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第三军医大学学报1999年第21卷第8期

钟时勋(综述)刘兆华(审校)

关键词：黑色素氨基糖甙类抗生素内耳

黑色素广泛分布于哺乳动物包括人的内耳中，如前庭暗细胞区^［1］、耳蜗血管 纹^［2］、内淋巴囊^［3］等处的黑素细胞中。黑色素在黑素细胞内合成，而后 者来源于胚胎神经嵴的黑素母细胞。内耳黑色素和黑素细胞对于内耳功能的正常表达具有重 要作用，并对各种外界刺激，特别是对氨基糖甙类抗生素的耳毒性具有重要影响。本文拟就 此领域的研究进展综述如下。

1内耳黑素细胞和黑色素的超微结构

1.1内淋巴囊^［3］

在内淋巴囊的Ⅰ型和Ⅱ型上皮细胞中，可见到各期黑素小体共存于胞质内的膜性空泡中 ，大多数空泡含2个或更多的黑素小体，直径约0.3～2μm。绝大部分的黑素细胞胞体位于 上皮下结缔组织中，远离基底层，部分胞体紧挨于基底层下或位于上皮细胞间隙内，胞体内 可见到丰富的Golgi体和各期黑素小体，细胞的树枝状突呈垂直或水平排列，可穿过基底层 出现于上皮细胞间隙，树枝状突内也含有各期黑素小体。

1.2耳蜗

1.2.1血管纹①中间细胞：杂色大鼠中间细胞的胞质内含各期黑色素颗粒，以成熟期 的黑素小体相对较多，细胞内DOPA反应呈阳性，边缘细胞和基底细胞内无黑色素和酪氨酸酶 分布，因此Hilding等认为中间细胞内的黑色素是其本身合成的而并非来自于其它细胞，故 而血管纹中间细胞就是黑素细胞^［4］。②黑素细胞：杂色灰鼠血管纹中的黑色素主 要分布于不同于中间细胞的另一类细胞中，其形态与其它部位的黑素细胞一致^［5］ 。它们散在于血管纹内，呈球形或树枝状，胞质较少，除黑素颗粒外其它细胞器较少。绝大 部分色素由大小约0.5～3 μm含致密色素颗粒的物质成簇堆积而成。细胞内Golgi体和GERL 少见，DOPA反应呈阴性。中间细胞胞质体积则较大，有小而散在的致密黑色素颗粒分布，Go lgi体和GERL丰富，DOPA反应呈强阳性。Cable等在小鼠血管纹中也观察到有两种不同类型的 黑素细胞，分别称之为亮中间细胞和暗中间细胞，二者的超微结构也不相同^［6］。 血管纹中的这两种形式的细胞可能代表两种不同的细胞类型，也可能只是同一种细胞不同发 育期的表现。③基底细胞：细胞内有时可见到少量黑素颗粒，胞质内Golgi体和GERL系统 丰富，DOPA反应呈阴性^［5］。

1.2.2螺旋韧带灰鼠前庭阶和鼓阶侧的螺旋韧带中散在有大量的黑素细胞，其树枝状 突丰富，细胞内含许多致密的椭圆形黑色素颗粒，均匀分布于胞质内^［5］。

1.2.3蜗轴豚鼠蜗轴内有两种黑素细胞^［7］：A型细胞以含球形的、色素程度 及大小均相近的Ⅳ期黑素小体为特征，细胞与蜗轴微血管紧密相邻；B型细胞较少，主要位 于骨组织表面，以含梭形或卵圆形的各期黑素小体为特征，黑素小体与蜗轴微血管的关系不 如A型那么密切。另外，在结缔组织细胞中也常可见到一些膜性空泡含梭形或卵圆形的黑素 小体。

1.2.4前庭膜前庭膜的上皮层与间皮层之间为基底层，黑素细胞即位于基底层的间皮 侧^［8］。

1.3前庭

前庭黑素细胞主要位于半规管和椭圆囊暗细胞区的上皮下层^［8］，胞体为圆形 或纺锤形，大小约10 μm×9 μm。胞质清晰，有许多呈放射状分布的树枝状突，部分突起 分布于上皮细胞的底部皱褶，胞质内Golgi体和内质网丰富。黑素小体呈圆形，大小约350 n m×400 nm，散在游离于胞质及树枝状突内。胞膜下有吞饮小泡，黑素细胞正是通过吞饮作 用从细胞外摄取物质，这些被摄入的物质和黑素小体的主动合成之间可能有某种联系。另外 ，在上皮暗细胞间也可见到黑素细胞，其形态、大小与上皮下层的黑素细胞相似。

在相邻黑素细胞的胞体之间、树枝状突之间、黑素细胞体与其自身的树枝状突之间、伸 入黑素细胞胞质的树枝状突周围都有许多缝隙连接(GJ)，后二者分别称为反身GJ和环状GJ， 可能是前庭黑素细胞处于相对活性状态的形态学表现，因为物质或信号经反向GJ或环状GJ传 递比在细胞内沿树枝状突传递要快。每个上皮下黑素细胞大约有1～2个缝隙连接，最多者有 3～4个，表明细胞间的相互联系十分密切^［10］。

在上皮层，特别是上皮暗细胞底侧部也可见到黑素颗粒，表明黑素小体能从黑素细胞向 暗细胞移动，这可能是吞噬作用的结果。另外，在紧邻上皮暗细胞的内淋巴腔中有时也可见 到黑素小体，这可能是一种废物处理方式，即在细胞周期中死亡的黑素细胞被转运至上皮层 再排至内淋巴腔；也可能是上皮下层黑素细胞合成的黑素小体被转运至上皮暗细胞，再分泌 入内淋巴腔^［11］。

黑素细胞通过纤毛监测周围环境的改变，信息经缝隙连接在黑素细胞间传递和处理，从 而调节黑素小体的产生和运输。部分上皮下黑素细胞的枝状状突伸入上皮层，胞体本身有时 也移至暗细胞间，以更有效地向暗细胞传递黑素小体。由此，暗细胞和黑素细胞构成一个能 传递各种物质和信号的网络系统，这对于黑素小体作为细胞代谢各种物质的生物学储存库和 黑素细胞参与维持内耳组织内环境的稳定性具有重要意义^［11］。

2杂色和白色动物内耳的差异

杂色动物前庭、耳蜗和内淋巴囊的黑素细胞内Golgi体分泌面及GERL囊泡中均有酪氨酸 酶活性表达，因此杂色动物内耳黑素细胞能主动合成黑色素^［12］。白色动物则由于 酪氨酸酶的遗传性缺陷，体内不能合成黑色素，因此白色动物内耳黑素细胞中没有黑色素分 布^［13］。

白色豚鼠血管纹中间细胞的绝对体积及其与血管纹的体积之比(Vv)都比杂色者小，因而 虽然两种动物边缘细胞的绝对体积并无差异，但白色豚鼠边缘细胞Vv仍比杂色者大，而中间 细胞Vv则明显比杂色者小，这可能与白色豚鼠耳蜗因缺乏黑色素而致的色素梯度从底向顶的 消失和杂色豚鼠耳蜗色素从底向顶的增加有关^［2，14］。

Gill^［15］和Conlee等^［16］发现杂色豚鼠内淋巴Ca²⁺浓度从耳蜗 底端向顶端逐渐增加，蜗内电位(EP)则逐渐减小；而在白色豚鼠，这种变化趋势却不明显， 因而白色动物耳蜗顶回的Ca²⁺浓度明显低于杂色者，EP则明显高于杂色者。这种差异 可能与白色豚鼠耳蜗缺乏黑色素，而黑色素又能参与Ca²⁺的主动转运有关。此外，正 常白色和杂色豚鼠血管纹黑素细胞虽然都具有增殖能力，但后者的增殖能力显著大于前者 ［17］。

由于白色和杂色豚鼠的内耳存在着上述差异，因此可以利用白色和杂色豚鼠相对比来研 究黑色素在内耳中的功能。

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3内耳黑色素对氨基糖甙类抗生素耳毒性的影响

氨基糖甙类抗生素(AmAn)作用后，杂色和白色豚鼠内耳的结构和功能出现不同的变化， 且杂色豚鼠血管纹中间细胞和前庭黑素细胞内的黑素小体数目都明显增多^{［18，19］} ，表明AmAn的耳毒性作用与内耳黑色素存在着密切关系。对此，Conlee等进行了较深入的研 究。他们发现，庆大霉素作用后，白色和杂色豚鼠的体重均较对照组下降约60%，OHC缺失率 在白色豚鼠为44%，杂色豚鼠为21%(P＜0.05)，且表现出白色豚鼠毛细胞损害在整个耳蜗 都比杂色者重的特点，不过两者的OHC缺失率在耳蜗底端都比顶端高^［20］。而血管 纹的变化，白色豚鼠主要表现为边缘细胞Vv在顶回降低，细胞绝对体积在底回减少；杂色豚 鼠则主要表现为中间细胞的绝对体积在近顶端显著减少，边缘细胞Vv无明显变化^［14］ 。

在对耳蜗功能进行检测后发现，大剂量庆大霉素作用后(100 mg/kg/d×14 d)，耳蜗微 音电位(CM)阈值在白色豚鼠为33 dB，在杂色豚鼠为19 dB(P＜0.01)，且阈移都以高频区 最为明显，与毛细胞缺失状况相符^［20］。小剂量庆大霉素作用后(68.5 mg/kg/d×1 4 d)，白色豚鼠耳蜗复合动物电位(CAP)阈值较对照组显著升高，杂色豚鼠则无此差异；两 种动物的EP和CM输入输出电压虽都有明显下降，但均以白色者下降更为显著^［21］。

上述结果表明，庆大霉素作用后，豚鼠耳蜗血管纹和Corti氏器毛细胞均受到明显损害 ，从而造成耳蜗功能受损，但受损程度在白色者显著大于杂色者，出现这种差异，可能受以 下两个因素影响：①动物遗传型；②内耳黑色素含量。

由于两种豚鼠遗传型不同而产生的种间肾毒性差异可能引起二者血清及迷路液中药物浓 度不同，从而造成二者对庆大霉素耳毒性的敏感性不同。但庆大霉素作用后两种动物体重下 降程度并无差异^［20］，也无证据表明庆大霉素的耳毒性和肾毒性之间^［22］ 、迷路液与耳蜗组织中药物浓度和药物的耳毒性程度之间^［23］有明确的关系，而且 两组动物在卡那霉素作用后未见有明确的肾毒性差异^［24］，因此可以排除遗传型差 异的影响。

庆大霉素的耳毒性作用机制之一，就是由于其和Corti氏器及血管纹细胞的磷酸肌醇(PP I)反应而产生耳毒性^［25］，而白色和杂色豚鼠耳蜗