【文章编号】1006-7299(2000)01-0049-02
近年来的研究表明钙超载与内耳的病理过程紧密联系,钙拮抗剂的应用也越来越广泛,特作如下综述。
1细胞水平的Ca2+病理作用
生理状况下胞质内处于低Ca2+水平,与胞外及胞内某些细胞器之间有1 000倍的浓度梯度,维持低Ca2+是一个耗能过程,对细胞的生理活动是必需的。在病理状态下,如缺氧、耳毒性药物损伤时,钙平衡失调,Ca2+内流的增加、细胞胞浆内钙离子浓度[Ca2+]i释放增多及Ca2+外流的抑制导致[Ca2+]i持续地增加。[Ca2+]i增高将在以下方面对细胞产生损伤:(1)推动氧化应激过程,导致能量贮存的耗竭,加重损伤。有实验证明受损伤的心肌细胞在低氧供应时比常氧供应时更能耐受损伤;(2)线粒体损伤,导致氧化磷酸化解偶联;(3)细胞骨架破坏;(4)激活磷脂酶、蛋白激酶及核酸内切酶,使分解代谢加速,蛋白质溶解、质膜降解、染色体断裂,最终导致细胞死亡[2]。
Orrenius发现:去掉胞外Ca2+或使用胞内Ca2+螯合剂能使细胞耐受损伤的能力大大增加。Ca2+通道阻断剂可以阻止Ca2+超载引起的细胞损伤[3]。Wyllie发现细胞凋亡是通过胞内[Ca2+]i激活的。凋亡由基因控制,[Ca2+]i增高激活了核酸内切酶,使染色体裂解导致细胞死亡。Ca2+超载加速了细胞凋亡的过程[4]。
2Ca2+与耳毒性药物
研究较多的是氨基糖甙类抗菌素(AmAn)的耳毒性。Orsulakova发现新霉素在Corti器及蜗管外侧壁组织内和Ca2+竞争结合位点[5]。Hudspeth发现AmAn能抑制换能电流[6]。Takeda发现用庆大霉素行内淋巴灌流使微音器电位CM幅度下降,灌流液中加入Ca2+能对抗这种下降[7]。这些实验给人一个印象:氨基糖甙类药物是Ca2+通道竞争性抑制剂。Dulon证实庆大霉素及新霉素阻断了豚鼠外毛细胞(OHC)K+内流诱发Ca2+内流,这很可能是AmAn耳毒性的分子基础。耳毒性药物对Ca2+通道的拮抗产生2个后果:(1)细胞去极时[Ca2+]i减少,降低了K+外流,阻止细胞复极;(2)破坏了Ca2+依赖性神经递质释放,从而造成了听力损失[8]。
Takeuchi等用AmAn作用离体的耳蜗传出神经末梢,发现它们能抑制胞膜的混合性K+通道。这种混和性K+通道激活时细胞膜超极化,从而减少了重复放电次数,在突触传递中起保护作用,它的抑制能引起过度刺激,造成损伤[9]。
Dulon发现AmAn对HC的生存能力几乎无影响,和临床上这类药物的作用都是缓慢发生的相一致。动物实验证实:尽管AmAn能快速进入内耳的液体空间,但对感觉细胞的损伤要延迟很长,其原因可能是:①药物不易进入细胞内;②阻断了Ca2+介导性损伤[8]。
3Ca2+与内淋巴积水
Meyer Zum Gottesberge首先发现了Ca2+在膜迷路积水中的作用:积水时前庭亮细胞及暗色素细胞内[Ca2+]i增多,推测黑色素颗粒有稳定和转运胞内Ca2+的作用,这有助于解释有色豚鼠为什么比白化豚鼠更能耐受损伤。他还发现积水12~15个月的动物内淋巴Ca2+浓度较积水前提高10倍,同时伴有显著的EP下降,EP和Ca2+关系极为密切呈负相关。他认为积水引起长期的Ca2+代谢障碍,内淋巴Ca2+浓度增加,耳蜗内渗透压增高,从而加重积水;另外,他还认为Ca2+增高将导致K+代谢平衡破坏,使EP下降[10]。而Ikeda认为EP的下降是内淋巴Ca2+浓度增高的原因[11]。在EP和Ca2+的因果关系上大多数学者倾向于后者。Salt研究了实验性膜迷路积水时内淋巴Ca2+增高和EP下降的时间过程,发现堵塞豚鼠内淋巴囊后4天、4周、8周及16周时,EP和Ca2+浓度的变化是吻合的,K+、Cl、Na+仅有很轻微的变化。另一些研究者却发现EP随时间进行性下降,现在还不清楚是什么原因造成了这种实验结果的差异[12]。
4Ca2+与爆震
Ikeda将豚鼠暴露在120 dB SPL(A)2 000 Hz的纯音下30分钟,发现EP迅速下降,Ca2+迅速上升到暴露前的4.8倍。EP和Ca2+变化的时相基本吻合。Na+、K+、Cl-无明显变化。Ikeda认为爆震损伤所致的内淋巴Ca2+增高的原因为:OHC顶部静纤毛-盖膜连接的过度震动引起Ca2+的释放;Ca2+从受损伤的HC胞浆内释放出来。它认为爆震时HC内[Ca2+]i增高,通过尚未明确的机制释放到内淋巴中。但它似乎忽略了EP和内淋巴Ca2+的作用[13]。李卫东的实验结果和Ikeda基本一致,此外他做了形态学观察,发现爆震后血管纹Ca2+-ATP酶的分布不均,血管纹边缘细胞空泡化,线粒体缺失塌陷,这有助于了解EP下降和Ca2+升高之间的关系[14]。
内淋巴Ca2+增高对HC产生损害,其机制如下:直接损伤HC;破坏了HC内肌动蛋白横桥,而且对微丝结合蛋白也有影响;大量Ca2+和OHC收缩蛋白作用,使OHC收缩,劲度增加而影响OHC的机械调谐;静纤毛丛集、融合;破坏换能电流[13]。
5Ca2+与迷路缺氧
李卫东发现Ca2+浓度下降和受损伤组织的恢复有关[14],豚鼠缺氧后,EP迅速下降,3分钟达到最大限度,同时内淋巴Ca2+浓度也随之迅速上升,恢复通气后EP迅速上升,Ca2+浓度缓慢下降。Bosher发现缺氧后9分钟淋巴Ca2+升至最大值。他认为内淋巴Ca2+浓度的增高与pH值有关[15]。上述两实验Ca2+浓度达到最大值的时间存在差异可能和离子选择性电极的敏感性有关。
6钙拮抗剂
既然Ca2+能介导细胞毒性反应,研究者一直希望能发现某种能抑制[Ca2+]i增高的药物来防治多种疾病损伤。钙拮抗剂的概念是Godfraid于60年代首先提出的。钙拮抗剂在改善内耳微循环及对心肌和大脑的保护作用方面的影响已被许多基础及临床实验所证实。实验发现有钙拮抗功能的药物有二大类:一类能阻断质膜上Ca2+通道或抑制胞内存Ca2+的释放;如异搏定,西比灵等,我们通常说的钙拮抗剂属此类;另一类不能抑制Ca2+,但能抑制钙调素,从而拮抗Ca2+的第二信使作用,如利多卡因、Trifluoperazine等。WHO于1985年将钙拮抗剂分成Ca2+通道阻断剂,下分三类:西比灵类,心可定类,其它[16]。Von Zwieten认为以往分类过于繁索,建议把钙拮抗剂分成Ca2+通道阻断剂和钙超载拮抗剂。前者阻断Ca2+慢通道,其效应能被胞外Ca2+浓度增高反转,如尼莫地平;后者的主要作用是病理情况下能抑制胞内存Ca2+的释放,阻断Ca2+在胞内聚积引起的细胞损伤,此效用已在大脑及肝脏缺血模型上得以证实,此外膜片钳技术证实它对质膜上的Ca2+通道的抑制作用较弱,其代表药物西比灵[17]。
钙拮抗剂在耳鼻喉科的基础研究和临床应用始于本世纪70年代,主要是尼莫地平和西比灵二种。Bobbin用尼莫地平灌流外淋巴时CAP显著下降,-SP下降并逆转成+SP,EP及CM变化轻微,与用无Ca2+之外淋巴液灌流的作用相同,这实验结果和尼莫地平的L型Ca2+通道拮抗作用相吻合,产生-SP的通道很可能是L型Ca2+通道。-SP对换能电流有整流作用,而且和OHC的形状变化有关,参与OHC的慢收缩反应。尼莫地平对CAP的幅度,阈值及潜伏期的显著影响提示尼莫地平对IHC神经递质的释放有抑制作用。EP和CM变化极小说明EP和L型Ca2+通道关系不大[18]。西比灵是钙超载拮抗剂。Oosterveid首先对其在前庭方面的药理作用进行研究,现在它已广泛应用于脑血管病,偏头痛及眩晕的治疗。大量的临床实验证实:西比灵对周围性眩晕有明显疗效,能抑制变温及视动刺激引起的眼震频数及慢相速度[19],此外它还有改善大脑及内耳血液循环,保护细胞的作用。我们的实验发现西比灵能延缓实验膜迷路积水所致的EP的下降和内淋巴Ca2+的增高。
7参考文献
1,Francis AX,Schanne Agnes B.Calcium dependence of toxic cell death a final common pathway[J].Science,1979,206:700.
2,Nicotera P.Calcium-mediated mechanisms in chemically induced cell death [J].Anna Rev Pharmacol Toxicol,1992,32:449.
