王彦茹卢江枫张璞苏丹曲雁

1河北医科大学第三医院耳鼻咽喉科（石家庄050051）

2河北医科大学第三医院骨科（石家庄050051）

·噪声性聋专辑·

噪声性耳聋的氧化还原药物保护作用研究进展

王彦茹1卢江枫2张璞1苏丹1曲雁1

1河北医科大学第三医院耳鼻咽喉科（石家庄050051）

2河北医科大学第三医院骨科（石家庄050051）

噪声性耳聋（Noise-induced Hearing Loss,NIHL）多是长时间接受噪声刺激而引起内耳进行性的、缓慢的听觉丧失或短期内遭受强烈爆震或声音后所引起的损害。接触噪声环境时间较短、损伤程度轻微者，尽早离开噪声环境,听觉有可能会逐渐恢复；若时间较长、损伤较重者，则很难恢复，甚至导致感音神经性聋。而NIHL的发病机制目前仍尚未完全阐明，但公认的噪声性耳聋致病机制首先发生机械性损伤，其次是代谢性损伤，而在代谢性损伤中又包括以下几点：①氧化应激学说②钙离子超载学说③耳蜗组织缺血再灌注学说④谷氨酸兴奋性毒性学说。因此，通过阻止或抑制以上各途径，推测可起到保护噪声性耳聋的作用，而在目前如何预防和治疗NIHL问题已成为各国耳科学者研究的重要课题。本文对NIHL在发病机制上的氧化还原药物保护作用研究进展进行综述，为今后临床上NIHL的预防和治疗提供进一步的实验和理论依据。

噪声性耳聋，发病机制，氧化还原反应,药物保护，研究进展

Fund project:The natural science foundation of Hebei Province(H2014206141)

Declaration of interest:The authors report no conflicts of interest.

1 抗氧化应激反应

1990年美国科学家Sohal首先提出氧化应激（oxidative stress,OS）的概念[1]。Yamane[2]等最早在噪声暴露后内耳组织中发现自由基。随后的大量研究都证实了毛细胞内产生的大量自由基是耳蜗损伤的关键因素。而氧化应激是强噪声导致毛细胞损害的一个主要原因[3]。研究发现[4]，噪声后耳蜗组织中活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）和活性氮（Reac⁃tive Nitrogen Species,RNS）含量显著升高，形成了OS状态，诱导基因突变、蛋白质变性和细胞膜脂质过氧化，最终导致细胞氧化损伤。目前对NIHL的保护作用研究很多，通过阻止自由基产生和使用抗氧化类药物可以有效的减轻噪声引起的听力损失[5]。有实验显示，抗氧化酶和抗氧化剂都能在自由基损伤过程中通过清除自由基、稳定细胞膜和抑制脂质过氧化反应起到一定保护的作用[6]。葛萨萨等从噪声导致ROS的来源及如何破坏耳蜗组织等方面进行了综述，并对NIHL的治疗进行了展望[7]。而在抗氧化类药物中，目前研究较多的为N-乙酰半胱氨酸、蛋氨酸、硫辛酸、氢气；抗氧化酶类中为谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物岐化酶、过氧化氢酶等。

1.1 抗氧化药物

1.1.1 N-乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine,NAC）

有实验表明，N-乙酰半胱氨酸（NAC）为NIHL提供了具有保护作用的抗氧化剂[8]。NAC是一种含硫基氨基酸衍生物，也是谷胱甘肽的前体物质。NAC已被证明在动物实验中能够减少NIHL[9]，并证实在临床实验中与噪声造成的耳蜗损伤有关[10]。NAC联合其他药物抗NIHL的研究具有重要意义，如联合HPN-07（一种与4-OHPBN结构相似的类似物，与NAC一起使用具有协同效应）保护耳蜗感觉细胞和传入神经突，另外，这两种药物还能够降低噪声暴露后中枢听觉神经元的异常活化[11]。联合水杨酸盐能最高水平的抗氧化治疗NIHL，水杨酸盐是一种与阿司匹林相关的混合物，不仅具有抗氧化作用，而且具有抗炎症作用，水杨酸盐能够转化为对-OH特异性清除的二羟基苯甲酸甲，二羟基苯甲酸甲本身能够防止其他自由基生成反应，水杨酸盐还可以抑制一种炎性或细胞死亡通路的活化剂NF-γB，或者诱导生成具有耳蜗保护作用的热休克蛋白[12]。因此，NAC不仅是抗氧化剂，而且联合其他药物对抗NIHL有重要意义。

1.1.2 蛋氨酸

在目前研究中使用的D-蛋氨酸比L-蛋氨酸安全性较高。一些研究表明，D-蛋氨酸本身没有毒性除非是转换为L-同分异构体。具有高度安全性的D-蛋氨酸，主要通过清除自由基起到抗氧化作用，也可间接发挥抗氧化作用[13]。此外，蛋氨酸还能保护抗氧化酶类的活性，增加机体抗氧化能力，发挥防治NIHL的作用[14]。抗氧化剂D-蛋氨酸在动物活体实验中对抗顺铂类、氨基糖苷类和噪声导致的听力损失有保护作用[15]。在小鼠噪声模型实验中，Samson等发现D-蛋氨酸在噪声前和噪声后腹腔注射可降低噪声导致的永久性阈移[16]。而在豚鼠噪声模型实验中，Cheng等在噪声前1h腹腔注射D-蛋氨酸的实验[17]和Alagic等在豚鼠耳蜗圆窗局部性注射D-蛋氨酸的实验均表明了D-蛋氨酸可保护暂时性阈移[14]。另外许多研究都已证明了，D-蛋氨酸对噪声性聋具有保护作用。

1.1.3 α-硫辛酸（α-lipoic acid,ALA）

α-硫辛酸（α-lipoic acid,ALA）是目前使用在临床上的一种强亲脂性抗氧化剂和自由基清除剂。ALA是线粒体酶中的一个重要辅因子，在动物模型中是一种新型生物抗氧化剂和有效的自由基清除剂，已经证明了对老年性聋和顺铂导致的听力损失有保护作用。尽管在实验动物模型中已证明了几种药物对NIHL有保护作用，但是应用于人类的数据还是有限的。目前通过预防性使用ALA对NIHL在细胞水平上的研究获得了新的希望。例如Quaranta N等在人体实验中发现，噪声前10天口服ALA 600mg对暂时性阈移有保护作用。ALA很容易在饮食中被细胞吸收、运输、摄取，并在脑等各组织中降低二氢硫辛酸（dihydrolipoate，DHLA）水平。ALA和DHLA都是抗氧化剂，并参与中和ROS，也还原其他抗氧化剂的氧化形式，比如内源性维生素E，C和谷胱甘肽。已证明使用ALA增加体外细胞和在体细胞内谷胱甘肽水平达到30%-70%[18]，从而清除NO和抑制NF-kB（一种细胞核的转录因子最近已证明在声创伤后增加）的形成[19]。DHLA具有还原性，能还原和再生氧化型谷胱甘肽为还原型谷胱甘肽，还能还原氧化型抗坏血酸为还原型抗坏血酸[20]，构成机体独特的抗氧化循环代谢网，此被认为是抑制脂质过氧化的关键机理。因此，ALA和DHLA预防性使用可降低NIHL。

1.1.4 氢气（Hydrogen）

近期研究表明，氢气作为一种新型的抗氧化剂，已经被应用于各器官组织中[21]。氢气不仅能穿过细胞膜进入胞质、线粒体或胞核，迅速抵达靶点，从而选择性地清除体内活性氧或活性氮等自由基，而对其他氧自由基没有影响，还能提高抗氧化酶类活性[22]。这一特点表明了氢气可通过血-迷路屏障到达耳蜗毛细胞，从而作为耳蜗理想的抗氧化剂。有文章报道，豚鼠腹腔注射饱和氢生理盐水对噪声性耳聋起到一定程度的预防作用[23]。氢气作为选择性的抗氧化剂，在多种动物实验中，已证明其能改善多种属的再灌注损伤，而噪声性耳聋导致的缺血再灌注损伤中，报道少之又少，值得进一步研究。

1.2 抗氧化酶类

NIHL不仅能通过抗氧化剂类得到减轻，也可通过抗氧化酶类改善。其中，超氧化物岐化酶（Super⁃oxide dismutase,SOD）作为内源性抗氧化酶系在体内抗氧化防御系统的第一道防线，能够清除体内过多的氧自由基、维持细胞内氧化还原状态[24]，SOD把超氧阴离子转化成过氧化氢，从而在谷胱甘肽(GSH)过氧化物酶和过氧化氢酶（CAT）作用下被清除。有文献报道[25]，依布硒林作为GSH过氧化物酶（GPx）模拟物，可有效地抵抗氧化应激损伤,从而保护噪声导致的耳蜗损伤。有研究噪声损害的豚鼠动物模型中，使用GSH合成酶抑制剂预处理，使其内源性GSH降低，结果耳蜗对噪声损害更加敏感[26]。

2 钙离子通道阻滞剂

NIHL与耳蜗毛细胞内Ca2+密切相关。电压依赖性的钙离子通道包括T、L、N、P、Q、R六种，前两种在毛细胞上存在，而后四种主要存在于神经组织中。强噪声暴露后导致了钙超载，不仅是由于传入神经树突Ca2+浓度的增加，而且也因为毛细胞内Ca2+的聚集[27]。有实验表明[28]，钙离子通道阻滞剂阻断了Ca2+内流，降低胞内钙超载，减轻由噪声、药物等引起的毛细胞损害。而T-钙通道在小鼠NIHL中也有保护作用，应用钙调磷酸酶抑制剂FK506，可改善小鼠NIHL[29]。噪声后导致的钙离子失衡，使局部血管收缩，进而内耳高灌注。有文献使用硝苯地平直接的阐明了其对NIHL有预防性作用[30]。

3 治疗耳蜗缺血再灌注的药物

近期研究表明NIHL的致病机制与耳蜗缺血再灌注损伤有着直接关系[31]。噪声暴露后，耳蜗内血管改变主要为血管通透性增加和血管变形，进而导致耳蜗血液流速减慢，组织处于缺血、缺氧状态[32]。由于为耳蜗提供血液的主要是迷路动脉，即一条末梢动脉，因此，耳蜗功能的维持主要依赖于耳蜗的血供和氧供。耳蜗缺血再灌注性损伤分为缺血损伤和再灌注损伤，缺血损伤主要发生耳蜗电位变化、形态学变化和耳蜗传入神经元兴奋性毒性的发生。再灌注损伤主要损伤外毛细胞，氧化导致的羟自由基和NO增加，加重了再灌注损伤，而与缺血损伤不同的是耳蜗传入神经元可逐渐恢复。Keiji在文章中指出，针对缺血再灌注损伤的损伤特点，可在损伤通路上直接阻断损伤点，例如使用减弱兴奋性毒性药物和自由基清除剂和一氧化氮合酶阻断剂，可起到保护耳蜗缺血再灌注损伤[33]。有研究表明，豚鼠使用TNF-α抑制剂依那西普可改善在体耳蜗血流并保护了噪声性听力损失[34]。

4 谷氨酸受体拮抗剂

谷氨酸是内毛细胞和传入神经元之间的一种神经递质。在正常耳蜗内，谷氨酸的摄取和释放是通过谷氨酸-谷氨酰胺循环完成的，由神经末梢到神经胶质细胞再回到神经末梢，其中有两个关键酶：谷氨酰胺合成酶和磷酸化谷氨酰胺酶。由内毛细胞释放的谷氨酸被谷氨酸转运体转到内毛细胞和支持细胞。噪声可导致内耳谷氨酸转运体流失和功能障碍，从而导致传入神经元的兴奋性毒性。Chen等通过使用3种谷氨酸转运体拮抗剂证明了谷氨酸转运体在小鼠耳蜗突触传递的重要功能，并指出谷氨酸-天冬氨酸转运体可改善NIHL[35]。有动物体内外实验证实，兴奋性损伤前给予谷氨酸受体拮抗剂，可有效地减少神经元破坏和听力损失[36]，但兴奋性损伤后给药则无保护作用[37]。

5 其他的治疗药物和方法研究进展

不仅有上述所说的致病机制和药物治疗，还有其他辅助治疗方法，可以选用高压氧治疗，耳部激光、药物离子导入等理疗方法，中医针灸治疗，中西医结合治疗等等。李奇峰的文章阐述了中西医综合治疗NIHL[38]，并表明了中西医联合治疗的疗效明显优于单纯西药治疗。而其他的辅助治疗方法，并未有确切的临床依据，故在临床上值得进一步研究。

6 结语和展望

综上所述，表明通过抗氧化剂或抗氧化酶类清除自由基、保持细胞内钙离子平衡，改善内耳微循环、降低谷氨酸兴奋性神经毒性等方法可以部分的降低噪声造成的内耳毛细胞死亡，有利于NIHL的防治，但其详细机制及治疗仍需更进一步的研究。尽管已有多种预防和保护听力的药物经动物实验研究证实有效，但是在临床上应用于人体还是受到多方面的限制。在药物方面有生物利用度和给药途径两个重大障碍，给药剂量也需要进一步的研究。总之，防治NIHL的药物不仅要考虑其安全性、给药剂量和途径，还要考虑其稳定性和经济成本，这样才能在临床上得到普遍的推广及利用，从而降低NIHL的危害及其所导致的医疗费用。

1 Ishikawa K,Takenaga K,Akimoto M.et al.ROS-Generating Mito⁃chondrial DNA Mutation Can Regulate Tumor Cell Metastasis[J].Sci⁃ence.2008,320(5876):661-664.

2 Yamane H,Nakai Y,Takayama M,et al.Appearance of free radicals in the guinea pig inner ear after noise-induced acoustic trauma[J]. Eur Arch Otorhinolaryngol.1995,252(8):504-508.

3 陈立伟,于宁,翟所强.氧化应激反应与噪声性耳聋[J].中华耳科学杂志.2014,12(1):155-157.

Chen LW,Yu N,Zhai SQ.Oxidative Stress and Noise Induced Hear⁃ing Loss[J].Chinese Journal of Otology,2014,12(1):155-157.

4 Xiong M,Wang J,Yang C,et al.The cochlea magnesium content is negatively correlated with hearing loss induced by impulse noise[J]. American Journal of Otolaryngology,2013,34(3):209-215.

5 Le Prell CG,Hughes LF,Miller JM.Free radical scavengers vitamins A,C,and E plus magnesium reduce noise trauma[J].Free Radic Bilo Med,2007,42(9):1454-1463.

6 Tabuchi K,Tsuji S,Asaka Y,et al.Ischemia-reperfusion injury of the cochlea:effects of an iron chelator and nitric oxide synthase in⁃hibitorts[J].Hear Res,2001,160:31.

7 葛萨萨,郑贵亮,周义德.氧化应激在噪声性聋发病中的作用机制和干预[J].中华耳科学杂志.2014,12(2):211-215. Ge SS,Zheng GL,Zhou YD.The mechanism and intervening of the oxidative stress in noise induced hearing loss[J].Chinese Journal of Otology,2014,12(2):211-215.

8 Coleman JK,Kopke RD,Liu J,et a1.Pharmacological rescue of noise induced hearing loss using N-acetylcysteine and acetyl-l-car⁃nitine[J].Hear Res,2007,226(1-2):104-113.

9 Mortazavi S,Kashani MM,Khavanin A,Alameh A,Mirzaee R,Ak⁃bari M.Effects of N-acetylcysteine on auditory brainsterm response threshold shift in rabbits exposed to noise and carbonmonoxide[J]. American Journal of Applied Sciences,2010,7(2):201-207.

10 Lin CY,Wu JL,Shih TS,et al.N-Acetylcysteine against noise-in⁃duced temporary threshold shift in male workers[J].Hear Res,2010, 269(1-2):42-47.

11 Lu J,Li W,Du X,et al.Antioxidants reduce cellular and functional changes induced by intense noise in the inner ear and cochlear nu⁃cleus[J].Journal of the Association for Research in Otolaryngology, 2014,15(03):353-372.

12 Coleman J,Huang X,Liu J,et al.Dosing study on the effectiveness of salicylate/N-acetylcysteine for prevention of noise-induced hearing loss[J].Noise Health,2010,12(48):159-65.

13 Campbell K,Claussen A,Meech R,et al.D-methionine(D-met)sig⁃nificantly rescues noise-induced hearing loss:timing studies[J]. Hearing Res,2011,282(1-2):138-144.

14 Alagic Z,Goiny M,Canlon B.Protection against acoustic trauma by direct application of D-methionine to the inner ear[J].Acta Otolaryn⁃gol,2011,131(8):802-808．

15 Campbell KC,Meech RP,Klemens JJ,et al.Prevention of noiseand drug-induced hearing loss with D-methionine[J].Hear Res, 2007,226(1-2):92-103.

16 Samson J,Wiktorek-Smagur A,Politanski P,et al.Noise-induced time-dependent changes in oxidative stress in the mouse cochlea and attenuation by D-methionine[J].Neuroscience,2008,152(1): 146-150.

17 Cheng PW,Liu SH,Young YH,et al.Protection from noise-induced temporary threshold shift by D-methionine is associated with preser⁃vation of ATPase activities[J].Ear Hear,2008,29(1):65-75.

18 Quaranta N,Dicorato A,Matera V,et al.The effect of alpha-lipoic acid on temporary threshold shift in humans:apreliminary study[J]. Acta Otorhinolaryngol,2012,32(6):380-385.

19 Tahera y,meltser i,Johansson P,et al.NF-kappaB mediated gluco⁃corticoid response in the inner ear after acoustic trauma[J].J Neuro⁃sci Res.2006,83(6):1066-76.

20 Morkunaite-Haimi S,Kruglov AG,Teplova VV,et a1.Reactive oxy⁃gen species ale involved in the stimulation of the mitochondrial per⁃ meability transition by dihydrolipoate[J].Biochem Pharmacol,2003, 65:43-49．

21 Zhang JY,Liu C,Zhou L,et al.A review of hydrogen as a new medi⁃cal therapy.Hepatogastroenterology[J].2012,59:1026-1032.

22 Chen LW,Yu N,Lu Y,et al.Hydrogen-Saturated Saline Protects In⁃tensive Narrow Band Noise-Induced Hearing Loss in Guinea Pigs through an Antioxidant Effect[J].PLoS One.2014,9(6):e100774.

23 卢燕,于宁,翟所强等.饱和氢生理盐水对噪声性聋的预防作用[J].中华耳科学杂志,2011,9(3):276-280.

Lu Y,Yu N,Zhai SQ,et al.The preventive effect of hydrogen-sata⁃rated saline in noise induced hearing loss[J].Chinese Journal of Otol⁃ogy,2011,9(3):276-280.

24 Zelko IN,Mariani TJ,Folz RJ.Superoxide dismutase muhigene fami⁃ly:a comparison of tile CuZn—SOD(SOD 1),Mn—SOD(SOD2),and EC—SOD(SOD3)gene structures,evolution,and Expression[J].Free Radic Biol Med,2002,33(3):337-349．

25 Azad GK,Tomar RS.Ebselen,a promising antioxidant drug:mecha⁃nisms of action and targets of biological pathways[J].Mol Biol Rep, 2014,41(8):4865-4879．

26 韩维举,陈星睿.噪声暴露引起耳蜗损伤机制研究[J].中华耳科学.2013,11(3):357-362.

Han WJ,Chen XR.Mechanisms of Noise Induced Cochlea Injury[J]. Chinese Journal of Otology,2013,11(3):357-362.

27 万甜甜,王璐,倪月秋.噪声性耳聋的研究进展[J].沈阳医学院学报.2014,(01):57-60.

Wan TT,Wang L,Ni YQ.Research and Development of the Noise-induced Hearing Loss[J].Journal of Shenyang Medical Col⁃lege,2014,(01):57-60.

28 So HS,Park C,Kim HJ,et al.Protective effect of T-type calcium channel blocker flunarizine on cisplatin-induced death of auditory cells[J].Hear Res,2005,204(1-2):127-139．

29 Shen H,Zhang B,Shin JH,et al.Prophylactic and therapeutic func⁃tions of T-type calcium blockers against noise-induced hearing loss [J].Hear Res.2007,226:52-60.

30 Ye R,Liu J,Jia Z,et al.Adenosine Triphosphate(ATP)Inhibits Volt⁃age Sensitive Potassium Currents in Isolated Hensen’s Cells and Nifedipine Protects Against Noise-Induced Hearing Loss in Guinea Pigs[J].Med Sci Monit,2016,22:2006-2012.

31 Yohei H,Hirotaka M,Shohei M,et al.NRF2 Is a Key Target for Pre⁃vention of Noise-Induced Hearing Loss by Reducing Oxidative Damage of Cochlea[J].Sci Rep.2016,6:19329.

32 Shi X.Physiopathology of the Cochlear Microcirculation[J].Hear Res.2011,282(1-2):10-24.

33 Keiji Tabuchi,Bungo Nishimura,Shuho Tanaka,et al.Ischemia-Re⁃perfusion Injury of the Cochlea:Pharmacological Strategies for Co⁃chlear Protection and Implications of Glutamate and Reactive Oxy⁃gen Species[J].Current Neuropharmacology,2010,8:128-134.

34 Warangkana Arpornchayanon,Martin Canis,Friedrich Ihler.et al. TNF-a inhibition using etanercept prevents noise-induced hearing⁃loss by improvement of cochlear blood flow in vivo[J].International Journal of Audiology,2013,52:545-552.

35 Chen Z,Kujawa SG,Sewell WF.Functional Roles of High-Affinity Glutamate Transporters in CochlearAfferent Synaptic Transmission in the Mouse[J].J Neurophysiol,2010,103:2581-2586.

36 Khan MJ,Seidman MD,Quirk WS,et al.Effect of kynurentic acid as a glutamate receptor antagonist in the guinea pig[J].Eur Arch Otorhinolaryngol,2000,257:177.

37 Kubo T,Yokoi T,Hagiwara Y,et al.Characteristics of protective ef⁃fects of NMDA antagonist and calcium channel antagonist on isch⁃emic calcium accumulation in rat hippocampal CA1 region[J].Brain Res Bull,2001,54:413.

38 李奇峰,高下.噪声性耳聋的中西医治疗研究进展[J].中国美容医学,2012,21(2):20-22．

Li QF,Gao X.Research and Develpoment on the Treatment of Noise Induced Hearing Loss in Chinese and Western Medicine[J].Chinese Journal of esthetic Medicine.2012,21(2):20-22.

Development in the Study of Protective Effects on Noise Induced Hearing Loss by RedoxAgents

WANG Yanru1,LU Jiangfeng2,ZHANG Pu1,SU Dan1,QU Yan1
1 Department of Otolaryngology,Head and Neck Surgery, Third Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050051,China.
2 Department of Orthopaedic Surgery,Third Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050051,China. Corresponding author:QU Yan Email:uyanstu@163.com

Noise Induced Hearing Loss(NIHL)is mostly caused by prolonged exposure to noise stimuli,which result in damage of the inner ear and gradual hearing loss,but a short duration of intense explosion or noise can also cause NIHL. In the case of short-time exposure and mild hearing damage,hearing may gradually recover after leaving the noisy environment.However,injury caused by long-term exposure usually does not recover and can lead to permanent sensorineural hearing loss.The pathogenesis of NIHL remain controversial,but theories involving metabolic disorders following mechanic damage are widely accepted.Pathways of metabolic damage include(1)oxidative stress(2)calcium overload(3)cochlear tissue ischemia-reperfusion and(4)excitatory glutamate toxicity.Scientists speculate that preventing and intervening in these processes may help avoid or reduce hearing loss.Therefore,how to prevent and treat NIHL has become a hotspot in the field of otology research.In this review,we focus on the development in the study of protective effects of redox agents on NIHL to provide experimental and theoretical evidence for further research in clinical prevention and treatment of NIHL.

Noise Induced Hearing Loss,Pathogenesis,Redox Reaction,Medicine Protection,Research progress

R764

A

1672-2922（2016）06-725-4

2016-06-28）

10.3969/j.issn.1672-2922.2016.06.006

河北省自然科学基金（H2014206141）

王彦茹，硕士研究生在读，学士学位，研究方向：耳科学。

曲雁，Email:quyanstu@163.com