耳蜗带状突触损伤与隐性听力损失研究进展

陈迪琰 倪玉苏

(复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科 上海 200031)

隐性听力损失(hidden hearing loss, HHL)是一种特殊的感音神经性聋。HHL患者常规纯音听力测试显示听阈正常，但存在一定程度的阈上听觉感知能力缺陷，即言语信息和时域编码能力下降。这种情况在嘈杂环境中更明显[1]，故常规的听力检测手段无法诊断HHL。目前HHL的诊断主要依靠一些客观指标[2-3]，包括：①听性脑干反应(auditory brainstem response，ABR)，Ⅰ波幅度在高声强水平下降，波Ⅰ阈上幅值降低(高频更明显)、波Ⅰ阈上潜伏期和宽度增加；波Ⅴ的潜伏期延长。②频率跟随反应的水平降低，表示神经元对于声刺激的反应同步化活动降低。③耳蜗电图，总和电位与动作电位的比值明显升高。最近有报道[4]双耳听觉察知测试可能对隐性听力损失的诊断有帮助。双耳听觉在人们进行声源定位、噪声环境中聆听及多人对话等场景中均扮演着重要角色。隐性听力损失的患者多有双耳听觉处理障碍。

根据该病的听力学特征,有研究推测其发病部位可能位于内毛细胞与听神经纤维之间的突触、螺旋神经节树突棘末梢、螺旋神经节细胞轴突、螺旋神经元胞体、听神经髓鞘、听觉神经传导通路。耳蜗内毛细胞和Ⅰ型传入听神经纤维之间突触的损伤获得越来越多的关注。哺乳动物的耳蜗带状突触只有有限的自发再生能力，因此促进内毛细胞带状突触重建与再生，是治疗HHL的理想途径之一。本综述对近几年的相关研究进行归纳。

1 带状突触的结构和功能

带状突触是声音信号传导和释放的重要节点，在听觉形成和听力损伤过程中起着不可替代的作用。内毛细胞带状突触形态多样，可表现出球形、椭圆形和棒状结构。与内毛细胞相连的突触前结构，是由突触前的局部膜增厚特化形成的。在此增厚的膜中心有一个球状/杆状的电子致密小体，其周围由透明状单层突触小泡所包围。位于神经末梢的突触后结构是由突触后膜增厚形成并具有高电子密度的结构。

带状突触的突触前膜具有多种蛋白结构，但是RIBEYE是突触前膜上目前所知的唯一骨架蛋白[5]，因此它也成了免疫学上标记的特异性靶点。RIBEYE的A区域为富含脯氨酸的N-末端，与C-末端结合蛋白2具有基因同源性，是带状突触所特有的结构。RIBEYE的B区域与C-末端结合蛋白1相关[6]。C-末端结合蛋白1和C-末端结合蛋白2与RIBEYE B区域连接至位于带状突触活性区域的胞质蛋白Bassoon上[7]。Bassoon是位于带状突触活性区域的细胞基质大分子物质，很有可能与活性区域上带状结构的锚定作用有关。在内毛细胞带状突触上还含有一个由OTOF基因最长亚型编码的跨膜蛋白——耳畸蛋白，它是带状突触信号释放所必需的结构成分，在毛细胞中充当着钙离子传感器的角色。在突触后膜上带有一个较大的谷氨酸受体池，目前认为听觉神经元对声音信息的传递主要通过突触前神经递质释放机制，谷氨酸受体池内含有大量的谷氨酸受体[8]，确保突触受体数量及类型快速转换，避免受体发生饱和，达到维持受体动态平衡的作用。这也使带状突触能够快速、准确地传递不同频率、强度的声音信号刺激。

2 发病机制

有研究表明，在急性噪声损伤、某些毒性物质代谢性疾病(缺氧、高胆红素血症)、免疫性疾病和感染性疾病中，在内毛细胞的数量未发生改变时，内毛细胞带状突触的数量已经发生变化。这个发现也启发出了一系列的研究，也有越来越多的涉及耳蜗突触病变的原因和分子层面机制的详细研究。

2.1 遗传性因素DFNB9被发现与感音神经性聋相关。DFNB9主要编码OTOF。耳畸蛋白在小鼠耳蜗内毛细胞中高度表达，但在外毛细胞中低表达。它是耳蜗带状突触的一个跨膜蛋白，对于内毛细胞带状突触囊泡的胞吐作用和神经递质释放十分重要。它的功能类似于钙离子感受器[9]，能够触发突触囊泡膜与突触前膜融合。最近，OTOF被认为与HHL密切相关。有研究对OTOF-/-小鼠进行ABR检测，发现Ⅰ波幅度降低。电镜下发现OTOF-/-小鼠的带状突触形态正常，但内毛细胞突触囊泡胞外转运完全停止[9]。由OTOF突变引起的听神经病变很可能在突触前。遗传性因素所导致的相关分子层面的机制包括谷氨酸摄取障碍、钙内流缺陷[7]等。

2.2 获得性因素 噪声导致的突触损伤主要表现为：①兴奋性毒性突触损伤引起噪声诱发的暂时性听力损失；②随后的听神经退行性变。暂时性阈移是指一过性听力下降，主要由较低噪声水平下持续暴露而致[10-12]。当暂时性阈移伴有耳蜗突触病理改变时，ABR Ⅰ波(表示螺旋神经节形成的复合动作电位)幅度的下降，提示可能有突触功能紊乱。有研究[11]发现，内毛细胞中与高阈值、低自发放电频率的听神经纤维连接的特定带状突触的损伤和丧失是主要原因。然而，在没有耳蜗突触改变的情况下，暂时性阈移可能是由于外毛细胞静纤毛层与盖膜之间的解偶联、代谢失调(ATP耗竭和氧化应激)、内毛细胞下传入神经末端的肿胀、传导阻滞[13-15]或其他可逆性损伤。

某些毒性物质代谢性疾病以及耳毒性药物也可以导致带状突触的损伤。氨基糖苷类抗生素耳毒性与内淋巴中药物水平相关。在正常耳蜗中，带状突触聚集在内毛细胞的基底部，并且多成对出现。氨基糖苷类抗生素损伤后，带状突触由内毛细胞基底部向核周方向移动，同时还观察到大量突触对的解离。低剂量庆大霉素可能会使带状突触相关蛋白——RIBEYE、耳畸蛋白[16]合成障碍从而影响带状突触的可塑性，以及带状突触的神经递质释放模式。毒毛花苷(哇巴因)也证实具有耳毒性[16]。在小鼠体内通过耳蜗圆窗膜给毒毛花苷，可以选择性地破坏Ⅰ型螺旋神经节细胞。毒毛花苷损伤后，出现解离的突触对，并且这些解离的突触对主要聚集在内毛细胞靠近核周的部位，这与氨基糖苷类抗生素的损伤特点很类似。

在临床病例中，老年性聋的临床表现常不单一。有部分患者发现言语分辨能力降低，通常虽听见声音，但分辨困难，理解能力下降。这一症状开始仅出现在公共场合很多人同时谈话时，但症状逐渐加重后，可引起与他人交谈困难，逐渐不愿讲话，孤独。耳蜗组织病理检查发现，不仅有耳蜗底转的内、外毛细胞弥漫性减少和继发神经元减少，还发现耳蜗顶部中转到顶转选择性外毛细胞、螺旋神经节细胞减少[17]，常伴神经脱髓鞘、纯音听力下降。同样，大量研究[12, 17]也发现小鼠的带状突触数量在衰老过程中有显著变化。

目前还不清楚噪声、老化和药物介导的突触损伤分子机制是否相同。已有大量涉及突触损伤分子层面的研究，讨论最多的是谷氨酸兴奋性毒性和钙离子信号传导途径。 谷氨酸兴奋性毒性很可能是导致突触损伤或继发神经变性的病理基础。突触间隙内谷氨酸大量积聚，可能会造成突触以及听神经变性，导致突触功能失调和听神经末梢损伤[15, 18]。在电镜下观察螺旋神经节末端，发现在噪声暴露后24 h内大量钙、钠和钾离子流入，这会导致听觉传入神经纤维树突末端过度兴奋性肿胀，并最终导致突触后膜结构损坏[15, 18]。最近的研究[14-15]表明T型钙离子通道在噪声诱导的听力损伤中发挥重要作用。 细胞外钙离子内流会导致细胞内储存的钙离子大量释放，进一步提升游离水平。内毛细胞增加的钙离子会导致内毛细胞突触前膜释放出更多的谷氨酸，从而损伤突触后结构。与此同时，胞质中还会出现活性氧积聚和下游钙离子依赖途径的激活， 最终激活线粒体介导的细胞凋亡和坏死[15]。此外，游离钙离子可以调节丝裂原活化蛋白激酶和其他介导细胞应激的细胞内信号级联反应的活性。

3 重建与再生

耳蜗带状突触只有有限的自发再生能力[19]。 最近有很多因子和信号通路已被发现在促进突触重建和再生中发挥作用。

神经营养因子包括神经生长因子、脑源性神经营养因子、神经营养因子-3和神经营养因子-4/5。在新生哺乳动物的内耳中，敲除脑源性神经营养因子或神经营养因子-3分别导致前庭和内耳的带状突触损伤，造成前庭功能障碍和听力损失。在耳毒性药物损害之后，加入脑源性神经营养因子和神经营养因子-3可促进突触的重建和标记。并且神经营养因子-3比脑源性神经营养因子对带状突触的再生更为重要。有实验研究，加入抗神经营养因子-3抗体后，螺旋神经节和内毛细胞之间的突触损伤后重建受到抑制，但加入抗脑源性神经营养因子的抗体对此影响不大[20]。因此，圆窗注射神经营养因子-3可能成为突触损伤保护的一个理想方案。胶质细胞系衍生的神经营养因子对突触的损伤也有一定的保护作用[21]，这种作用呈剂量依赖性。这种作用可能是通过调节钙离子信号传导，甚至减少自由基的产生来实现的。

最近有很多其他因子和蛋白被证实对突触具有损伤保护以及促再生作用：WW结合蛋白为雌激素受体和孕激素受体转录共激活因子。据研究报道，它可以通过调控雌激素受体信号通路来预防甚至逆转进行性听力损失[18]，而雌激素受体信号通路对于突触损伤有重要意义。成纤维细胞生长因子-22可以促进突触前神经末梢的分化,这对庆大霉素所致的突触损伤具有保护作用[22]。支持细胞表达的巨噬细胞游走抑制因子对螺旋神经元的发育至关重要，对于正常听力的维持也是必不可少的[23]。这些细胞因子之间的作用网络仍待进一步探究。其调节内耳发育和神经支配的分子机制需要进一步阐明,可能在损伤保护和促进再生中发挥作用。细胞周期蛋白依赖性激酶2抑制剂kenpaullone对于预防低分贝噪声所致的隐性听力损失可能更有效，但确切机制仍不清楚[24]。特异性谷氨酸受体拮抗剂能够减轻内耳突触的损伤，如α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸/海人酸或N-甲基-D-天冬氨酸受体阻滞剂如犬尿胺酸和DNQX、MK-801可以减少螺旋神经元树突的损伤[25]，这种作用是通过调节谷氨酸的释放来实现的。

4 结语和展望

耳蜗突触病早期常与听神经病一起被提及，为听神经病谱系障碍的一个亚型。听神经病谱系障碍病变部位和隐性听力损失的病变部位也有很多相似之处。两者的主要区别在于：①发病特点不同。听神经病谱系障碍多由遗传性因素所致，婴儿期和青少年期发病；隐性听力损失多由后天获得性因素所致，发病年龄可能更多元化。②临床特征不同。听神经病谱系障碍表现为耳声发射和(或)耳蜗微音电位正常而ABR缺失或严重异常；而隐性听力损失常规频率纯音测听阈值正常，临床表现轻微。可能在动物实验或影像学、尸检未得到确切外周病变部位的证据时，就可出现隐性听力损失的临床症状。不排除有部分隐性听力损失未接受及时的诊断和治疗，会进展为听神经病谱系障碍，但目前仍无充分证据支持隐性听力损失是听神经病谱系障碍的早期表现。

总的来说，隐性听力损失目前还处于科研探索阶段。隐性听力损失的致病机制研究不断深入拓展，将对其诊断和治疗具有重大意义。促进带状突触的再生或许是隐性听力缺失一个很有前景的治疗方向，不仅包括促进带状突触的功能恢复正常，还要保证传入神经纤维对毛细胞的重新支配，以及新形成的突触后结构具有正常的生理、生化特性。