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噪音性听力损失(NIHL)机制不明且缺有效治疗手段。研究人员聚焦于糖酵解相关的 LDHA,探究其在 NIHL 中对血管纹内皮细胞(SV-ECs)及巨噬细胞(Mφ)的作用。结果发现 LDHA 可经 CX3CL1-CX3CR1 通路调节 Mφ 功能,或为 NIHL 治疗提供新策略。
在我们的日常生活中,噪音无处不在。从繁华都市的车水马龙,到施工现场的嘈杂声响,再到耳机中震耳欲聋的音乐,这些噪音正悄然威胁着我们的听力健康。据世界卫生组织统计,超过 12% 的世界人口饱受噪音性听力损失(Noise-induced Hearing Loss,NIHL)的困扰 。NIHL 不仅会导致听力阈值升高、永久性耳蜗毛细胞损失,还会引发睡眠和认知障碍等非听觉症状,严重降低患者的生活质量,同时也给社会带来了沉重的经济负担。然而,目前美国食品药品监督管理局(FDA)尚未批准任何用于治疗 NIHL 的药物,其发病机制也有待进一步阐明。
氧化应激介导的对耳蜗血管纹(Stria Vascularis,SV)的损伤被认为是 NIHL 的关键致病机制之一。SV 位于耳蜗外侧壁,对维持耳蜗内电位和离子平衡起着至关重要的作用 。其中,SV 中的内皮细胞(SV-ECs)是血迷路屏障(Blood-labyrinth Barrier,BBB)的重要组成部分,极易受到噪音诱导的氧化应激影响,进而破坏细胞间连接,扰乱内耳稳态。但目前关于氧化应激诱导 SV-ECs 损伤的机制,以及其与其他内耳细胞的相互作用仍知之甚少。
此外,细胞对氧化应激的反应是一个耗能过程,而 SV-ECs 约 85% 的能量来源于糖酵解。已有研究表明,糖酵解在与内皮细胞相关的疾病中发挥着关键作用,且在感音神经性听力损失的发病机制中也具有重要意义。但糖酵解在 SV-ECs 功能障碍中的具体作用,尤其是 SV-ECs 是否利用糖酵解相关的 LDHA(L-lactate dehydrogenase A chain,乳酸脱氢酶 A)与 NIHL 微环境中的其他细胞进行细胞间通讯,尚不明确。巨噬细胞(Macrophages,Mφ)作为免疫细胞,在 NIHL 的发生发展中也扮演着重要角色。在正常情况下,其有助于维持内耳环境的稳态;然而在 NIHL 中,Mφ 的数量和功能发生改变,会导致持续的炎症反应,加重听力损失 。但 NIHL 中内耳 Mφ 功能障碍的免疫调节机制仍有待深入研究。
为了解开这些谜团,中山大学附属第一医院的研究人员开展了一项深入研究,相关成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。该研究旨在阐明糖酵解相关的 LDHA 在氧化应激诱导的 SV-ECs 损伤中的作用,并探索其与内耳 Mφ 在 NIHL 背景下的相互作用。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,构建 NIHL 小鼠模型,将 C57BL/6 雄性小鼠暴露于宽带噪音中诱导 NIHL;其次,进行细胞实验,培养 SV-ECs 并建立氧化应激模型,通过 RNA 干扰、慢病毒构建等技术调控 LDHA 的表达;然后,利用多种检测技术,如细胞内活性氧(ROS)检测、细胞活力检测、蛋白质免疫印迹(Western blot)、实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)等,对细胞和组织的相关指标进行检测分析;最后,采用蛋白质组学分析技术,研究 SV-ECs 分泌蛋白的差异,探索相关信号通路 。
下面来看具体的研究结果:
- SV-ECs 的功能受噪音诱导的氧化应激破坏:研究人员成功建立 NIHL 小鼠模型,发现噪音暴露后,小鼠听力功能明显下降,耳蜗中氧化应激指标 3NT 表达升高,抗氧化基因表达降低。同时,SV 结构受损,SV-ECs 被破坏,血管横截面积增大。体外实验也证实,过氧化氢(H2O2)诱导的氧化应激会损害 SV-ECs 的迁移、成管能力和屏障完整性,增加 ROS 水平 。
- 氧化应激改变 SV-ECs 的糖酵解:通过对 H2O2处理的 SV-ECs 进行蛋白质组学分析,发现差异蛋白主要富集在糖酵解途径。进一步研究表明,氧化应激会使 SV-ECs 中糖酵解相关基因表达下降,其中 LDHA 的基因和蛋白表达在氧化应激早期显著降低。在 NIHL 小鼠模型中也观察到类似现象,噪音暴露后 SV 中糖酵解相关基因和蛋白表达下降,之后逐渐恢复 。
- 抑制 LDHA 降低 SV-ECs 活力并促进其抗氧化反应:利用 RNA 干扰技术降低 LDHA 表达,或使用 LDHA 小分子抑制剂 az-33 处理 SV-ECs,发现细胞活力显著降低,乳酸释放减少,屏障完整性和迁移能力受损,同时抗氧化基因表达增加,表明抑制 LDHA 可增强 SV-ECs 的抗氧化功能 。
- 抑制 SV-ECs 中的 LDHA 对 Mφ 具有抗炎作用:免疫荧光分析和流式细胞术检测发现,噪音暴露后耳蜗中 Mφ 数量增加,促炎型 Mφ 比例升高 。体外实验中,用抑制 LDHA 表达的 SV-ECs 分泌蛋白刺激 Mφ,可增加抗炎因子 Fizz1 的表达,降低促炎因子 IL-6 和 TNF-α 的水平。体内实验也证实,鼓膜内注射 siLDHA 可增加耳蜗中抗炎因子的表达,减少促炎型 Mφ 的数量 。
- LDHA 通过 CX3CL1-CX3CR1 通路调节 SV-ECs 介导的 Mφ 功能障碍:蛋白质组学分析发现,抑制 LDHA 会改变 SV-ECs 分泌蛋白的组成,其中 CX3CL1 的表达变化尤为显著 。进一步研究表明,H2O2刺激会使 SV-ECs 中 CX3CL1 表达升高,抑制 LDHA 则使其表达降低。中和 CX3CL1 可减轻 H2O2处理的 SV-ECs 分泌蛋白对 Mφ 的促炎作用,过表达 LDHA 同时抑制 CX3CL1 也能降低对 Mφ 的促炎作用,说明 LDHA 通过 CX3CL1-CX3CR1 通路调节 SV-ECs 与 Mφ 之间的相互作用 。
综合上述研究结果,该研究得出结论:氧化应激在体内外均可导致 SV-ECs 急性功能损伤,并使糖酵解相关的 LDHA 在早期显著减少。抑制 SV-ECs 中的 LDHA 会介导 SV-ECs 损伤,但同时对 Mφ 具有抗炎作用,且这种作用至少部分是通过 CX3CL1-CX3CR1 信号通路实现的。这一发现揭示了 LDHA 在 NIHL 发病机制中的重要作用,为 NIHL 的治疗提供了新的潜在靶点,有望为开发治疗 NIHL 的新策略提供理论依据 。
然而,该研究也存在一定的局限性。虽然研究表明抑制 SV-ECs 中的 LDHA 具有抗氧化和抗炎作用,但还需要通过在 SV-ECs 中特异性敲低 LDHA 的小鼠模型进行体内实验,进一步验证这些结果。此外,研究主要关注了分泌蛋白对 Mφ 功能的直接影响,而分泌蛋白对其他细胞(如螺旋神经节神经元和毛细胞)的间接影响尚未明确。同时,目前对耳蜗 Mφ 表型的鉴定方法还有待进一步优化,可采用更先进的技术(如流式细胞术和多重免疫组化),以更全面地了解内耳 Mφ 。尽管如此,这项研究依然为 NIHL 的研究开辟了新的方向,为未来攻克这一难题奠定了坚实的基础,相信在后续研究的不断完善下,将为 NIHL 患者带来新的希望 。