順鉑耳毒性機制及耳保護策略研究進展

趙宇亮 李熙星

河北醫科大學第二醫院耳鼻咽喉科(石家莊市 050000)

順鉑（CDDP）是一種含鉑的小分子抗癌藥物，廣泛用于成人癌癥（包括乳腺癌，睪丸癌，卵巢癌）和患有實體瘤的兒童[1]，可以極大地提高患者的生存率。然而，順鉑在治療癌癥的過程中，也伴有嚴重的副作用，包括腎毒性，耳毒性和骨髓抑制等。我們通常將耳毒性定義為藥物、化學品或電離輻射作用于耳蝸、前庭等耳器官，引起結構和功能性損傷，誘發聽覺功能障礙（耳蝸毒性）或前庭功能不全（前庭毒性）[2]。目前的研究表明，順鉑的耳毒性主要表現為對內耳毛細胞、螺旋神經節和血管紋的損害，同時對內耳內部微環境如內耳淋巴液、內耳細胞代謝和氧化應激過程等產生影響，導致耳蝸感受器及相應的神經末梢損害，出現感音神經性聽力損失[3]，并且往往是雙側、永久性聽力損失。這就會造成嚴重的交流障礙，顯著降低了患者的生活質量。為了降低順鉑耳毒性，研究人員在探究其作用機制的同時，也針對性的采取多種耳保護策略。下面將對順鉑耳毒性的作用機制和新的耳保護策略做一簡要敘述。

1 順鉑的耳毒性機制

順鉑作為一種細胞周期的非特異性藥物，可以阻滯細胞周期，干擾細胞增殖。順鉑可以通過血液循環進入內耳，通過擴散或轉運蛋白被內耳細胞攝取進入細胞質中，發生水合反應。順鉑上的氯原子被水分子取代后被激活，水合順鉑成為潛在的親電子體，可以與核DNA和線粒體DNA上兩個相鄰鳥嘌呤的共價結合，形成加合物，使DNA鏈內和鏈間交聯，破壞了DNA結構，阻斷轉錄并導致DNA雙鏈斷裂，從而阻斷細胞周期[4]。

順鉑對內耳器官有3個主要靶點：毛細胞，螺旋神經節和血管紋（耳蝸代謝中樞）[5]。順鉑作用于耳蝸毛細胞，最初損傷外毛細胞（OHCs），隨后是內毛細胞（IHCs）。并且隨著治療劑量或持續時間的增加，損傷從耳蝸的基底向頂點擴散[6]，因此順鉑誘導的聽力損失通常從高頻（4至8kHz）開始，進而影響低頻（1至2kHz）下的聽覺靈敏度。順鉑作用于螺旋神經節會誘導神經元死亡和螺旋神經節細胞（SGCs）退化，這已經在嚙齒類動物耳蝸和螺旋神經節體外培養實驗中得到了證實[7]。順鉑也會作用于血管紋細胞，造成線粒體腫脹，表現為周圍細胞的空泡化[8]；同時可以觀察到血管紋中間細胞萎縮，內耳道電位（endocochlear potential，EP）降低[5]。順鉑在進入血管紋細胞后會長時間滯留其中，這可能是順鉑耳毒性具有進行性的原因之一[9]。順鉑會造成嚴重的毛細胞缺失、螺旋神經節變性和血管紋狀體功能障礙，最終導致感覺神經損傷和聽力損失。

順鉑對毛細胞等內耳細胞損傷的方式是誘導細胞凋亡，其最主要誘因是細胞內活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的過量產生和積累。順鉑能夠激活內質網-應激途徑和線粒體ROS生成途徑，產生過量的ROS，消耗線粒體抗氧化酶活性，誘導側壁螺旋韌帶纖維細胞凋亡，破壞線粒體膜通透性，導致鉀外流并降低細胞內離子和滲透強度，從而激活正常細胞中的凋亡受體途徑，激活促凋亡酶（如半胱天冬酶和促凋亡蛋白酶）引發細胞凋亡[10]。

在整個誘導凋亡的過程中，涉及到很多的信號通路和細胞因子。研究表明，ROS的積累會通過JNK/SAPK信號通路（c-Jun氨基末端激酶，c-Jun N-terminal kinase/應激活化蛋白激酶stress-activated protein kinase），激活信號傳導及轉錄激活因子 1，(Signal transducers and activators of transcription,STAT-1）介導的炎癥途徑，誘導涉及凋亡的caspase-3和-9活性增強[11]。最新的體外和體內動物實驗證明了ATM-Chk2-p53（共濟失調毛細血管擴張癥突變基因-細胞周期檢測點激酶2-p53，ataxia-telangiectasia mutated gene-checkpoint kinase2-p53）信號傳導通路也參與了順鉑介導的毛細胞損傷[12]。已經有研究報道選擇性GSK-3β（絲氨酸/蘇氨酸激酶-3β）抑制劑或者上調細胞自噬能夠減輕順鉑誘導的耳毒性，其他研究表明GSK-3β的活性與細胞自噬水平緊密相關[13]。

也有研究發現順鉑相關的耳毒性具有遺傳易感性：Tserga等從重復研究中發現了來自5種不同基因的8種不同SNP（包括來自LRP2的rs4668123），顯示出與順鉑耳毒性的顯著相關性[7]。這些基因主要與抗氧化調節，神經傳遞或聽覺功能有關，從基因層面驗證了順鉑的耳毒性機制。

2 耳保護策略

順鉑導致的聽力損失與應用順鉑的累積劑量[14]和單次最大使用劑量[15]之間具有顯著相關性，且在完成治療較長時間后，聽力損失仍會不斷加劇，使得順鉑造成聽力損失的發生率與危害程度遠高于人們的預期。隨著耳毒性的基本機制被確定，預防和修復聽力損失的方法也不斷被開發和應用。目前對順鉑的耳毒性防護，主要集中在應用抗氧化藥物、減少細胞攝取和開發新型鉑配合物等。在這幾方面的最新進展如下：

2.1 應用抗氧化藥物

已有研究表明，順鉑誘導耳毒性的主要原因是氧化應激異常和ROS的過度積累，減少內耳細胞內ROS將保護細胞免受順鉑誘導的細胞凋亡。耳蝸具有內源性機制來處理由順鉑等藥物引起的氧化應激。保護性分子包括：谷胱甘肽和抗氧化酶，熱休克蛋白，腺苷A1受體（A1AR），轉錄因子Nrf2和血紅素加氧酶-1，以及腎損傷分子（KIM-1）等[16]。盡管這些細胞保護分子在氧化應激后表達上調，但順鉑所施加的氧化應激可以壓倒這些固有的防御機制。到目前為止，沒有FDA批準的預防順鉑耳毒性的藥物，但已經有很多研究嘗試使用一些抗氧化物質為耳蝸提供保護以防止細胞凋亡的發生，以緩解順鉑耳毒性。

已知α-硫辛酸（ALA）是最有效的抗氧化劑之一，它參與細胞抗氧化系統，可以用于減輕順鉑誘導的耳毒性。ALA的抗氧化作用已在多種順鉑誘導的損傷模型中廣泛證實：在接觸順鉑之前用ALA預處理可以顯著減少耳蝸細胞中ROS的積累并保護聽覺功能[17]。當接受順鉑給藥后，ALA對順鉑誘導的耳毒性具有強烈的抑制作用，有效預防了聽力損失[18]。其原理是ALA在細胞抗氧化系統中可以作為谷胱甘肽二硫化物的還原劑，代表谷胱甘肽還原酶增加谷胱甘肽水平，有助于谷胱甘肽和還原型谷胱甘肽的再循環，阻止ROS積累，抑制細胞凋亡[19]。這些研究結果表明，無論在治療前還是治療中，采用ALA聯合治療能夠持續表現出有效的保護作用，支持了ALA作為順鉑耳毒性治療用藥的可能。

最新報道表明，辣椒素（一種TRPV1激動劑）可有效改善順鉑誘導的聽力損失。口服或局部經鼓膜給藥，辣椒素可以通過TRPV1的脫敏及CB2受體的激活而具有保護作用，進一步激活JNK/STAT-1信號通路，抑制或消除順鉑誘導的毛細胞損傷及凋亡[20]，從而有效改善聽力損失。

咖啡因可以抑制A1AR并拮抗其耳蝸中的內源性保護作用，從而加劇順鉑誘導的聽力損失。這一結論在順鉑誘導的小鼠模型中得到了證實[21]。A1AR的細胞保護作用在之前的研究中已經較為明確。這類受體存在于耳蝸中，活化后可以抑制炎癥反應，起到細胞保護作用從而抑制順鉑誘導的耳毒性。研究結果還表明，單次給予咖啡因刺激不會增加對OHC的損傷，但會增加耳蝸中的突觸異常和炎癥反應；而連續給予咖啡因刺激能夠加重順鉑誘導的耳毒性并且導致OHC損傷和耳蝸突觸異常。咖啡因的這些作用可以通過A1AR拮抗劑來進行調控，如同時服用A1AR的拮抗劑R-RIP能夠抵消咖啡因和順鉑對聽力損失的影響。這些研究結果強調了咖啡因和順鉑之間可能存在耳毒性中的藥物相互作用，并建議應用順鉑治療的癌癥患者應慎用咖啡因。

維生素E是一種緩慢作用的自由基清除劑。一項大鼠模型的前瞻性隨機對照試驗證明，經維生素E預處理的大鼠接受順鉑后，耳蝸細胞的保存程度更高，證明維生素E可以作為順鉑耳毒性的保護劑[22]。也有研究人員探討了順鉑聯合硫代硫酸鈉（STS）作為抗氧化劑降低耳毒性的效果。結果表明，對于109例兒童肝母細胞瘤患者，在順鉑放療后6h內接受STS治療可以顯著降低患兒的聽力損傷風險，且不會影響患兒的生存期[23]。在一項以斑馬魚為模型的研究中，經右美托咪定（DEX）預處理150分鐘，然后暴露于順鉑6小時，順鉑導致的細胞凋亡顯著低于對照組，表明DEX可有效預防耳毒性[24]。

這些抗氧化藥物可以通過影響前文所述的細胞因子和信號通路來調節耳蝸細胞的凋亡過程。如阿司匹林既是一種抗氧化劑，也可以通過抑制NF-κB向細胞核的轉運起到額外的而保護作用。周期蛋白依賴性激酶2（cyclin-dependent kinases,CDK2）抑制劑可以調節藥物誘導的細胞凋亡，從而保護毛細胞。最近，有研究人員在體內和體外實驗中證明：GSK-3β的負調控能夠顯著增強細胞自噬和減弱順鉑誘導的聽力損失、OHCs死亡和凋亡，細胞自噬劑3-MA能夠逆轉GSK-3β負調控的保護作用。

但同時我們也應該注意到，正常情形下細胞內氧化與抗氧化水平處于一種動態平衡狀態，一旦失衡，必然引起細胞損害。因此一些學者并不贊成全身應用傳統抗氧化劑[25]。有學者提出，盡管氧化應激與很多疾病有重要關聯，但不恰當的抗氧化治療并不能改變疾病發展的進程[26]。甚至有一些meta分析發現包括維生素E和β-胡蘿卜素在內的一些抗氧化物質反而會增加癌癥的死亡率[27]。

因此，在順鉑治療的過程中聯合應用抗氧化藥物，可以有效預防和降低耳毒性，但也要注意合理性，不能過度使用。

2.2 減少細胞攝取

避免順鉑耳毒性的最可靠方法是預防其進入內耳并被攝入到毛細胞胞質中。通過藥物，如袢利尿劑，調節血液迷路屏障（BLB）的通透性，以減少順鉑進入內耳[28]。在對細胞攝入的研究中發現，順鉑主要通過毛細胞頂部的轉運蛋白，如銅轉運蛋白1（CTR1）和有機陽離子轉運蛋白2（OCT2），進入細胞質中，調節這些轉運蛋白的表達可以抑制順鉑對耳蝸毛細胞的損傷[29]。西咪替丁可以減少CTR1的表達，抑制順鉑的攝取，從而抑制順鉑損傷[30]。但也有研究表明，泮托拉唑（OCT2抑制劑）與順鉑同時輸注不能改善順鉑的耳毒性[31]。這是因為在抑制了OCT2的耳蝸細胞中，順鉑攝取由CTR1介導，需要更完全抑制OCT2或其他參與順鉑攝取的轉運蛋白才能起到更有效的抑制效果。理想情況下，某些保護性化合物可能是一種非特異性，可逆的阻斷劑，如箭毒（D-tubocurarine）[32]，可以與耳毒素一起用于全身或鼓室內注射，減少毛細胞機電轉換通道（MET）的滲透性[33]，從而降低對細胞的毒害作用。

2.3 開發新型鉑配合物

雖然順鉑作為臨床實踐中使用的第一種鉑類配合物具有良好的廣譜抗癌活性，但其腎毒性、神經毒性和耳毒性等副作用限制了其應用。人們越來越注重研發具有同等或更強抗癌作用的多種鉑配合物，以有效地消除現有臨床藥物的缺陷。多種新型鉑族配合物有望取代經典的順鉑等抗癌藥物，以提高療效，減少副作用[34]。已經研發出各種順鉑同源物以降低耳毒性（例如卡鉑和奧沙利鉑）。不幸的是，降低耳毒性往往以降低抗癌效果為代價[35,36]。目前對于鉑配合物的研究成果主要有以下幾個方面：多核鉑配合物對腫瘤細胞的結合能力和殺傷性高于經典的單核順鉑及其類似物；空間位阻鉑配合物可防止含巰基的生物分子失活，具有較低的生物毒性；具有各種配體的反式鉑配合物有著完全不同的作用機制，有助于研究針對順鉑抗性的新型藥物；Pt（IV）配合物在化學性質方面更為穩定，可以口服給藥；開發鉑類藥物傳遞系統以提高鉑類藥物的靶向性和選擇性。多種方法的組合應用可以開發出具有顯著優勢的改進成果。隨著研究的深入，預計新型鉑類配合物在具有強大的療效同時，可以顯著的降低毒性。

迄今，各國科學家已合成并檢驗了數千種與順鉑相關的金屬配合物，研制出以碳鉑為代表的第二代鉑配合物和以二氯二茂鈦為代表的第三代重金屬配合物。現在這一領域仍在繼續進行大量研究，著重在分子水平上探索金屬配合物抗癌活性的機理。

3 結語

自順鉑類藥物應用于癌癥治療以來，其耳毒性等副作用也逐漸引起了人們的關注。順鉑通過幾種轉運蛋白的作用進入耳蝸中的靶細胞并會長期滯留其中。它可以導致DNA損傷，抑制蛋白質合成，積累過量ROS，并激活一系列信號通路和細胞因子，導致細胞炎癥和內耳細胞凋亡，引發不可逆的感音神經性聽力損失。因此，在應用其治療癌癥的同時，應針對性的采取多種耳保護策略。已有的關于順鉑耳毒性機制研究成果，有助于尋找新型保護性藥物或通過其他途徑保護內耳聽覺系統的結構及功能。還可以從遺傳學、流行病學、藥物化學等多方面深入研究，以減少順鉑引起的聽力損失，改善患者的生活質量，獲得巨大的經濟效益。