內(nèi)皮素在內(nèi)耳損傷中的作用

王建+陳慎+范靜平

摘 要 近年來，有關(guān)內(nèi)皮素在內(nèi)耳損傷的研究已取得很大進(jìn)展，越來越多的研究表明過量內(nèi)皮素在內(nèi)耳疾病的產(chǎn)生過程中起著重要的作用。本文綜述內(nèi)皮素在內(nèi)耳損傷的發(fā)生及發(fā)展中的作用及可能機制。

關(guān)鍵詞 內(nèi)耳損傷 內(nèi)皮素 鈣離子 激活

中圖分類號：R764.43+2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-1533（2016）12-0031-03

Role of endothelin in the injury of inner ear

WANG Jian1， CHEN Shen1， FAN Jingping2

（1. Wujiaochang Community Health Service Center of Yangpu District， Shanghai 200434， China； 2. Changzheng Hospital affiliated to Second Military Medical University， Shanghai 200003， China）

ABSTRACT In recent years， research of endothelin in the inner ear injury has made great progress. More and more studies have indicated that excessive endothelin plays an important role in the generation of inner ear diseases. This article reviews the role of endothelin in the occurrence and progression of inner ear injury and its possible mechanism.

KEY WORDS inner ear injury； endothelin； calcium ion； activation

內(nèi)皮素（ET）是由21個氨基酸組成的內(nèi)皮衍生的血管收縮因子[1]，是迄今發(fā)現(xiàn)的最強的縮血管活性肽，具有多種生物學(xué)活性，對細(xì)胞增殖與凋亡、離子轉(zhuǎn)運、基因調(diào)控等均發(fā)揮多種生物學(xué)影響。大量研究報道了ET的生理病理學(xué)特性，尤其是其參與內(nèi)耳多種疾病發(fā)病過程中的作用。本文綜述ET在內(nèi)耳損傷的發(fā)生及發(fā)展中的作用及可能機制。

1 ET及其受體

1.1 分類

人體ET有4種同分異構(gòu)體[2]，ET-1、ET-2、ET-3基因分別定位于染色體的6p21-24、1p34、2q13.2-13.3，ET-b與ET-2的基因結(jié)構(gòu)相似，也定位于1號染色體上，這4種異構(gòu)體的組織分布、與受體的結(jié)合以及生物學(xué)效應(yīng)也不盡相同。ET在人體組織中分布廣泛，ET-1主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成和分泌[3]，是人體內(nèi)已知的作用力最強、持續(xù)時間最長的縮血管肽，ET-2和ET-3產(chǎn)生于神經(jīng)組織[4]，ET-b主要分布于小腸內(nèi)[5]。人體內(nèi)已明確的ET受體有3種，即ETA、ETB和ETC，ETA主要分布于血管平滑肌細(xì)胞，介導(dǎo)血管收縮和平滑肌細(xì)胞增生，ETB多分布于內(nèi)皮細(xì)胞，ETC分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

1.2 生物學(xué)特性

ET是迄今所知最強的縮血管物質(zhì)，Hirata等[6]證實ET收縮血管是通過電位依賴性鈣通道引起細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高，且作用時間持久，不為a受體、H1受體及5-羥色胺（5-HT）受體阻斷劑拮抗，可被異丙腎上腺素、心鈉素及降鈣素基因相關(guān)肽等激素抑制，因而ET是一種內(nèi)源性長效血管收縮調(diào)節(jié)因子。研究顯示，ET除具有非常強烈的收縮血管作用外，還具有誘導(dǎo)血管生成、促分化、促細(xì)胞有絲分裂和類細(xì)胞生長因子作用[7]。內(nèi)皮細(xì)胞受到刺激合成并釋放ET-1，其調(diào)控主要在基因轉(zhuǎn)錄水平。刺激ET-1合成的因素包括腎上腺素、血栓素、血管加壓素、血管緊張素、胰島素、細(xì)胞因子、血管壁剪切力與壓力的變化及缺氧等，刺激ET-1合成的過程需要有Ca2+（依賴型蛋白激酶C）的參與。抑制ET-1合成的因素有一氧化氮（NO）、前列環(huán)素-2（PGI-2）、心房利鈉肽及肝素等。ET主要在肺臟、腎臟和血管組織中通過ET降解酶進(jìn)行降解，其代謝產(chǎn)物經(jīng)腎排泄。ET與ET受體結(jié)合后，可激活細(xì)胞膜上一系列信號傳遞系統(tǒng)，主要有磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）系統(tǒng)、L型Ca2+通道、Na+/H+交換、磷脂酶A2和可溶性鳥苷酸環(huán)化酶的激活等，ET通過影響細(xì)胞膜上的信號傳遞系統(tǒng)調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、衰老和凋亡。

1.3 在內(nèi)耳的分布

國外研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)耳有ET及其受體的廣泛分布，并認(rèn)為ET系統(tǒng)與耳蝸微循環(huán)密切相關(guān)[8]。Jinnouchi等[9]發(fā)現(xiàn)在正常豚鼠耳蝸中，ET-1分布于蝸軸、螺旋韌帶、血管紋、螺旋突、前庭膜、Corti器的支持細(xì)胞及螺旋神經(jīng)節(jié)；ET-1可能由靠近螺旋韌帶的骨迷路小血管產(chǎn)生。在內(nèi)耳，除Corti器的毛細(xì)胞外，其他細(xì)胞幾乎均有ET-1和ET-3分布，而這種分布在豚鼠與大鼠間無顯著差別。其中，在血管紋的邊緣細(xì)胞ET-1反應(yīng)活躍，推測在耳蝸外側(cè)壁，ET可能是作為一種調(diào)節(jié)肽，與NO、PGI和心鈉素相互作用，維持耳蝸微循環(huán)的正常及水、電解質(zhì)平衡。另外，ET在螺旋神經(jīng)節(jié)的出現(xiàn)，提示可能有神經(jīng)遞質(zhì)功能。ET除在心血管系統(tǒng)表達(dá)外，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有廣泛表達(dá)，也是一種神經(jīng)調(diào)節(jié)因子[10]。有關(guān)ET參與神經(jīng)調(diào)節(jié)機制尚未闡明，有待繼續(xù)研究。

2 ET與內(nèi)耳疾病的關(guān)系

2.1 噪聲引起的內(nèi)耳損傷

強噪聲刺激引起內(nèi)耳缺血、缺氧、抗氧化酶系統(tǒng)及自由基清除劑活性降低，導(dǎo)致氧化和抗氧化失去平衡，使自由基過量堆積，進(jìn)而損壞細(xì)胞脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNA等結(jié)構(gòu)，是引起毛細(xì)胞進(jìn)一步損傷、形成永久性閾移的主要原因[11]。大量研究證實，機體遭受噪聲后會產(chǎn)生氧自由基和氮氧化物[12]，且常超出抗氧化酶系統(tǒng)的清除能力。有研究表明，在噪聲損傷內(nèi)耳過程中出現(xiàn)了明顯的耳蝸微循環(huán)障礙，同時大鼠耳蝸組織的ET系統(tǒng)活性增高，兩者在時間上有明顯的一致性，推測在噪聲所致的耳蝸微循環(huán)障礙過程中ET起了重要的主導(dǎo)作用[13]。ET作用的可能機制為引起內(nèi)耳供血血管收縮，內(nèi)耳血流減少造成缺血、缺氧，從而造成內(nèi)耳毛細(xì)胞變性壞死。在靜脈壁的收縮細(xì)胞上有大量高親和力的ET-1受體[14]，所以ET也可通過局部收縮耳蝸靜脈使內(nèi)耳血流流速減慢而致耳蝸微循環(huán)障礙。

2.2 突發(fā)性聾

突發(fā)性聾是耳科常見急癥，目前其病因和發(fā)病機制仍未明確，內(nèi)耳微循環(huán)障礙可能是引起突發(fā)性聾的主要原因之一[15]。施典羽等[16]檢測60例突發(fā)性聾患者外周血ET濃度，發(fā)現(xiàn)患者組外周血ET濃度水平明顯高于正常對照組，而且耳聾程度與外周血ET濃度呈正線性關(guān)系，耳聾越重，外周血ET含量越高，說明ET在突發(fā)性聾發(fā)病中起重要作用。突發(fā)性聾患者血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，內(nèi)耳缺血、缺氧，引起ET合成和釋放增加，而ET進(jìn)一步引起血管收縮，造成內(nèi)耳供血障礙，導(dǎo)致內(nèi)耳Corti器受損，聽力下降。

2.3 梅尼埃病

梅尼埃病是耳科學(xué)常見病之一，其病因及發(fā)生機制尚不明確，主要病理改變?yōu)槟っ月贩e水。Jinnouchi等[17]采用膜迷路積水動物模型，發(fā)現(xiàn)12～24 h內(nèi)淋巴囊上皮ET-1樣活動完全消失，而炎性細(xì)胞開始聚積，并迅速形成內(nèi)淋巴囊積水，第7天ET-1樣活動恢復(fù)，炎性細(xì)胞消退，內(nèi)淋巴囊積水減輕，這可能與免疫反應(yīng)引起的細(xì)胞因子持續(xù)刺激上皮細(xì)胞分泌ET-1，從而使上皮細(xì)胞暫時缺乏ET-1活性有關(guān)。由此可見，ET的濃度增高會影響耳蝸內(nèi)、外淋巴的水電解質(zhì)和壓力平衡。ET-1廣泛存在于耳蝸外側(cè)壁細(xì)胞，耳蝸外側(cè)壁是吸收和分泌內(nèi)淋巴、轉(zhuǎn)運各種離子及產(chǎn)生耳蝸內(nèi)電位的部位，所以ET對耳蝸內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)具有重要意義。有研究發(fā)現(xiàn)梅尼埃病患者中血漿ET明顯升高，由此推測ET可能在梅尼耳病發(fā)病過程中起一定的作用[18]。

2.4 氨基糖苷類抗生素引起的內(nèi)耳損傷

氨基糖苷類抗生素是臨床常用藥物，已明確其可損傷耳蝸感音結(jié)構(gòu)及螺旋神經(jīng)節(jié)而引起聽覺障礙，其中以慶大霉素引起的耳聾發(fā)生率最高，慶大霉素中毒性耳聾的發(fā)病機制包括自由基損傷學(xué)說、內(nèi)耳微循環(huán)障礙學(xué)說、細(xì)胞凋亡等，并發(fā)現(xiàn)一些與耳聾相關(guān)的基因[19]。曾有研究發(fā)現(xiàn)在慶大霉素引起的藥物中毒性耳聾過程中，慶大霉素可引起ET表達(dá)增加[20]。

3 ET導(dǎo)致內(nèi)耳損傷的可能機制

3.1 細(xì)胞內(nèi)鈣離子升高

ET與其受體結(jié)合后可通過ET受體與G蛋白偶聯(lián)活化磷脂酶C，水解PIP2，生成二酰甘油（DG）和三磷酸肌醇（IP3），使細(xì)胞貯存鈣釋放，細(xì)胞外鈣內(nèi)流，胞質(zhì)內(nèi)游離Ca2+濃度升高；同時活化蛋白激酶C，使細(xì)胞內(nèi)蛋白磷酸化，提高細(xì)胞反應(yīng)[21]。已有研究證實，ET-1激活細(xì)胞內(nèi)磷脂酶C誘發(fā)的Ca2+釋放是ET-1促進(jìn)Ca2+升高的機制之一[22]。ET能促進(jìn)細(xì)胞膜上Na+/H+交換，促進(jìn)Na+內(nèi)流，H+外流，胞質(zhì)堿化，胞中Na+的升高可促進(jìn)細(xì)胞膜上的Na+/Ca2+交換，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高。ET通過細(xì)胞內(nèi)Ca2+積聚促使谷氨酸釋放，李剛等[23]發(fā)現(xiàn)谷氨酸能引起螺旋神經(jīng)元的復(fù)合動作電位升高，但過量谷氨酸釋放會對螺旋神經(jīng)元和內(nèi)毛細(xì)胞產(chǎn)生破壞作用。有研究表明，鈣離子通道阻滯劑可減輕這些由噪聲、藥物等引起的毛細(xì)胞損害[24]。

3.2 激活多種酶類

ET可通過細(xì)胞內(nèi)游離鈣增加激活多種酶類引起的細(xì)胞損傷，如激活磷脂酶類，促進(jìn)膜磷脂分解，使細(xì)胞膜以及細(xì)胞器膜結(jié)構(gòu)均受到損傷，損害膜的通透性，改變細(xì)胞內(nèi)的離子環(huán)境而誘發(fā)內(nèi)耳細(xì)胞凋亡；激活蛋白酶C，令其轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜，使G-蛋白磷酸化，G-蛋白減少，cAMP增加，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；激活核酸內(nèi)切酶，促使核酸分解，引起染色體的損傷[25]。ET與受體結(jié)合后，通過依賴于精氨酸途徑的內(nèi)皮細(xì)胞舒血管因子（EDRF）/ NO合成，激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，增加cGMP含量，產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)[26]。

3.3 自由基產(chǎn)生增多

ET可使細(xì)胞膜上的磷脂酶A2活性升高，促進(jìn)花生四烯酸（AA）釋放，導(dǎo)致脂質(zhì)膜流動性降低及通透性增高，使內(nèi)耳細(xì)胞腫脹，AA在環(huán)氧化酶、脂氧化酶作用下進(jìn)一步形成白三烯，此過程伴自由基產(chǎn)生。自由基生成增多，防御系統(tǒng)的清除能力下降，會對耳蝸造成一系列的氧化損傷。

綜上所述，ET在內(nèi)耳分布廣泛，參與內(nèi)耳微循環(huán)、淋巴穩(wěn)態(tài)、離子平衡和細(xì)胞凋亡，對耳蝸內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)具有重要意義。隨著對ET在內(nèi)耳疾病中作用機制的深入研究，為認(rèn)識和治療內(nèi)耳疾病提供了理論依據(jù)和新的思路。

參考文獻(xiàn)

[1] Yanagisawa M， Kurihara H， Kimura S， et al. A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells[J]. Nature， 1988， 332（6163）： 411-415.

[2] 譚少宏， 周祖文. 內(nèi)皮素及D-二聚體與感染性腹瀉的關(guān)系研究進(jìn)展[J]. 微量元素與健康研究， 2015， 32（3）： 62-64.

[3] 徐倉寶， 張亞萍. 內(nèi)皮素受體表達(dá)上調(diào)在冠狀動脈痙攣中的作用機制[J]. 中國動脈硬化雜志， 2015， 23（1）： 1-4.

[4] Goraca A. New views on the role of endothelin（minireview）[J]. Endocr Regul， 2002， 36（4）： 161-167.

[5] 金樹琦， 郭曉玲. 內(nèi)皮素的理化性質(zhì)及其在心血管系統(tǒng)中的效應(yīng)述要[J]. 當(dāng)代醫(yī)藥論叢， 2014， 12（5）： 261-263.

[6] Hirata Y， Yoshimi H， Takata S. Cellular mechanism of action by a novel vasoconstrictor endothelin incultured rat vascular smooth muscle cells[J]. Biochem Biophys Res Commun， 1988， 154（3）： 868-75.

[7] 張珂， 陳鵲汀，王曉東， 等. 內(nèi)皮素受體的分布及其生物功能[J]. 醫(yī)學(xué)研究與教育， 2014， 31（3）： 76-81.

[8] 徐香娜， 黃建民. 內(nèi)皮素對耳蝸微循環(huán)的影響[J]. 國外醫(yī)學(xué)： 耳鼻咽喉科學(xué)分冊， 2005， 29（3）： 151-152.

[9] Jinnouchi K. Mechanism of endothelin 1 production in the cochlea of rats[J]. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec， 2001， 63（1）： 6-11.

[10] 劉正清， 張志君， 韓中柱. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)皮素的表達(dá)和膠質(zhì)細(xì)胞活化[J]. 中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志， 2002， 12（16）： 36-39.

[11] Yamashita D， Jiang HY， Schacht J， et al. Delayed production of free radicals following noise exposure[J]. Brain Res， 2004， 1019（1-2）： 201-209.

[12] Han WJ， Shi XR， Nuttall A. Noise-induced nitrotyrosine increase and outer hair cell death in guinea pig cochlea[J]. Chin Med J， 2013， 126（15）： 2923-2927.

[13] 徐香娜， 黃建民， 林國經(jīng)， 等. 內(nèi)皮素在噪聲性內(nèi)耳損傷過程中的作用[J]. 中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志， 2005， 40（7）： 509-512.

[14] Franz P， Aharinejad S， Miksovsky A， et al. Endothelin-1 causes luminal constrictions in rat cochlear veins[J]. Hear Res， 1997， 112（1-2）： 33-43.

[15] 周小英， 白忠. 突發(fā)性聾與內(nèi)耳微循環(huán)障礙的相關(guān)性研究進(jìn)展[J]. 臨床醫(yī)學(xué)， 2015， 35（9）： 122-124.

[16] 施典羽， 楊凱， 敬光懷， 等. 特發(fā)性突耳聾患者外周血內(nèi)皮素的變化及其意義[J]. 海南醫(yī)學(xué)， 2010， 21（24）： 57-59.

[17] Jinnouchi K， Tomiyama S， Pawankar R， et al. Preliminary study of the role of endothelin-1 in the homeostasis of the inner ear[J]. Acta Otolaryngol Suppl， 1997， 528： 10-14.

[18] 宋學(xué)章， 薛明等， 陳軍， 等. 梅尼埃病多因性初探[J]. 中國臨床醫(yī)學(xué)， 2002， 9（4）： 441-442.

[19] 殷澤登， 黎萬榮. 慶大霉素中毒性耳聾[J]. 國際耳鼻咽喉頭頸外科雜志， 2006， 30（6）： 360-363.

[20] 朱榮華. 慶大霉素對耳蝸血管紋細(xì)胞ET-A表達(dá)的影響及阿魏酸鈉的保護(hù)作用[D]. 山東： 山東大學(xué)， 2010.

[21] Tamirisa P， Frishman WH， Kumar A. Endothelin and endothelin antagonism： roles in cardiovascular health and disease[J]. Am Heart J， 1995， 130（3）： 601-610.

[22] 周娟， 張為民， 葉倩君， 等. 內(nèi)皮素-1對人肺腺癌SPC-A1細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子的影響及機制[J]. 中國肺癌雜志， 2008， 11（4）： 500-504.

[23] 李剛， 蔣濤. 螺旋神經(jīng)元在聽覺傳導(dǎo)過程中所起作用的研究現(xiàn)狀[C]//全國新生兒、嬰幼兒及兒童聽力篩查、診斷、干預(yù)暨助聽器驗配技術(shù)學(xué)術(shù)會議. 武漢： 中華醫(yī)學(xué)會耳鼻咽喉科學(xué)分會《聽力學(xué)及言語疾病雜志》編委會， 2008： 213-215.

[24] So HS， Park C， Kim HJ， et al. Protective effect of T-type calcium channel blocker flunarizine on cisplatin-induced death of auditory cells[J]. Hear Res， 2005， 204（1-2）： 127-139.

[25] 谷天祥， 張顯清， 谷春久， 等. 心肌缺血再灌注損傷亞細(xì)胞Ca^2+反常與ATP酶泵功能抑制[J]. 中華心血管病雜志， 2001， 29（7）： 420-423.

[26] Edwards RM， Pullen M， Nambi P. Activation of endothelin ETB receptors increases glomerular cGMP via an L-argininedependent pathway[J]. Am J Physiol， 1992， 263（6Pt2）： F1020-F1025.