经颅超声结合静脉注射含有二甲双胍的氧化微泡可减轻小鼠因噪声引起的听力损失

《Drug Delivery》：Transcranial ultrasound combined with intravenous metformin-loaded oxygenated microbubbles attenuates noise-induced hearing loss in mice

噪声性耳聋（NIHL）涉及缺血再灌注损伤的双相病理生理学机制。本研究开发了共价键包裹的Metformin-OMBs（cMet-OMBs），结合经颅超声（US）靶向递送，通过US介导的微泡破裂实现氧气和药物协同释放，有效缓解内耳缺血及氧化应激损伤。动物实验表明，cMet-OMBs+US组显著降低听觉脑干反应（ABR）阈值偏移，并提高外毛细胞存活率，优于单独使用cMet-OMBs或US组。该策略通过动态调节内耳氧张力及抑制ROS生成，为NIHL治疗提供了新思路。

　　噪声性听力损失（NIHL）是一种常见的内耳疾病，其病理生理机制具有双相性。强烈的噪音暴露会导致耳蜗血管收缩和缺血，从而引发短暂的缺氧。随后的再灌注过程会触发过量的活性氧（ROS）产生，造成氧化应激和毛细胞损伤。本研究因此开发了两种含氧白蛋白微泡（OMB）制剂——离子键结合的二甲双胍（MET）涂层（iMet-OMBs）和共价键封装的二甲双胍（MET）（cMet-OMBs），并将其与经颅超声波（US）结合，以提高靶向递送至耳蜗的效果。这种方法旨在提供短暂的氧气补充，同时减少ROS介导的损伤。微泡被表征为形态、氧气负载和MET含量。基于其优越的稳定性和药物负载特性，cMet-OMBs被选用于体内评估。在小鼠NIHL模型中，动物通过眼眶后注射全身给予cMet-OMBs，随后在颞骨上进行超声波触发。评估了听觉脑干反应（ABR）阈值、耳蜗氧气张力和外毛细胞（OHC）存活情况。超声波介导的cMet-OMBs破裂可暂时增加耳蜗内氧气张力，对抗噪音暴露后的早期缺氧。从cMet-OMBs中释放的二甲双胍可通过线粒体复合物I抑制和抗氧化通路激活来减弱ROS的产生。接受cMet-OMBs+US治疗的小鼠表现出显著较低的ABR阈值变化和更好的OHC保护效果，与对照组相比。这种双作用策略结合了从OMBs中短暂的氧气补充和二甲双胍的持续抗氧化保护。虽然氧气递送提高了耳蜗内的氧气张力，但二甲双胍通过线粒体复合物I抑制和AMPK/Nrf2激活来抑制ROS的生成。这种受控的、超声波触发的释放实现了对NIHL的耳蜗保护，而不会造成过度的氧化负担。

在研究过程中，还涉及了对不同类型的微泡（如cMet-OMBs和iMet-OMBs）的合成与表征，以及它们在体外和体内的效果评估。研究发现，cMet-OMBs在药物负载和稳定性方面优于iMet-OMBs，因此被选用于后续的动物实验。体外实验中，通过超声波触发，cMet-OMBs能够有效地释放氧气，而不会增加ROS的产生。体内的实验则进一步验证了这种结合氧气补充和药物释放的策略在改善听力损伤方面的潜力。实验中采用的超声波参数经过优化，确保了对耳蜗内微泡的有效破坏，同时保持了对耳蜗的精准靶向递送。

此外，研究还探讨了不同治疗方式对耳蜗毛细胞和听力功能的影响。结果显示，cMet-OMBs+US组的小鼠在ABR阈值变化和外毛细胞存活率方面均优于对照组和仅使用cMet-OMBs的组。这表明，结合超声波触发的cMet-OMBs不仅能够有效提高耳蜗内的氧气张力，还能通过二甲双胍的抗氧化作用减少氧化损伤，从而更好地保护耳蜗结构。这种双作用机制在预防和治疗噪声性听力损失方面展现出良好的前景。

综上所述，本研究开发了一种新型的治疗方法，即利用经颅超声波介导的含氧白蛋白微泡递送二甲双胍。该方法通过同时提供氧气补充和抗氧化保护，有效缓解了耳蜗缺血和氧化应激带来的损伤。体外和体内的实验结果均表明，这种策略在改善听力和保护毛细胞方面具有显著效果。未来的研究可以进一步探讨这种治疗方法在人类中的应用，以及其对其他内耳疾病的潜在治疗价值。