隐性听力损失病因及致病机制研究进展

赵超越 杨金源 王秋权 邱士伟 黄莎莎 袁永一 戴朴

中国人民解放军总医院第六医学中心耳鼻咽喉头颈外科医学部；国家耳鼻咽喉疾病临床医学研究中心解放军耳鼻咽喉研究所；聋病教育部重点实验室；聋病防治北京市重点实验室（北京 100853）

与隐形听力损失（Hidden Hearing Loss，HHL）相关的听觉缺陷已在动物模型中得到证实，对小鼠的HHL研究表明，适度的噪声暴露会导致暂时性阈移(Temporary Threshold Shifts，TTS),而不会导致毛细胞凋亡[1，2]。Kajawah 和 Liberman在实验中观察到对阈上声刺激的响应幅度降低与耳蜗内毛细胞（Inner Hair cell,IHC）和听神经纤维(Auditory Nerve，AN)之间的突触连接减少相关，进而引出了HHL这一概念[2]。最新研究结果表明包括脱髓鞘病变也可能是HHL病因[3]。本文旨在回顾当前关于HHL的病因与发病机制的相关研究，以期为后续相关的科学研究提供参考。

1 病因

1.1 噪声暴露

噪声性HHL的主要功能改变为突触和（或）AN损伤后传递速度下降，剩余突触和AN对声音响应能力下降，导致听觉系统编码能力缺陷[4]。研究发现中等强度噪声暴露产生的TTS可在几天至几周内恢复[5]，例如在小鼠实验中100 dB SPL持续给噪声2小时，这些TTS发生时没有毛细胞损失。然而，即使在阈值恢复后，仍然存在ABR I波幅值降低，这与其AN同步化效应及传导速度下降相一致。许多早期研究评估了持续噪声对听觉的影响，最近的一些研究表明，单次或短时间强脉冲噪声暴露也可能导致人[5]或动物[6,7]的HHL。噪声性HHL随着其神经反应性降低会改变阈上声音编码时效性及强度，并会影响在复杂听觉环境中的声音感知能力。后者已经在动物实验中得到了证实，如暴露于109 dB SPL倍频噪声环境后，导致TTS和ABR峰值及I波幅值的永久性降低，尽管其阈值可在两周内恢复，大鼠的行为测听表明其在背景噪声中的听力表现较差[8]。在人类个体中，与HHL相关的听觉神经编码问题被认为会导致在嘈杂环境中言语识别力和理解力方面的缺陷[9]。而多项研究也证实了这一推测，表明经历过强噪声暴露的个体尽管听力阈值接近正常，但其在嘈杂环境中听觉感知表现的更为困难[10，11]。Bharadwaj、Masood 使用多种检测手段调查一组正常的成人受试者（21～39岁）听觉灵敏度，以确定阈上听觉编码与复杂听觉刺激感知之间的潜在关系。研究发现噪声暴露史和几种测量值之间并无显著差异，但是良好的时域编码功能与双耳聆听时序性紧密相关[12]。总之，这些研究进一步证实了个体超阈值声音的神经编码准确性对于复杂聆听环境中表现的重要性，并表明累积的噪声暴露会降低这些能力。

1.2 年龄老化

随着年龄的增长，一些老年个体即使8kHz听阈正常也可能会出现噪声环境中言语识别能力下降。此外，老年人群表现出的声音时域编码能力下降对噪声环境中的语音感知很重要，甚至这种编码能力的下降可能与听力下降不相匹配[13]。而老化过程中ABR I波的幅值降低与听神经病变相一致可能是这种时域编码能力缺陷的基础[14]。

同样的ABR I波幅值下降(＞50%)已在对小鼠长达一年的ABR阈值测量实验中得到证实[15]。随着小鼠年龄增加其听阈也呈增长趋势，这一变化既与耳蜗老化、外毛细胞损失有关，也与早期IHC突触减少相关[16]。此外，Liberman、Kajawah等人研究报道，在16周小鼠中单次噪声暴露导致TTS和HHL的个体，其老年性聋的进程也明显加快，包括ABR阈值升高和外毛细胞（Outer Hair cell,OHC）损失。该数据表明，即使单次中等强度噪声暴露史（TTS类型）也易于加快整个生命周期的听力损失[17]。

1.3 周围神经病变

许多周围神经病变也可直接影响AN功能和螺旋神经元（Spiral ganglion neurons，SGN）的存活[18]。与这些疾病相关的听力损失通常被称为“听神经病”，特征为外毛细胞功能正常伴随ABR改变。尽管周围神经病变会对AN功能产生较大影响从而改变ABR阈值，也有一些患者表现出听力正常，但有显著的感知障碍，例如，格林-巴利综合征 (Guillain-Barre syndrome，GBS)和 Charcot-Marie-Tooth(CMT)病。GBS是由施旺细胞的急性损伤引起的[19]，而在GBS患者罹患急性听力损失后，虽然听阈逐渐恢复，但ABR潜伏期持续增加，进一步证实了HHL的病因机制[20]。CMT是一种遗传性进行性周围神经病变，可影响运动神经和感觉神经，并且具有遗传异质性[21]。临床工作中基于运动神经传导速度将CMT分类为脱髓鞘（1型）或轴突（2型）。许多CMT患者表现出典型的听神经病但其OHC功能正常为特征，听觉灵敏度显著降低，通常具有ABR潜伏期延长改变[22]。而对一组基因诊断为CMT1或CMT2的儿童的听觉评估表明，尽管听阈接近正常，但大多数病例表现出言语理解能力下降和时域编码能力改变[23]。在CMT1小鼠模型中对听觉功能的早期评估表明，AN髓鞘形成减少与HHL和听觉灵敏度降低密切相关[24]。所以HHL很可能是CMT病理改变的一个组成部分，而AN脱髓鞘和SGN凋亡程度共同决定了在听力测试中产生的阈值变化。

1.4 耳毒性药物

高剂量的氨基糖苷类抗生素，如庆大霉素，会造成毛细胞毒性而引起听觉阈值变化[25]。这种类型的暴露也已被证实会引起SGN末端树突的急性肿胀[26]，而与噪声暴露对IHC突触的兴奋毒性损伤[27]相似。Liu等报道，给小鼠全身低剂量庆大霉素两周后会发生IHC突触数量暂时性减少，在停药后突触数量可部分恢复[28]。Hong等人通过小鼠实验发现，全身应用庆大霉素可导致IHC的突触急性损失及ABR阈值轻度变化和I波幅值的大幅下降[29]。通过遗传性耳聋基因芯片技术对患者进行常见耳聋易感基因筛查，早期发现常见的药物易感性致聋基因，如线粒体12SrRNA基因等，有助于减少药物性HHL[30]。耳毒性药物如何引起HHL突触损伤，目前其机制尚不明确。

2 发病机制

2.1 耳蜗突触病变

HHL目前比较确切的机制是耳蜗带状突触退化且不伴有毛细胞和SGN缺失。带状突触位于IHC的基底部，带状突触前包含神经递质囊泡和释放装置，突触后区有AMPA(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid)谷氨酸受体[31]。Kajawah和Liberman在中等强度噪声对小鼠影响的研究中首次提及了HHL与IHC-SGN突触损失之间的关联。中等强度噪声暴露并没有导致毛细胞损失，且听觉阈值完全恢复，但通过客观听力学检测发现ABR I波幅值及蜗窗处测得的复合动作电位都有降低，进而证实了听神经反应的永久性下降。通过RIBEYE/CtBP2免疫染色确定这种超阈值变化与高达50%的带状突触损失相关。据推测，可能是谷氨酸介导的兴奋毒性引发了突触损伤和传入神经阻滞，在噪声暴露后诱导SGN末端纤维肿胀[32]。

随着噪声强度越大，会导致与不同程度IHC损失相关的永久性阈移(Permanent Threshold Shift，PTS)，与TTS噪声暴露相比，存活IHC的突触数量下降幅度更大[33]。虽然噪声导致小鼠TTS的证据支持永久性突触损失[23]，但其它物种的大多数研究尚未报道噪声对突触完整性的长期影响。Shi等对小鼠强噪声暴露以后的不同时间点评估表明，一些突触在最初的损伤之后可能会进行修复[34]。

Eremenko等发现，在小鼠衰老过程中突触损失与阈上听觉反应降低之间存在很强的相关性，支持了突触病是导致衰老的关键因素的观点。且衰老小鼠SGN的丢失与突触损失的发生率大致相同，仅在时间上有所延迟，表明突触损失使神经元易于退化[35]。与未暴露的小鼠相比，早期有噪声暴露史导致耳蜗突触病变的小鼠在生命晚期表现出的SGN损失更为严重，且发生在受影响的相同耳蜗区域。

Makara等人研究了来自不同年龄、毛细胞相对完整且没有耳科疾病证据的大量人类耳蜗的SGN计数，结果表明，不同个体整个生命周期的SGN损失率相似[36]。另一项研究表明，具有相对完整IHC带状突触和外周AN纤维但耳蜗的免疫染色表明存在渐进性传入神经阻滞的个体中，SGN损失率快于Makara等人的研究[37]。这些发现与在衰老小鼠中获得的结果相似，表明人类的突触病也可能使SGN易于退化。

2.2 脱髓鞘病变

施旺细胞对于维持AN髓鞘完整性、听觉处理准确性至关重要，髓鞘形成缺陷与人类和动物模型系统的听力损失有关。郎飞节是指有髓纤维髓鞘间断处的特定区域，电压门控钠和钾通道聚集在该区域，用于动作电位的产生和电信号的快速、同步传导[38]。除了明显影响AN时间处理的CMT1等脱髓鞘疾病外，HHL的其他危险因素（如噪声和衰老）也可引起髓鞘功能障碍。大鼠的强噪声暴露与AN周围髓鞘变薄以及郎飞节的节旁髓鞘区域变化有关。这种噪声水平能够导致阈值偏移增加，但也观察到了ABR峰值降低和I波潜伏期延长[39]。在一组人类颞骨样本的AN中也检测到与年龄相关的髓鞘碱性蛋白水平下降，这表明髓鞘丢失可能导致衰老人群中描述的时间处理异常，包括反应延迟和不同步的增加[40]。Wan和Coras认为[41]，暂时性脱髓鞘病变也会导致HHL。他们的研究表明，通过遗传学手段在成年动物中消融施旺细胞导致AN髓鞘在一周内几乎完全丧失。虽然这种损失确实不改变听觉阈值，但阈上ABR I波幅值明显下降，导致永久性HHL。与噪声暴露产生的HHL相比，ABR波I潜伏期也因脱髓鞘而增加。

2.3 毛细胞功能障碍

最近的两项研究表明，噪声引起的毛细胞功能障碍也可导致HHL。Mulders，Chin等人报告，患有噪声性HHL的豚鼠总和电位(Summating Potential，SP)振幅持续降低。由于SP来源于耳蜗毛细胞，故认为毛细胞电生理功能的长期持续变化可能导致HHL[42]。另一项针对53个人类个体的研究提出OHC功能障碍可能参与HHL。该小组报告了正常至轻度纯音测听阈值升高、DPOAE改变和噪声环境中言语识别率下降之间的相关性。他们发现这些变量与CAP振幅没有相关性。基于这些观察结果，外毛细胞缺失导致基底膜更广泛区域的声音偏转，从而募集更多的听神经纤维并补偿低声级下耳蜗放大器功能，即CAP阈值，但是这个过程会导致暂时性听觉敏感度改变并损害噪声背景下的语言理解能力[43]。关于毛细胞功能障碍对HHL的影响还在进一步探索中。

3 结语

近年来HHL引起了听觉研究人员和临床医生的广泛关注，在许多情况下突触病变甚至可以和HHL互换使用。本综述试图阐明除了耳蜗突触病变之外的其他机制也可能导致HHL的发病机制。随着HHL发病机制的不断明晰，未来将考虑如何在人类受试者中研究HHL，并将影响HHL的诊断和治疗，解析HHL的不同病因将允许临床医生确定需要处理的是听觉通路的哪一部分，是突触、髓鞘或毛细胞。HHL的细胞和分子机制进展提示，未来可以治疗这种疾病的可能性。而目前的助听器和人工耳蜗技术无法很好地补偿HHL，这些技术主要解决听觉阈值的缺陷。因此，寻找HHL的治疗方法可能会对其他常见的听力障碍产生推动作用。