Cell Death Dis︱孙宇教授团队发现全身应用地塞米松可挽救Gjb2基因突变所致的内耳感觉细胞损伤并显著改善听力损失
撰文︱徐 凯
责编︱王思珍
编辑︱杨彬伟
遗传性耳聋是最常见的先天性出生缺陷。根据世界卫生组织统计：每1000个新生儿中约有1-2个患有先天性耳聋，其中超过60%是由遗传因素所导致[1]。GJB2基因突变是导致遗传性耳聋最常见的原因，在我国大约有四分之一的非综合型遗传性耳聋是由该基因突变所致[2]。常见纯合GJB2基因突变（如235delC、35delG）大多会导致重度-极重度耳聋。上述患者几乎完全丧失听功能，如无法得到及时有效诊疗，往往最终会发展成聋哑，给家庭和社会造成沉重负担。出生后早期人工耳蜗植入是目前治疗GJB2相关重度耳聋的唯一有效办法[3]，然而其效果仍无法到达人耳自然聆听水平。此外，错过最佳植入时机后人工耳蜗效果及患者言语功能恢复往往不佳。目前，耳科领域尚无有效治疗遗传性耳聋的临床药物。因此，以最常见遗传性耳聋-GJB2相关耳聋为研究对象，探寻基于耳聋机制的药物治疗模式对GJB2相关耳聋以及遗传性耳聋领域具有重要的理论价值和临床指导意义。
2022年6月10日，华中科技大学同济医学院附属协和医院孙宇/陈森教授、南昌大学第二附属医院徐凯在Cell Death & Disease上发表了题为“The protective effects of systemic dexamethasone on sensory epithelial damage and hearing loss in targeted Cx26-null mice”的研究文章。该研究通过构建不同Gjb2条件敲除小鼠模型，发现Gjb2相关内耳感觉上皮死亡的关键时间窗。在该时间窗内全身应用地塞米松可以显著改善敲除小鼠内耳感觉细胞损伤并挽救听力损失。进一步研究提示：全身应用地塞米松可能通过抑制内耳巨噬细胞相关免疫反应和拮抗内耳氧化应激损伤进而保护感觉细胞损伤，该发现对深入认识GJB2相关遗传性耳聋发病机制及治疗具有重要参考意义。
研究者首先利用葡萄糖氧化酶（glucose oxidase，GO）构建小鼠耳蜗体外培养氧化损伤模型[4]。DCFH-DA探针结果表明GO可以诱导耳蜗产生大量内源性ROS累积（图1B,C），并最终引起感觉细胞（又称毛细胞，Hair cell，HC）死亡。与对照组相比，GO处理组中耳蜗顶、中和底回均观察到显著的内、外毛细胞缺失（Inner Hair cell, IHC；Outer Hair cell，OHC）（图1J-L）。采用外源性地塞米松干预后，耳蜗各回的毛细胞缺失显著减少（图1M-O）。以上结果表明地塞米松可以显著改善内源性ROS累积引起的毛细胞氧化损伤。
图1 地塞米松显著改善GO诱导的耳蜗感觉细胞氧化损伤
（图源：K Xu, et al., Cell Death Dis, 2022）
截止目前，GJB2基因突变导致耳聋的机制尚不明确。研究者以及其它研究小组发现，在小鼠听力成熟前（出生后2周内），Gjb2敲除小鼠内耳并无显著的毛细胞损伤。通过进一步比较多种不同模式Gjb2敲除小鼠，耳蜗毛细胞死亡均在出生后第14（P14）天开始并随日龄增长持续加剧[5-7]。上述现象提示毛细胞死亡可能是Gjb2相关耳聋发生的重要原因，同时存在感觉细胞死亡的关键时间窗。糖皮质激素(Glucocorticoids, GCs)广泛用于各种内耳疾病的治疗并取得较确切的疗效[4, 8, 9]。因此研究者提出全身应用糖皮质激素是否可以减轻Gjb2突变导致的感觉细胞损伤，进而改善小鼠听力？为了证明这一推测，研究者构建了两种不同模式敲除Gjb2基因小鼠模型，在出现感觉细胞缺失之前（P10）全身应用地塞米松（图2A）。在P18时听性脑干电位（Auditory brainstem response, ABR）检测发现敲除组小鼠表现为高频（24、32kHz）听力损失。与敲除组相比，地塞米松干预组小鼠听力损伤几乎能够完全恢复（图2N）。进一步耳蜗毛细胞计数发现地塞米松干预组小鼠中回和底回毛细胞的缺失较敲除组显著减少（图2H-M）。这些数据表明：全身应用地塞米松在一定时期内可以显著改善Gjb2突变小鼠感觉细胞损伤以及听力损失。
图2 地塞米松显著改善可改善Gjb2突变导致的内耳感觉细胞损伤以及听力损失
（图源：K Xu, et al., Cell Death Dis, 2022）
此外，该研究对全身应用地塞米松保护Gjb2突变导致的感觉细胞损伤的机制进行了初步探索。基于研究者最近的一项研究表明：巨噬细胞相关免疫反应参与了Gjb2基因缺失突变小鼠感觉上皮的损伤过程[10]。研究者推测糖皮质激素是否会通过免疫抑制和抗炎等作用来拮抗GJB2相关感觉上皮细胞损伤。采用CD45标记耳蜗基底膜巨噬细胞，在敲除组小鼠中，耳蜗基底膜底回感觉细胞损伤区域巨噬细胞的数量显著增多并伴有特征性形态改变（图3H, L）。与敲除组相比，地塞米松干预组小鼠中耳蜗基底膜损伤区域巨噬细胞的募集和激活受到明显的抑制（图3I，M）。这些数据表明：全身应用地塞米松可能通过抑制内耳巨噬细胞相关免疫反应进而保护感觉细胞损伤。
图3 地塞米松显著抑制Gjb2突变小鼠基底膜感觉细胞损伤区域巨噬细胞的募集和活化
（图源：K Xu, et al., Cell Death Dis, 2022）
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41419-022-04987-3
孙宇（右），陈森（中），徐凯（左）
（照片提供自：孙宇团队）
孙宇，男，青年长江学者，教授，主任医师。从事听觉异常与平衡障碍，耳鼻咽喉头颈遗传与发育相关疾病研究。主持国家自然科学基金4项，科技部重点研发课题组长1项。获中华医学青年科技奖1项，发明专利授权6项。
陈森：男，副教授，副主任医师。美国耳鼻喉科学研究协会会员，湖北省医学会遗传学分会委员，湖北省残疾人联合会残疾评定专家组成员。曾获中华医学科技奖青年奖（2021年），遗传性耳聋相关发明专利6项。主持国家自然科学基金1项，参与国家自然科学基金11项。发表专业相关SCI收录论文24篇。擅长小儿及成人遗传性耳聋的诊疗工作，已开展聋病分子诊断、遗传咨询、产前诊断、耳聋诊疗与康复等工作。
徐凯：男，住院医师，医学博士。获中华医学青年科技奖（2021年），发表SCI论文5篇。
【2】Cell Death Dis︱邹晓平/陆云杰团队合作发现肝再生新机制
【3】Nat Commun︱宋尔卫院士团队发现免疫联合抗血管及艾立布林三联治疗方案显著改善晚期三阴性乳腺癌预后
【4】Cell Death Dis︱李恩民/许丽艳课题组发现阻断STAT3信号通路可增强MEK抑制剂在食管鳞癌治疗的有效性
【5】Nat Commun︱马骏/柳娜/黎映琴/蒋伟团队发现一组与鼻咽癌免疫异质性相关的lncRNA标志物有效预测远处转移
【6】PNAS︱舒兴盛/应颖团队发现锌指蛋白转录因子促进结直肠癌发生的表观遗传学机制
【7】Cell Discov︱张亮/汪思佳/李青峰团队合作发现人类毛发白化调控的新机制
【8】Current Biology︱藻类与珊瑚共生关系独立于光合作用，助于对抗珊瑚白化
参考文献（上下滑动阅读）
[1] Smith, R.J., J.F. Bale, Jr., and K.R. White, Sensorineural hearing loss in children. Lancet, 2005. 365(9462): p. 879-90.
[2] Yuan, Y., et al., Comprehensive molecular etiology analysis of nonsyndromic hearing impairment from typical areas in China. J Transl Med, 2009. 7: p. 79.
[3] Cullen, R.D., et al., Cochlear implantation for children with GJB2-related deafness. Laryngoscope, 2004. 114(8): p. 1415-9.
[4] Bai, X., et al., N-Acetylcysteine Combined With Dexamethasone Treatment Improves Sudden Sensorineural Hearing Loss and Attenuates Hair Cell Death Caused by ROS Stress. Front Cell Dev Biol, 2021. 9: p. 659486.
[5] Chen, S., et al., The spatial distribution pattern of Connexin26 expression in supporting cells and its role in outer hair cell survival. Cell Death Dis, 2018. 9(12): p. 1180.
[6] Wang, Y., et al., Targeted connexin26 ablation arrests postnatal development of the organ of Corti.Biochem Biophys Res Commun, 2009. 385(1): p. 33-7.
[7] Chen, S., et al., Down regulated connexin26 at different postnatal stage displayed different types of cellular degeneration and formation of organ of Corti. Biochem Biophys Res Commun, 2014. 445(1): p. 71-7.
[8] Stachler, R.J., et al., Clinical practice guideline: sudden hearing loss. Otolaryngol Head Neck Surg, 2012. 146(3 Suppl): p. S1-35.
[9] Sakat, M.S., K. Kilic, and S. Bercin, Pharmacological agents used for treatment and prevention in noise-induced hearing loss. Eur Arch Otorhinolaryngol, 2016. 273(12): p. 4089-4101.
[10] Xu, K., et al., Local Macrophage-Related Immune Response Is Involved in Cochlear Epithelial Damage in Distinct Gjb2-Related Hereditary Deafness Models. Front Cell Dev Biol, 2020. 8: p. 597769.
本文完