马科锋 佘晓俊 崔博

军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所（天津 300050）

HHL是由噪声、耳毒性药物或老龄化等因素引起的听觉传入突触病变的听觉系统障碍[1]。HHL的临床诊断不能单纯以阈值变化衡量，如听性脑干反应（Auditory Brainstem Response,ABR）、畸变产物耳声发射（Distortion Product of Otoacoustic Emissions，DPOAEs）等在发生HHL后只暂时性上移，随后恢复到正常值。近年一些研究报道认为，高频纯音诱导的ABR波I阈上振幅变化可以有效检验HHL的发生[2-4]。

Glu作为重要的神经递质广泛分布于神经系统中，其快速兴奋性有助于听觉系统对声音信号的敏感性，但是听觉系统过度暴露于Glu下会产生兴奋性毒性，引起HHL。中枢神经系统中GLAST可以摄取细胞外Glu，防止兴奋性毒性[5]，内耳中也存在该蛋白。本文从Glu对内耳的毒性效应、内耳中GLAST的分布和功能、以及内耳GLAST与HHL发生的关系进行简要综述。

1 HHL与Glu兴奋性毒性

内耳介导声信号传递的神经递质是Glu，病理条件下内毛细胞（Inner Hair Cells,IHCs）过度释放的Glu持续激活突触后膜上Glu受体，造成兴奋性毒性，最终引起HHL发生。

1.1 HHL

最近几年，几项噪声干预的研究表明：中等强度的噪声短时暴露（98/100/106 dB SPL，2h）导致听觉阈值出现急性且短暂的变化，如ABR、DPOAEs，暂时性阈移在数天或数周内恢复到正常水平，且外毛细胞和IHCs没有明显损伤，然而IHCs和传入神经形成的带状突触发生缺陷，即HHL[2-4,6-8]。

发生HHL后，虽然ABR阈值不发生改变，但是ABR的阈上I波振幅永久性降低[2,4,7,8]。ABR的I波指示听觉传入纤维的总活动，以此可以检测HHL[9]。听觉传入纤维中I型纤维的比例达到90%-95%，与IHCs连接，按自发放电率，I型纤维分为低自发放电率纤维和高自发放电率纤维[10]。噪声暴露选择性损伤低自发放电率的神经纤维，此类神经纤维与高自发放电率纤维相比具有高阈值特性，这可能是传入突触病变发生而阈值不发生改变的主要原因[11,12]。因此，HHL的本质是I型螺旋神经节神经元中低自发放电率纤维的损伤，传入突触损伤可能只作为起始阶段，未来螺旋神经节神经元渐进性死亡以及IHCs去支配可能引发更严重的听力损失。

1.2 Glu兴奋性毒性

Glu作为传递听觉信号的主要神经递质，低浓度时起生理作用，而浓度过高时会引起病理变化。噪声暴露导致突触减少可能是因为噪声引起内耳Glu水平达到病理浓度。Jäger W等[13]对比了噪声暴露前后内耳Glu的变化，发现噪声暴露20min后Glu水平增加了一倍多，电镜结果显示IHCs区域底部严重空泡化。Han B R等[14]用红藻氨酸（谷氨酸类似物）和N-甲基-D-天冬氨酸受体激动剂联合干预体外培养耳蜗基底膜组织，结果显示螺旋神经节神经元存活数量和传入突触数量显著减少。药理学研究和噪声暴露研究得到的结果相同，且与HHL的特征一致。目前，Glu兴奋性毒性作为HHL的机制之一已经得到普遍认可。

2 内耳GLAST的分布和功能

神经系统为了信号的快速传递，Glu必须维持生理浓度才能确保具有足够的信噪比进行信号传递。一旦胞外Glu水平超过限值，就会引起兴奋性毒性。无论是中枢神经系统还是外周神经系统，如脑[15]、视网膜[16]、耳蜗[17]等中都存在 GLAST，摄取胞外Glu，防止兴奋性损伤。

Ahmed等[18]对人类耳蜗组织的研究发现，螺旋韧带区有较强的免疫阳性，柯蒂氏器和螺旋神经节神经元中未检测到免疫阳性。Mclean W J等[19]在大鼠耳蜗中发现GLAST的荧光信号包围IHCs，推测GLAST可能表达于IHCs周围的支持细胞，但是该研究没有对IHCs进行标记，难以说明IHCs是否表达GLAST。Sundaresan S等[20]用双标法同时对GLAST和毛细胞标记物Myosin VIIA进行免疫荧光染色，他们发现GLAST荧光围绕IHCs胞体周围，证明了GLAST表达于支持细胞的观点。除了螺旋韧带和IHCs周围的支持细胞，前庭器官毛细胞周围的支持细胞也表达GLAST[21]。GLAST的功能是从突触间隙摄取胞外Glu，而听觉传入纤维主要与IHCs形成突触，或许正是这样才决定了GLAST主要表达于IHCs周围的支持细胞。

正是基于GLAST的空间表达性，应用D-天冬氨酸时只从支持细胞记录到内流电位[22]。卡那霉素属于氨基糖苷类抗生素，可以导致高频听力损伤，是引起兴奋性毒性的因素之一，大鼠连续皮下注射20天卡那霉素，第20天GLAST mRNA达到最高水平，此后逐渐恢复到正常[23]。该研究表明耳毒性药物引起内耳Glu水平升高，为了防止Glu兴奋性毒性，GLAST表达同步升高。Hakuba等[24]研究了声压级为105dB、频率为4kHz的噪声对GLAST缺陷小鼠的影响，结果显示从暴露开始到暴露结束后几小时内耳Glu浓度始终处于高水平状态，同样暴露后的野生型小鼠内耳Glu浓度处于低水平状态。Chen等[5]用低浓度外源性Glu干预实验动物，结果显示复合动作电位和DPOAEs没有变化，但是用GLAST抑制剂和低浓度Glu联合干预明显提高了复合动作电位阈值，大约提高了15～25 dB。视网膜中带状突触结构与内耳类似，基于视网膜的研究表明增强GLAST的表达促进了突触间隙内Glu的清除，减轻了视网膜神经节细胞死亡[16]。以此可以看出：GLAST摄取胞外Glu，保护内耳免受Glu的损伤。

3 GLAST功能缺陷诱导HHL

GLAST目前作为内耳支持细胞唯一已知的清除Glu的细胞器，与HHL的发生具有潜在联系。Tserga及其同事比较了GLAST敲除型和野生型的ABR、DPOAE阈值、I波振幅、毛细胞存活和带状突触等指标，结果表明纯音刺激时GLAST敲除型的ABR阈上I波振幅明显比野生型低两倍，同时高频区域的突触对明显减少，而ABR阈值、DPOAEs和毛细胞存活率没有变化，该结果与HHL的特征一致[25]。Hakuba等[24]发现GLAST敲除型小鼠耳蜗淋巴管周围Glu水平几乎是野生型的2倍，这可能是敲除GLAST后表现为HHL的关键。与野生型相比，未处理的GLAST敲除型的ABR波I振幅降低近50%和成对的突触减少，而且噪声或耳毒性药物更容易引起GLAST敲除型内耳的兴奋性毒性，这些证据都在表明GLAST与HHL的发生具有紧密联系[25,26]。基于GLAST清除胞外Glu的考虑，敲除GLAST后内耳缺乏有效清除Glu的细胞器，传入突触间隙内积累Glu的速度和程度高于野生型，Glu的累积加重了突触对的丢失。

GLAST缺失引起的HHL似乎又与噪声引起的HHL不同。GLAST敲除模型突触的丢失主要以GluR2亚基为主，突触前带存活率与野生型基本一致[25,26]。然而，噪声暴露引起的HHL中，突触前带和GluR2的丢失具有一致性[8]。以此可以推断GLAST敲除模型中突触的损伤主要为Glu兴奋性毒性，而噪声致HHL模型除了Glu兴奋性毒性，可能还存在损伤突触前带的机制。

基于中枢神经系统的研究发现，GLAST并不是单独摄取胞外Glu，而是与能量代谢相关的酶和细胞器耦联起作用，如钠钾泵、糖原磷酸化酶、糖酵解相关酶和线粒体[27]。同样的，在大鼠耳蜗支持细胞中已经发现GLAST和钠钾泵α1亚基共定位[19]。GLAST摄取Glu的过程依赖于Na+浓度梯度，每摄取一个Glu，伴随3个Na+和1个H+的内流，以及1个K+的外流[27]。然而，正常的生理过程需要细胞保持稳态，此时由GLAST摄取Glu造成的离子梯度差就需要钠钾泵进行弥补，以此来维持GLAST的正常功能。有研究表明，噪声暴露会降低钠钾泵的活性[28]，即使随后的一段时间恢复到暴露前水平，但短时间内形成的Glu摄取障碍已经对突触造成损伤。噪声致HHL的过程可能正是如此。

4 小结与展望

总的来说，HHL具有几个特点：1）损伤以听觉传入突触为主，随着时间推移可能涉及螺旋神经节神经元病变；2）ABR阈值只暂时性改变，但是ABR波I阈上振幅永久下降，近年动物模型中普遍以其作为检查标准，其根本原因是ABR波I指示听觉传入纤维的总活动，而HHL的发生损害了I型神经元中低自发放电率的神经纤维；3）内、外毛细胞不发生病理学改变。目前对HHL的研究还处于早期阶段，分子及信号通路层面的报道较少。Glu兴奋性毒性导致HHL已广为人知，但是对内耳支持细胞中防止Glu兴奋性毒性的蛋白—GLAST的研究还不够深入。现有研究普遍围绕GLAST敲除模型展开，野生型动物在发生HHL后，GLAST以及与之耦联的细胞器表现如何还有待探索。未来很长一段时间，HHL的研究可能会集中在有关Glu兴奋性毒性的信号通路方面，将为HHL的预防和治疗奠定一定基础。