松[44]，并在一定程度上避免直接应用类固醇类药物的副作用，因此可能会成为激素治疗的替代药物。但由于ACTH可促进类固醇激素的产生，故该实验中对动物NIHL起防治作用的主要成分并不能确定为ACTH；另有研究证实神经营养因子3（neurotrophin-3，NT-3）可有效减少带状突触损伤及ABR波幅的降低[45]，故可用于治疗HHL。

2.5 干细胞及基因治疗研究

人类听毛细胞无再生能力，而干细胞治疗则有望弥补这一缺陷，并且corti器局限于膜迷路内，并被内、外淋巴液浸润，这就使得基因载体易于扩散进入靶细胞并长期表达，因此干细胞及基因治疗NIHL拥有广阔的前景，现有研究显示，通过腺病毒载体导入NT-3基因后，内毛细胞NT-3的高表达减少了噪声暴露后CAP幅值降低和突触丢失，显示出对HHL的治疗效果[46]；在干细胞治疗方面，近年研究显示将骨髓神经组织定向干细胞（一种来源于骨髓组织的成体干细胞，拥有更强的神经元定向分化潜力）注入内耳后，可观察到其向corti器的迁移并可有效降低噪声暴露引起的PTS约25 dB[47]。目前受限于伦理及高效基因载体的缺乏，该领域研究受限较多，但随着内耳靶向的AAV-ie载体出现[48]，必将极大促进基因治疗在NIHL防治领域的应用。

3 小结

在过去的研究中，NIHL机制和药物防治研究取得了明显进展，更多与NIHL相关细胞因子及通路被揭示，大量NIHL防治药物被发现。然而，HHL相关的防治药物仍然缺乏，但HHL患者更为广泛，潜在危害也更大，因而防治药物的开发也就更为迫切；并且NIHL防治药物的研发大多数局限于动物模型，缺少给药方式和给药剂量以及进一步随机、双盲、安慰剂对照的临床研究，联合用药的研究则更为缺乏，所以NIHL的药物防治研究仍需要更加深入的基础及临床应用研究。