耳蝸電圖對耳蝸傳入突觸病變診斷意義的探討

夏紅艷趙立東

1中國人民解放軍總醫院耳鼻咽喉頭頸外科醫學部；國家耳鼻咽喉疾病臨床醫學研究中心；解放軍耳鼻咽喉研究所；聾病教育部重點實驗室；聾病防治北京市重點實驗室（北京 100853）

2浙江中醫藥大學（杭州 310053）

耳蝸傳入突觸（cochlear afferent synaptopathy,CAS）主要是指耳蝸內毛細胞（inner hair cell,IHC）與 I型螺旋神經節(spiral ganglion neurons，SGNs)周圍樹突之間的帶狀突觸。此突觸的病理改變使得與之相連的聽神經纖維無法興奮，該病變被稱為CAS病變[1]。臨床上，CAS病變可表現為聽神經病（auditory neuropathy,AN）、隱性聽力損失（hidden hearing loss,HHL）、耳蝸死區病等。AN的命名是Starr[2]于1996年首次提出，其臨床表現為言語識別率與純音聽閾不成比例地嚴重下降，聽性腦干反應（auditory brainstem response,ABR）缺失或嚴重異常而耳聲發射（otoacoustic emissions,OAE）正常。此后的研究表明，AN的產生是由于IHC、IHC與SGNs之間的突觸、SGNs這三個環節中的一個或多個部位病變[3]。Schaette和McAipine在2011年首次提及HHL[4]。HHL是一種閾上聽覺感知功能缺陷，臨床表現為常規純音聽閾在正常范圍，但患者在噪聲環境下存在言語識別困難[5]。然而目前尚未確立可明確診斷HHL的檢查方法。此外，在助聽器領域，Moore等[6]發現部分耳聾患者佩戴助聽器后言語理解力仍然較差，由此提出“耳蝸死區”的概念。目前，除AN可通過ABR和OAE這兩種客觀檢查方法來明確診斷疾病外，HHL以及耳蝸死區病主要依據主觀檢查如言語識別率等，尚無明確可用于此類疾病診斷的客觀方法。有研究報道通過ABR、耳蝸電圖（electrocochleography,ECochG）等客觀檢查可早期發現CAS病變[7]。本文就ECochG對CAS病變診斷意義進行綜述，為耳蝸病變的診斷和精準治療提供依據。

1 CAS結構

CAS主要由IHC與I型SGNs樹突構成，每個SGN僅與一個IHC形成突觸連接而每個IHC可與多個SGNs形成突觸連接[8]。最近，突破性的單細胞RNA測序研究發現，I型SGNs可細分為三個亞型，即1a、1b、1c，可能分別對應于高、中、低三種不同的自發放電率，并且低自發放電率高閾值的SGNs最易受到損傷[9]。

2 ECochG各種電位的來源和特點

ECochG是在耳蝸周圍通過近場記錄得到的一組電位，包含三個主要成分：耳蝸微音電位（cochlear microphonics,CM）、總和電位（summating potential,SP）、聽神經復合動作電位（compound action potential,CAP）[10]。

CM是起源于毛細胞換能過程的感受器電位，其中80-85%來源于外毛細胞（outer hair cell，OHC），15-20%來源于IHC[11]。CM具有以下幾個特點：（1）忠實復制刺激聲的聲學波形，CM隨聲波相位發生相應的變化；（2）發生在聽神經活動之前，具有無潛伏期的特點；（3）具有個體差異性：在群體間CM的振幅差異較大，但個體自身兩耳間的差異較小；（4）具有非線性變化的特點：在低聲強度（0-70dB SPL）刺激時，CM幅度隨聲強增加呈線性增加，但在高聲強度（80-110dB SPL）刺激時，CM幅度呈現出非線性特點；當OHC的功能完好時，CM的輸入/輸出（input/output，I/O）曲線也表現出非線性特點，而當OHC損傷時，CM的I/O曲線會呈線性特點；（5）CM振幅與年齡也有一定的相關性：聽力正常人群中，年齡越小，CM振幅越大[12]。

SP是耳蝸毛細胞的感受器電位，是感受器細胞直流響應的反應。Davis[13]曾提出SP是耳蝸內不同非線性機制的多種成分反應的總和，而實際上在中階記錄到的SP為+SP和-SP的代數和。-SP主要來源于IHC，+SP主要來源于OHC[14]。SP具有以下特點：（1）具有無不應期，無疲勞現象和潛伏期；（2）沒有真正的閾值，且在高聲強度下才能誘發出來，給聲強度越大，SP幅度越大，但其仍然具有非線性的特點；（3）具有較好的頻率選擇性，各個頻率的短純音均能誘發出SP；（4）與CM不同，SP不復制聲學波形特點；（5）+SP和-SP具有互相轉換的特點。

CAP是數以千計的單個聽神經纖維動作電位（action potential,AP）的總和，它代表IHC、IHC下突觸連接及突觸后膜3個環節的功能，而AP則來源于突觸后膜即傳入樹突去極化的過程。CAP在人體ECochG記錄中常表現為潛伏期1.5ms左右的一組電位，包括N1、N2、N3，并且始終表現為負性，不隨刺激相位的變化而變化。CAP具有以下特點（1）符合“全或無”定律，即閾下的刺激都不能誘發出CAP，而對于閾上的刺激都能產生一定的AP；（2）CAP幅度與刺激強度呈特定的非線性關系，刺激聲強越大，幅度越大，潛伏期越短；（3）CAP具有真正的閾值，與SP不同，其可以比較真實地反應耳蝸的功能；（4）瞬態特性好的短聲引出的CAP最佳[15]。

3 ECochG在耳蝸突觸病變中的表現特點及診斷意義

3.1 AN

如何應用聽覺生理學檢測方法精準定位AN的病變部位一直是臨床研究的焦點。OAE聯合ABR是目前診斷AN的主要檢查方法，但確定AN的確切病變部位目前仍比較困難[16]。史偉等通過高強度下交替短聲誘發的ABR波形相減法來提取CM波，觀察了A組（ABR缺失、CM引出、DPOAE引出）、B組（ABR缺失、CM引出、DPOAE未引出）和正常對照組3組小兒CM振幅，并且做了CM的I/O曲線，發現A組患兒的振幅以及CM的I/O曲線均與正常對照組相似，呈非線性特點，而B組患兒不但CM幅度下降，而且I/O曲線也呈線性特點，提示CM有助于AN的診斷以及判斷病變的部位：當CM的I/O曲線呈非線性時，AN發病部位可能在IHC、IHC下突觸連接、突觸后這三個環節中的任何一個或多個，而當CM的I/O曲線呈線性時，此時IHC正常，AN發病部位可能在IHC下突觸連接或突觸后[17]。

此外，也有學者通過探討ECochG中的-SP幅值及-SP/AP比值之間的關系等來探究其在確定AN病變部位中的應用價值。Lu Y等[18]的研究發現，AN組SP幅度明顯升高，CAP的N1波明顯下降，普通的感音神經性耳聾患者的-SP/AP在0.4-1，而本文的研究結果顯示AN組-SP/AP＞1，提示-SP/AP＞1的原因除了CAP幅度的下降以外，主要還在于AN患者-SP絕對幅度的升高，這一表現可能與AN患者耳蝸傳入神經非同步化有關，與Davis提出SP是耳蝸內不同非線性機制多種成分反應的總和的理論相一致。

OTOF基因是第一個確定的與AN相關的基因，其編碼的otoferlin蛋白集中表達于耳蝸IHC基底外側部，是IHC突觸前結構的重要組成部分[19]。近年來，ECochG被提出可明確此種疾病在耳蝸電位和聽神經電位中的更多細節，以期揭示聽覺功能障礙的病理生理機制。Santarelli,R等[20]回顧了攜帶兩個OTOF基因突變的先天性極重度耳聾兒童的聽力學和電生理結果，發現其ECochG有不同的表現特點，根據波形可分為3種模式：A模式沒有記錄到CAP，僅記錄到延長響應的波形；B模式在高強度刺激下能記錄到CAP，但較正常人的波峰小；C模式記錄到SP，振幅和潛伏期與正常人相同，但CAP在2-3S才被記錄到。以上結果提示OTOF突變患者耳蝸病變的部位在突觸前，而此類患者耳蝸植入后有良好的效果[21,22]，進一步驗證了ECochG所顯示的結果。

因此，通過ECochG不僅能夠為AN的診斷提供更精確的耳蝸定位信息，而且能在AN的治療以及干預過程中發揮重要的作用。

3.2 HHL

HHL的基礎和臨床研究是近年來研究的熱點課題。噪聲暴露、衰老以及耳毒性藥物是目前明確能引起HHL的3種危險因素[23]。目前認為，噪聲性HHL主要與谷氨酸（glutamate,Glu）的雙重作用相關：Glu是目前公認的一種興奮性傳入神經遞質，存在于耳蝸IHC與I型SGNs周圍樹突之間，具有對突觸后膜的營養作用；然而，當Glu過度釋放后，產生的興奮性毒性作用使IHC與I型SGNs周圍樹突之間的突觸及聽神經出現水腫、形成空泡，甚至變性壞死[24]。孫勍等[25]發現豚鼠噪聲暴露耳的外淋巴液中Glu含量明顯升高；CM幅度下降，并且I/O曲線非線性特點消失，表征著OHC受損；同時CAP明顯閾移，閾值升高，以上結果表明噪聲促使Glu過度釋放，其所產生的興奮毒性造成了突觸的損傷，是引起CAP明顯閾移的原因。此外，對活體豚鼠全耳蝸灌流人工外淋巴液以及不同濃度的外源性Glu 2小時后，發現僅灌流外源性Glu的豚鼠的形態學及耳蝸電位發生變化：耳蝸IHC及傳入神經纖維出現空泡現象，CM幅度雖有下降，但仍呈非線性特點，兩組CAP閾值均顯著增大，提示外源性Glu可以引起耳蝸IHC及傳入神經的損傷，且損傷的程度與Glu濃度呈正相關，但對OHC沒有影響[26]。此外，動物實驗發現CBA小鼠的耳蝸突觸從4周齡開始隨年齡增長逐漸缺失，伴隨ABR波I幅度下降，而ABR的閾值以及DPOAE仍正常（耳蝸OHC沒有缺失），提示年老會引發耳蝸傳入通路的退化，最終導致年齡相關的HHL[27]。耳毒性藥物所致的HHL也有相似的表現：南美栗鼠使用卡鉑后，其OHC缺失并且伴隨CAP振幅的降低[28]。基于以上動物模型的研究發現，CAS病變可能是HHL發生的重要原因。

在臨床方面：Liberman等[7]對比了噪聲暴露高風險和低風險大學生的耳蝸功能檢查，發現純音聽閾正常的噪聲暴露高風險組，其ECochG中SP/AP值較低風險組明顯升高，同時其在噪聲環境或在時間壓縮和混響條件下的言語識別能力較差。此外，Kara,E等[29]發現常規純音聽閾正常的耳鳴組與無耳鳴的正常組相比，雙耳ECochG的SP/AP增加。以上研究結果均提示SP/AP值可以作為早期發現HHL的一個指標，有助于HHL的診斷。然而，HHL致病機制的研究仍存在諸多疑點，各種誘發因素在病變過程中的作用也尚不清楚；臨床上對HHL進行系統檢測并作出診斷的條件也尚未成熟[30]。

綜上所述，CAS病變與ECochG反應的耳蝸功能改變是同步的。因此，通過ECochG中耳蝸電位的變化可能提供更精確的耳蝸定位信息。

3.3 耳蝸死區病

臨床上，部分耳聾患者的聽力損失程度在助聽器可助聽范圍內，但佩戴助聽器后其言語識別率不佳，甚至比佩戴前更差。英國學者Moore認為這一現象可能與耳蝸死區有關，即耳蝸中IHC和/或聽神經不能正常發揮功能的區域[31]。正常情況下IHC將基底膜上的機械振動轉化為電信號，由聽神經將電信號上傳至大腦中樞；當存在耳蝸死區時，該區域毛細胞換能受限，影響患者的言語可懂度[32]。均衡噪聲閾值（threshold equalizing noise,TEN）測試是目前診斷耳蝸死區的主要方法，然而僅僅采用主觀的檢查方法所得到的結果還不夠全面。此外，耳蝸死區病也是CAS病變的一種表現，ECochG檢查可以客觀驗證這一結果，但目前尚無ECochG在耳蝸死區病變表現特征的文獻報道，因此在耳蝸死區病中開展ECochG這一客觀檢查的相關研究就顯得尤為迫切和重要。

4 小結

臨床上，評價CAS功能需要整合許多方法和指標來進行相互印證。結構決定功能，當CAS病變時，與CAS結構相關的功能也應該隨之改變，而不僅僅只表現為言語識別率的改變。而對于耳蝸死區病變，目前主要關注其言語識別率的表現，至今仍無ECochG對其的客觀評估。ECochG具有客觀性、靈敏性等優點，其近場記錄的方式能得到較高信噪比的波形。對AN患者以及HHL患者行ECochG檢測能夠精準定位突觸病變的部位，通過病史、噪聲暴露史、以及年齡因素等能初步判斷HHL的損傷機理，并且在HHL的防治上可通過ECochG來判斷聽功能的恢復情況。通過ECochG等客觀檢查聯合擴展高頻等主觀檢查對耳蝸突觸病變進行綜合評估更具科學性。因為ECochG中CAP的N1和ABR的波I同源，故臨床上可先通過ABR波I這一客觀指標來輔助耳蝸傳入突出病變的診斷。

致謝：本綜述是在李興啟教授悉心指導下寫作，在此衷心感謝李興啟教授及趙立東教授的指導與幫助。