噪声性耳聋的发病起始原因是噪声引起耳蜗内组织机械损伤，过度的机械刺激损伤耳蜗内组织结构，造成细胞与细胞连接蛋白断裂、内外淋巴液混合、细胞膜破损等病理改变。这些发生在噪声暴露过程中的损伤通常被称之为机械性损伤。机械性损伤引起继发性组织改变。以往将继发性组织改变称之为代谢性损伤，但现已认识到继发性组织损伤远不止代谢性改变，它还包括了生理、病理、生物、分子等一系列复杂的变化。这些变化相互影响，协同作用，造成以毛细胞为主的耳蜗组织损伤，进而引起听觉敏感度及分辨力下降，并可引发耳鸣、声耐受能力下降等症状。噪声性耳聋还可以影响老年性耳聋及全身疾病的发生和发展，极大地影响患者的生活质量，因此，噪声性耳聋的防治具有十分重要的临床及社会意义。近年来，噪声性耳聋研究领域出现了许多令人瞩目的新进展，这些进展提高了人们对噪声性耳聋发病机制的认识，并为今后发现有效的防治方法奠定了实验基础，本文对此进行简要的综述。
1噪声引起的耳蜗毛细胞死亡方式
强噪声引起耳蜗毛细胞死亡，其死亡有多种形式。根据细胞形态和生物学改变特征，细胞死亡的方式可以分为坏死（necrosis）和凋亡（apoptosis）。研究表明细胞凋亡是噪声性耳蜗毛细胞死亡的主要方式，噪声诱发的凋亡过程是一种快速死亡过程。在强脉冲声的作用下，凋亡可以在噪声暴露开始后几分钟內发生，说明凋亡在急性噪声损伤中起重要作用。另外毛细胞凋亡也可发生于噪声暴露后数天甚至几周后，说明凋亡在耳蜗慢性损伤过程中也起重要作用。在其它组织器官中，细胞坏死通常表现为细胞体和细胞核肿大，细胞膜早期破损，细胞能量代谢功能丧失。这种死亡方式多发生于严重的组织损伤情况下，其病变引发组织炎症反应。相比之下，细胞凋亡以细胞体和细胞核萎缩为特征。在凋亡的早期发展过程中，细胞膜保持完整，细胞代谢功能存在，故细胞能够主动完成其自身死亡过程，一般不诱发损伤性炎症反应。细胞凋亡的特点是多种凋亡蛋白酶（caspase）的激活，这些蛋白酶有系统的消化细胞结构。凋亡既可以发生于正常的组织生长发育过程中，也可以出现在组织损伤的过程中。
与其它组织和器官中发生的凋亡不同，噪声引起的耳蜗毛细胞凋亡结合了上述坏死和凋亡两种方式的特点，即早期的细胞膜通透性增加，细胞体和细胞核固缩，细胞凋亡蛋白酶激活。噪声性毛细胞凋亡是多因素诱发。诱发原因包括细胞缺氧、氧自由基产生过量，细胞连接蛋白损伤等。这些损伤因素引发凋亡基因的表达和激活，线粒体功能损伤，线粒体膜通透性增加，细胞色素C释放，凋亡蛋白酶激活，最终造成细胞结构降解。
虽然噪声性细胞凋亡的分子调控机制尚不十分清楚，但多项研究表明细胞凋亡是一个复杂的、多分子通路的过程。我们筛查了耳蜗凋亡基因表达水平的改变，发现了多种凋亡基因参与噪声的损伤过程。现已知噪声损伤既能够引起凋亡促进基因的表达，例如BAD和Birc5也能引起凋亡抑制基因的改变，例如Bcl2和Mcl1。这种双向反应表明，细胞损伤是由凋亡调控机制失调造成。除此之外，研究还发现其它凋亡相关基因参与耳蜗噪声损伤过程，如细胞凋亡诱发因子（apoptosis-inducingfactor）和核酸内切酶G（endonucleaseG）等。
目前对基因表达调控的研究十分有限。微小RNA（microRNA）是一类由22个核酸分子组成的小片段RNA分子，其作用主要是调节细胞内mRNA的表达，进而影响细胞功能。研究发现耳蜗组织表达多种微小RNA，噪声暴露后微小RNA的表达发生改变。通过对微小RNA的靶基因分析，我们发现了微小RNA作用于调节细胞损伤、凋亡和修复有关的基因。除了微小RNA外，转录因子也在基因表达的调控中起重要作用。例如研究发现Nob1在耳蜗毛细胞和螺旋神经节细胞中表达，其表达量在噪声暴露后增加，提示该转录因子在噪声暴露后的基因表达调控中起到一定作用。
虽然细胞凋亡是一种细胞自我控制的死亡方式，但外界治疗干预可以影响其分子信号的传导，故凋亡调控被认为是一种有潜力的治疗方法。但由于目前对凋亡的分子调控机制认识有限，抑制凋亡的治疗并未达到减少细胞死亡的目的，说明控制细胞凋亡的诱因是治疗的关键。
2自由基损伤机制
自由基是一种带有不稳定单电子的分子，这种不稳定的分子能够从邻近分子转移电子，进而影响它们的分子结构和功能。在细胞中，自由基能够影响多种细胞生物反应和功能，造成脂质过氧化，DNA损伤和线粒体损伤。多项实验数据表明自由基能够引起耳蜗组织损伤。第一，许多内耳疾病伴发耳蜗组织内自由基的过量产生和抗氧化物能力的改变。第二，诱发产生自由基的化学药品能够引起耳毒性作用。另外敲除抗氧化物酶基因可以加重噪声及其它损伤因素造成的耳蜗损伤。第三，应用增强组织抗氧化物能力的治疗方法能够减轻耳蜗组织的损伤。这些实验数据表明自由基是一种耳蜗的损伤因素。
耳蜗毛细胞具有很强的有氧代谢功能，因此也容易产生自由基。为了抵抗自由基的损伤作用，耳蜗具备很强的抗自由基的能力。研究发现耳蜗内多个结构表达内源性抗自由基的分子和蛋白，例如谷胱甘肽、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶。这些分子蛋白在不同的耳蜗结构呈现出不同的表达量。例如谷胱甘肽在神经上皮组织中表现为低表达，但在外侧壁表现为高表达，这种外侧壁的高表达与外侧壁谷胱甘肽转移酶在该部位的高表达相一致。另外，抗氧化物酶在耳蜗感觉神经上皮的不同部位也表现出不同的表达水平。研究发现谷胱甘肽在耳蜗底回毛细胞中的表达较顶回毛细胞低，这可能是耳蜗底回毛细胞对噪声损伤敏感的原因之一。除此之外，不同个体也表现出不同的抗氧化损伤能力，这种个体差异可能与个体的基因组成有关。一项谷胱甘肽转移酶基因多态性（polymor?phism）的研究发现，这种基因变异与毛细胞易感性增强有相关联系。
研究表明，噪声暴露后组织中自由基的增加是一个动态过程，呈现双峰反应。即除了早期的急性自由基增加外，组织还可在噪声暴露数天后出现第二个自由基产生高峰，这种延迟的自由基增加可能与毛细胞的长期慢性损伤有关。
内源性组织抗氧化物能力对保护听觉细胞十分重要。研究发现，噪声暴露后耳蜗抗氧化物酶的表达水平很快上升。虽然这种快速的应急反应对耳蜗组织有一定保护作用，但组织内自由基含量仍然増加，表明氧化物的增加水平不足以抵消自由基的增加水平，这些实验结果为噪声损伤后抗氧化物的治疗提供了理论依据。
3噪声性耳蜗免疫炎症反应
免疫炎症反应是机体细胞对急性和慢性损伤的一种组织反应。以往认为内耳是一个缺少免疫功能的器官，这种认识主要来源于对耳蜗解剖特点的认识。耳蜗血管具有血迷路屏障，这种屏障阻止免疫细胞及大分子免疫蛋白进入耳蜗。但近年来的研究发现，耳蜗内有很强的免疫能力。这种免疫能力既可以来源于噪声暴露后耳蜗血迷路屏障的破坏，也可以来源于耳蜗内在的免疫系统。耳蜗组织既有能够产生免疫调节分子的非免疫细胞，如耳蜗外侧壁纤维细胞（fibrocytes）及柯蒂氏器的支持细胞，又有多种免疫细胞，如组织巨噬细胞，这些细胞参与耳蜗的免疫和炎症反应。
耳蜗的免疫细胞主要是巨噬细胞，这些细胞在耳蝸中广泛分布于外侧壁、螺旋板、螺旋神经节和神经上皮。耳蜗神经上皮中的巨噬细胞分布于鼓阶面的基底膜上，这些细胞是距离毛细胞最近的免疫细胞。在耳蜗的顶回、中回和底回显示出不同的形态，顶回巨噬细胞呈现为树枝状，中回的巨噬细胞呈现出树干状，耳蜗底回的巨噬细胞呈现为圆形和卵圆形。虽然这些细胞的功能尚不十分清楚，但他们在正常组织中的广泛存在提示其在维持耳蜗生理功能中的作用。由于巨噬细胞的功能与其形态有关，基底膜巨噬细胞形态的多样性提示它们功能的多样性和复杂性。
噪声暴露后的免疫细胞反应以循环血液中的单核白细胞进入耳蜗组织为特征。这些炎性细胞进入耳蜗的时间从噪声暴露后1一2天开始，3一7天达到顶峰，然后逐渐下降，由于噪声性毛细胞损伤多发生于噪声暴露后数天内，而炎性细胞反应却在噪声暴露数天后，即毛细胞损伤后期，这种毛细胞损伤与炎细胞反应的时间差提示免疫细胞的反应是耳蜗免疫系统对噪声性毛细胞损伤的反应。进入耳蜗的炎性细胞功能尚不十分清楚。研究发现进入耳蜗的单核白细胞进一步分化成巨噬细胞。其细胞形态由小圆形逐步转变为巨大不规则形，并出现指状突。这些细胞主要分布在毛细胞损伤附近的基底膜上。他们可能参与清除死亡细胞、分泌炎性因子、促进组织愈合等功能。研究也表明，耳蜗巨噬细胞还参与免疫抗原分子的处理，这项功能对于适应性免疫反应的激活具有重要作用。免疫细胞功能是动态的，当周围环境发生改变，这些细胞功能也会随之发生改变，并伴随形态及蛋白表达的变化。研究发现，巨噬细胞的数量和形态在噪声暴露后的不同时期具有不同的改变。这些细胞在耳蜗损伤早期阶段可能发挥促进组织炎症反应的作用，在耳蜗损伤晚期阶段参与组织的修复过程。调节耳蜗炎性细胞功能可能成为一种有效的噪声性损伤的防治方法。
噪声损伤还可以引发炎性分子的产生。柯蒂氏器中的支持细胞是产生炎性因子的一个重要来源。应用RNA测序技术分析了噪声引起的耳蜗感觉神经上皮转录组变化，发现很大一部分表达改变的基因与组织免疫炎症反应有关，说明耳蜗的免疫炎症反应是耳蜗对噪声刺激的一个主要反应。耳蜗免疫系统参与坏死细胞的清除。这个过程首先需要发现坏死细胞，其分子机制尚不清楚。Toll样受体是一种细胞膜蛋白，能够结合细菌病毒等外源分子，同时也能结合细胞损伤后释放的内源性蛋白。此受体激活后能够引起细胞免疫炎症反应，参与坏死组织清除。最近的研究发现，噪声暴露后耳蜗神经上皮中的Toll样受体4（Toll-likereceptor4）表达增加。进一步的免疫组化检测发现，这种受体的表达集中在死亡毛细胞周围的Deiters细胞中，表明Deiters细胞具有清除坏死毛细胞的作用。这项发现与以往研究报道的Deiters细胞吞食死亡毛细胞碎片相一致，提示支持细胞是利用Toll样受体4探测并清除死亡的毛细胞。
噪声引起的耳蜗免疫炎症反应是一个十分重要的耳蜗反应，它对毛细胞损伤及修复均起作用。调控免疫炎症反应已被证明对噪声性耳蜗损伤具有较好的治疗作用。
4噪声易感性的研究
噪声易感性指不同个体对同一噪声存在不同强度的反应。这种差异存在于细胞与细胞之间、组织与组织之间、以及个体与个体之间。在耳蜗细胞中，毛细胞比支持细胞对噪声敏感。不同毛细胞个体对噪声也存在不同的易感性，耳蜗病理检查常可见到同一耳蜗部位出现间隙性毛细胞死亡。目前对这种毛细胞个体差异的发生机理尚不清楚。研究发现，耳蜗中抗凋亡基因Mcl1的表达水平存在毛细胞个体差异，基因导入研究发现Mcl1表达能够减少毛细胞退行性改变。这些实验表明，毛细胞内的基因表达水平差异可能对产生毛细胞个体差异起到一定作用。除在细胞水平的差异外，不同个体存在明显的损伤差异，即在同样的噪声强度下，不同的个人会出现不同程度的耳蜗损伤。这种差异与外耳、中耳和内耳结构的差异有一定关系。另外个体的基因组成差异也起十分重要的作用。易感基因的存在能够使携带者对噪声刺激更加敏感。目前查找易感基因是噪声性耳聋研究的一个热点问题。
近年来分子生物学的发展为寻找易感基因提供了技术支持。检查不同动物品系对噪声反应的差异能够了解品系间的差异及基因组成的差异。应用基因敲除或基因导入方法能够了解基因分子功能及其在调节耳蜗功能和细胞功能中的作用，同时也能了解基因在噪声性耳聋中的作用。
动物实验已经检出许多易感基因。C57BL/6J小鼠携带老年性耳聋基因（Ahl），这些小鼠出现早发性老年耳聋，它们对噪声也十分敏感。现已知Ahl是一种Cdh23基因，该基因编码细胞连接蛋白，其功能丧失加剧噪声性耳聋的损害。
谷氨酸是耳蜗内毛细胞与神经突触间的神经递质，噪声引起该递质分泌增加，造成兴奋性耳毒损伤。实验表明编码谷氨酸转移及代谢基因的改变能够加剧噪声损伤，可能对产生个体差异起一定的作用。除此之外，实验也发现一些与细胞功能有关的基因影响噪声易感性，如细胞膜CuATP酶异构体2（Atp2b2）[51]和血管扩张刺激磷酸蛋白（Vasp）。临床听力测试结合基因检测是临床鉴定易感基因的常用方法。具体的方法是首先通过听力筛查检出易感个体，然后比较易感个体与非易感个体的基因组成及表达的不同。单核苷酸多态性(singlenu?cleotidepolymorphism,SNP)是一种常见的基因变异，虽然多数变异并不影响基因功能，但如果变异发生在基因序列上或基因调节序列上，就可能影响基因的功能。在最近的一项病例对照调查研究中（acase-controlassociationstudy），研究人员检查了余名男性工人中10个基因中的35个SNP，发现易感工人及不易感工人在钾回收相关基因（Kcne1，Kc?nq1和Kcnq4）中存在不同的SNP。进一步膜片钳检测证实这些基因具有调控细胞内钾浓度的作用，提示这种离子浓度的变化可能是易感的一种生物学基础。其它类似的检查发现，缺失谷胱甘肽S-转移酶基因（GSTM1）的工人对噪声敏感。
易感基因的检测具有十分重要的临床意义。目前除需要进一步找出易感基因外，还需要解决的问题是深入了解易感基因的作用机制，确定易感人群组成，同时找出有效的防护方法。
5噪声耳蜗损伤的防治
目前预防噪声性耳聋最有效的方法仍然是物理衰减进入内耳的噪声强度，但物理减噪并不能完全消除噪声性耳聋的发生。因此寻找有效药物治疗方法，防止或减轻噪声损伤是临床和基础研究的重点。临床研究着重于临床可行的治疗方法，主要集中在增强组织抗氧化物能力和抗炎症反应能力。基础研究则集中在抗细胞凋亡、分子调控、干细胞移植、毛细胞再生等。
1、内源性抗氧化分子：在生理条件下，耳蜗组织表达抗氧化物酶。噪声暴露后，虽然组织内抗氧化物酶的表达增加，组织仍然出现氧化损伤，说明自由基的增加大于抗自由基能力的增强。因此，补充内源性抗自由基的药物被认为是一种有效的治疗方法。谷胱甘肽是一种非蛋白巯基，它可以直接作用于自由基或通过谷胱甘肽过氧化物酶及谷胱甘肽转氢酶（transhydrogenase）作用于自由基。动物实验表明补充外源性谷胱甘肽有一定治疗效果，但疗效有限，可能与外源性治疗引起反馈性抑制有关。另外从谷胱甘肽的细胞内代谢机制来看，细胞需要谷胱甘肽前体而不是外源性谷胱甘肽。为此,有学者应用酯化谷胱甘肽合成物，例如谷胱甘肽乙基酯（gluta?thionemonoethylester），取得了较好的效果。除谷胱甘肽外，补充抗氧化物酶如超氧化物歧化酶也取得一定的疗效。
2、抗氧化物药物：许多化学药品具有抗氧化损伤作用。近年来研究较多的药物有N-乙酰基-1-半胱氨酸（L-NAC）和D-甲硫氨酸（D-Met）。L-NAC是一种谷胱甘肽前体，具有补充细胞内谷胱甘肽的作用。它能通过血迷路屏障，故可以全身用药。动物实验发现，该药物对稳态噪声和脉冲噪声损伤都有保护作用。
D-Met是一种右旋L-蛋氨酸（dextroisomerofL-methionine），它的药理作用也是增加细胞内谷胱甘肽的合成。同时也作用于细胞内的其它抗氧化物酶如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶。实验表明，局部和全身用药均可减轻噪声以及耳毒性药物的损伤。
3、复合用药：细胞内自由基的产生是一个复杂的化学反应过程，这个反应过程包含了多个单电子转移步骤。因此，有效的抗自由基损伤应当从多个环节入手，合并使用多种药物，利用药物的协同作用，达到更好的效果。实验表明，合并用药的效果高于单个药物的效果。
4、基因调控增强组织抗氧化能力：虽然基因调控方法促进机体抗氧化物能力是一种有临床应用潜力的方法，但目前的技术手段还不能达到安全可靠的调控目的。在动物实验研究中，应用腺病毒载体导入过氧化氢酶和超氧化物歧化酶基因可以促进这些酶的表达，并达到减轻耳毒性药物作用的目的。然而也有实验表明此类治疗并不能达到预防耳聋的作用，表明机体氧化损伤的复杂性和基因调控的不确定性。
5、毛细胞再生：哺乳动物耳蜗毛细胞无再生能力。毛细胞死亡后组织形成疤痕，造成永久性听力丧失。许多学者致力于探索哺乳动物毛细胞再生的方法。有研究发现，抑制Notch信号传递能够引发噪声损伤耳蜗生长出新的毛细胞，耳蜗听力部分恢复，提示通过抑制Notch信号传递可以减轻噪声损伤。
6高效率分子生物学检测技术应用于噪声性耳聋的研究
以往噪声研究集中于了解耳蜗生理、病理及生物学改变，近年的研究扩展至探寻生理病理改变的分子调控机制。近年来分子生物学技术快速发展，许多新技术和新方法已开始应用于噪声性耳蜗损伤的研究。这些技术主要包括建立基因导入或敲除的动物模型，用于研究蛋白分子的功能和作用。另外，基因表达检测方法也有了很大的改进。以往基因表达检测只局限于一个或几个分子，这种小范围的基因研究很难对整体改变作出系统的分析。由于噪声损伤是多通路、多分子的复杂改变，系统地全面分析具有十分重要的意义。近年来多项高效基因表达检测技术开始应用于噪声性耳聋的研究。这些技术包括基因芯片技术（Microarray）、PCR板技术（PCRar?ray）和RNA测序技术（RNA-sequencing），每项技术都有其特点和使用范围。
基因芯片技术是将组织mRNA提取出来，然后在DNA芯片上杂交。由于每一个杂交反应是在一个十分微小反应区进行，故每个芯片能够同时检测大量的基因。基因芯片技术已经被用到噪声性耳聋的研究。虽然这项技术能够同时检测大量基因，但其检测敏感度相对较低，对低表达的基因不敏感，易产生非特异杂交反应，导致假阳性的发生。另外本项技术只能检测已知基因，且检测动态范围较低，容易产生饱合现象。这些缺陷影响了该技术的广泛使用。RNA测序技术能够检测全基因组的转录表达，其技术流程包括数据采集和数据分析。数据采集过程包括标本处理、RNA提取、cDNA转录和测序，进而获得RNA序列数据。数据分析是用软件程序将RNA序列片段拼接，并与已知基因序列对比，找出表达的基因，并计算出表达量。本项技术能够查出组织内所有表达的基因以及它们的表达水平。利用这些基因进行进一步的生物信息分析，即可以找出相关的生物过程、分子通路、上下游调控分子和与表达相关的组织细胞。应用这项技术检测了噪声引起的耳蜗感觉神经上皮全基因组表达的改变，发现免疫炎症反应是一个耳蜗对噪声刺激的主要反应。RNA测序技术具有以往技术无法比拟的优点，它可同时检查已知和未知基因以及基因变异体的表达，具有高动态检测范围、高精确和高效率的优点。其缺点是成本高，但随着这项技术的不断完善和广泛使用，其成本会逐步下降。qRT-PCR是最常用mRNA检测技术，具有准确性高及检测动态范围大的特点。目前PCR板技术能够同时检测几十至几百个基因，极大的提高了检测效率，非常适于研究特定的分子通路。近年来，组织蛋白的测量技术也有了很大的提高。蛋白质芯片检测技术可同时检测上百个蛋白的表达，蛋白质谱分析可应用于细胞蛋白组的分析。这些高效率的分析方法对于系统分析耳蜗对噪声的反应具有十分重要的意义。可以预测，系统的分子反应分析将使我们对噪声损伤的分子机制有更全面的了解。目前在噪声性基因组表达研究中还存在许多有待解决的问题，例如表达分析缺乏细胞特异性。耳蜗组织结构复杂，解剖分离细胞困难。为此我们建立了耳蜗组织显微解剖技术分离柯蒂氏器组织，用于噪声性耳聋的研究。虽然其它更为精确的组织分离技术，如激光解剖技术（Lasercapturemicrodis?section）和单细胞分离技术，能够获取细胞特异性的组织，但这些方法不利于RNA分子的保护，尚未应用于噪声性耳聋的研究。基因组表达研究的另一个难点是耳蜗组织量少，可供分析的mRNA和蛋白质数量常少于检测技术的要求。随着检测技术灵敏度的不断改进，这些问题可望得到解决。
7今后的研究发展方向
虽然噪声性耳聋的研究取得了很大的进展，但许多问题尚未解决，例如死亡的毛细胞是怎样被清除出耳蜗的、噪声引起的分子改变是怎样调控的、怎样恢复损伤的耳蜗功能。在研究方法上有待解决的问题是怎样进行细胞特异性的研究，以了解不同细胞对噪声的不同反应。目前对噪声的研究多集中于耳蜗的急性反应，但对于噪声引起的长期作用认识不清。噪声可能引起长期的免疫炎症反应，这可能是噪声性耳鸣、听觉过敏的原因之一。随着研究技术的不断提高，已具有攻克这些问题的条件。可以预测在今后的10年里，噪声性耳聋的研究将会取得更大的进展。
致谢
感谢杨卫平（医院耳鼻咽喉研究所）阅读本文，并提出修改意见。本研究由美国国立卫生研究院资助（NIDCDR01DC）。
本文引用格式：
胡博华.噪声性耳聋：基础研究进展和展望[J].中华耳科学杂志,,14(6):
·JournalofOtology年将推出由美国哈佛大学医学院陈正一教授主持的“耳聋基因专辑”和香港中文大学唐志辉教授主持的“耳内镜手术专辑”，期待您的投稿！
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