龍夢(mèng)琦 馮永 吳學(xué)文

中南大學(xué)湘雅醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科（長(zhǎng)沙410008）

耳鼻咽喉科重大疾病研究湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（長(zhǎng)沙410008）

氧化應(yīng)激(Oxidative stress)是指在一些損傷因素的作用下可誘導(dǎo)體內(nèi)大量自由基的堆積，當(dāng)細(xì)胞中抗氧化保護(hù)機(jī)制不足時(shí)，活性氧（ROS）產(chǎn)生堆積并對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性，從而產(chǎn)生氧化和抗氧化的不平衡狀態(tài)[1]。在正常生理狀況下，生物體內(nèi)的氧化代謝會(huì)產(chǎn)生少量的自由基，體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)能及時(shí)清除以維持自由基的代謝平衡。機(jī)體內(nèi)存在兩大抗自由基氧化防御系統(tǒng)：酶性防御系統(tǒng)和非酶性防御系統(tǒng)[2]，前者包括超氧化物歧化酶（SOD）、血清對(duì)氧磷酶(PON)、一氧化氮合酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等，后者包括葡萄糖、輔酶Q、丙酮酸等。目前已有研究表明[3]耳蝸毛細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷是多種感音性聾的病理學(xué)基礎(chǔ)，氧化應(yīng)激產(chǎn)生的高水平活性氧是造成耳蝸毛細(xì)胞損傷的重要物質(zhì)，導(dǎo)致了耳蝸毛細(xì)胞內(nèi)的氧化與抗氧化失衡。

突發(fā)性聾是指突然發(fā)生的，可在數(shù)分鐘、數(shù)小時(shí)或3天以內(nèi)，原因不明的感音神經(jīng)性聽力損失，至少在2個(gè)相鄰頻率聽力下降≥20dB。突聾是耳鼻咽喉科常見急癥之一。越來越多的研究表明氧化應(yīng)激在突聾的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，Gul F等[4]通過對(duì)比分析50例突聾患者及50例正常人的血清中各種氧化應(yīng)激指標(biāo)發(fā)現(xiàn)：突聾患者的總體氧化水平、總體氧化應(yīng)激指數(shù)均明顯高于正常組。Capaccio P等[5]也通過研究發(fā)現(xiàn)64%的突聾患者血清中各種活性氧濃度水平明顯高于對(duì)照組，此外突聾患者的總體氧化應(yīng)激指數(shù)也明顯高于對(duì)照組，均說明氧化應(yīng)激反應(yīng)過程中的某些因子可能是突聾的致病因素之一。最近有許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激相關(guān)基因的多態(tài)性改變可能是突聾的重要致病易感因素，本文將關(guān)于此方面的研究進(jìn)展作一綜述。

1 氧化應(yīng)激相關(guān)基因

1.1 超氧化物歧化酶（SOD）基因

SOD是體內(nèi)存在的一種抗氧化酶，能將氧自由基歧化為過氧化氫（H2O2），H2O2進(jìn)一步在過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶的催化下被清除，從而保護(hù)細(xì)胞免受損傷。SOD在哺乳動(dòng)物體內(nèi)有三種同工酶，分別是位于胞漿的SOD1、位于線粒體的SOD2和位于細(xì)胞外液的細(xì)胞外SOD3。SOD廣泛定位于耳蝸，包括螺旋韌帶、血管紋、螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和Corti器，并且SOD在內(nèi)耳的活性要明顯高于小腦和腦干等其他組織中的活性[6]。目前大量研究[7-9]關(guān)注SOD基因多態(tài)性與噪聲性聽力損失、年齡相關(guān)性聽力損失的易感性之間的關(guān)系，僅有極少數(shù)病例研究著眼于SOD1和SOD2基因多態(tài)性與突聾的關(guān)系。

1.1.1 銅鋅超氧化物歧化酶(SOD1)基因

SOD1編碼基因位于人類染色體21q22，其基因組DNA長(zhǎng)12kb，含有5個(gè)外顯子，編碼153個(gè)氨基酸，組成33kD的金屬酶蛋白，具有清除胞漿中自由基和抗氧化的功能[10]。SOD1等位基因頻率的多態(tài)性改變?cè)诓煌巳褐芯哂胁町愋?，比如rs4998557位點(diǎn)中次要等位基因頻率在歐洲人中僅有10%左右，而在日本人中可達(dá)45%[11]。Kitoh R等[11]學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，日本突聾人群中SOD1基因rs4998557在顯性遺傳模式下與正常人相比，其差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.039，OR=1.53，95%CI=1.02-2.29），提示SOD1基因rs4998557位點(diǎn)的基因型GA或GG的突聾發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)是基因型AA的1.53倍，說明該基因位點(diǎn)多態(tài)性改變可增加突聾的患病風(fēng)險(xiǎn)。此外，該研究還根據(jù)突聾患者的患病初始聽閾水平(60dB以上或以下)以及眩暈和耳鳴的伴隨情況進(jìn)行分組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在患病初始聽閾超過60dB組和耳鳴伴隨組中，SOD1基因rs4998557在顯性遺傳模式下差異更加明顯。以上研究說明SOD1基因rs4998557多態(tài)性改變與突聾發(fā)病可能存在一定相關(guān)性。

1.1.2 錳超氧化物歧化酶(SOD2)基因

SOD2編碼基因位于人類染色體6q25，完整的人類SOD2基因是由5個(gè)外顯子中間插入4個(gè)內(nèi)含子所組成的單拷貝基因，編碼蛋白為一條含有222個(gè)氨基酸殘基的多肽鏈[10]。SOD2存在于細(xì)胞線粒體基質(zhì)內(nèi)，是線粒體內(nèi)唯一能將超氧的陰離子轉(zhuǎn)化為過氧化氫的抗氧化酶，是機(jī)體有效清除超氧陰離子自由基的金屬酶[10]，也是內(nèi)耳組織細(xì)胞中十分重要的抗氧化酶，并與SOD1共同組成體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)的第一道防線[12]。Liu等[7]對(duì)出現(xiàn)噪聲性聽力損失的中國(guó)人群進(jìn)行SOD2基因多態(tài)性研究，發(fā)現(xiàn)SOD2基因rs4880位點(diǎn)的CT基因型是噪聲性聽力損失的一個(gè)危險(xiǎn)因素。Teranishi M等[13]在日本人群中對(duì)SOD2基因Val16Ala（rs4880）與突聾及梅尼埃病的關(guān)系進(jìn)行了分析研究，研究對(duì)象為84例突聾患者、82例梅尼埃病患者和2107例正常對(duì)照者，結(jié)果顯示SOD2基因多態(tài)在2個(gè)病例組和正常對(duì)照組間的分布頻率均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但在聽力損失超過50 dB的梅尼埃病患者中，SOD2基因rs4880位點(diǎn)C等位基因的出現(xiàn)頻率明顯高于聽力損失少于50 dB的患者，說明該基因多態(tài)性可能與梅尼埃病進(jìn)行性聽力損失有關(guān)聯(lián)。趙躍等[14]學(xué)者對(duì)云南地區(qū)78例突聾患者及85例對(duì)照人群進(jìn)行遺傳易感性研究發(fā)現(xiàn)：在所檢測(cè)的SOD2基因rs5746136、rs2842960、rs4880中，rs5746136的 A/G基因型在病例組與對(duì)照組之間存在顯著性差異(P＝0.016)，說明rs5746136 A/G基因型可能增加中國(guó)人突聾的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，而rs2842960和rs4880在病例組與對(duì)照組之間無顯著性差異。任俊宏等[15]學(xué)者以山西地區(qū)50例突聾患者為研究對(duì)象，對(duì)SOD2基因rs5746136、rs2842960、rs4800進(jìn)行基因分析，結(jié)果也顯示rs5746136位點(diǎn)上的A/G基因型可能是導(dǎo)致突聾患者發(fā)病的危險(xiǎn)基因型，而rs2842960與rs4800與突聾患者的發(fā)病無明顯相關(guān)性。以上結(jié)果均提示SOD2基因rs5746136位點(diǎn)上的A/G基因型可能是導(dǎo)致中國(guó)突聾患者發(fā)病的危險(xiǎn)基因型，而rs4880可能與亞洲人群罹患突聾無明顯相關(guān)性。

1.2 對(duì)氧磷酶（PON）基因

PON為一種能催化磷酸酯鍵水解的芳香酯酶，抗氧化應(yīng)激是PON的重要功能。其基因家族包括：PON1、PON2、PON3，三種PON基因均位于人類染色體7q 21.3-22.1[13]。其中PON1有多個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，目前研究最多的位點(diǎn)是Gln192Arg（rs662）、Met55Leu（rs854560）。PON2基因多態(tài)性常見位點(diǎn)為311和148，編碼區(qū)311位絲氨酸與148位半胱氨酸分別被替換為甘氨酸和丙氨酸，命名為Ser311Gly和Cys148Gla[16]。國(guó)內(nèi)李秀婷等[17]學(xué)者研究發(fā)現(xiàn) PON2基因 rs7493、rs12026、rs7785846和rs7786401可能是導(dǎo)致職業(yè)性噪聲聾發(fā)病的危險(xiǎn)性因素。Düzer S等[18]通過對(duì)比突聾患者治療前后血清PON水平，發(fā)現(xiàn)突聾恢復(fù)良好患者的治療前血清PON水平低于治療后水平，治療后PON水平升高表明預(yù)后良好，這可能提示PON與突聾的發(fā)病之間存在一定關(guān)系。Teranishi M等[13]對(duì)PON1基因rs622和rs854560、PON2基因rs7493與突聾的關(guān)系進(jìn)行了分析研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以上基因多態(tài)在病例組和對(duì)照組間的分布頻率均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是PON1基因rs854560位點(diǎn)的T等位基因在療效較好與療效較差的突聾患者之間的分布頻率具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這表明盡管PON1基因和PON2基因與突聾的患病風(fēng)險(xiǎn)沒有明顯相關(guān)性，但PON1基因rs854560可能在突聾患者的聽力損失恢復(fù)過程中發(fā)揮一定作用，未來仍需要進(jìn)一步擴(kuò)大病例樣本量進(jìn)行研究。

1.3 內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS/NOS3）基因

一氧化氮（NO）是一種自由基，也是一種重要的細(xì)胞信號(hào)分子，參與氧化應(yīng)激、血管擴(kuò)張、抑制血小板聚集、免疫反應(yīng)和神經(jīng)傳遞等生理過程，并能調(diào)節(jié)前庭及耳蝸血流。一氧化氮合酶（NOS）是體內(nèi)催化合成一氧化氮的主要酶。NOS有以下幾種亞型：神經(jīng)型NOS或稱NOS1、誘導(dǎo)型NOS（iNOS）或稱NOS2、內(nèi)皮型（eNOS）或稱NOS3。其中eNOS/NOS3基因在人類染色體上定位于7q36，跨度約21 Kb，含有26個(gè)外顯子和25個(gè)內(nèi)含子，編碼1203個(gè)氨基酸產(chǎn)物。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)eNOS/NOS3基因三個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)即啟動(dòng)子786 T→C多態(tài)性、內(nèi)含子4處的可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)多態(tài)性（VNTR多態(tài)性）、外顯子7處的894 G→T多態(tài)性可能與疾病的關(guān)系十分密切[19]。

eNOS/NOS3基因第4內(nèi)含子的27bp VNTR多態(tài)性基因位點(diǎn)是決定血管壁NO基礎(chǔ)水平最重要的基因位點(diǎn)。樊軍等[20]學(xué)者對(duì)150例突聾患者按是否存在合并癥進(jìn)行分組，并設(shè)立正常對(duì)照組，分別通過PCR技術(shù)檢測(cè)eNOS/NOS3基因第4內(nèi)含子的27bp VNTR多態(tài)性（4b/4a）。結(jié)果顯示無合并癥組突聾患者血清中沒有擴(kuò)增出4a/a基因型，而對(duì)照組和合并癥組（合并糖尿病、心血管疾病或脂代謝疾?。┑幕蛐椭泻w4a/a、4b/4b、4b/4a三種基因型。合并癥組與無合并癥組相比三種基因型分布的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，二者分別與正常對(duì)照組比較差異也具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。以上研究結(jié)果提示eNOS/NOS3基因第4內(nèi)含子的27bp VNTR多態(tài)性可能與突聾的發(fā) 病 有 關(guān) 。 eNOS/NOS3 G894T（rs1799983）是eNOS/NOS3基因第7外顯子上的第894位核苷酸轉(zhuǎn)換（G→T），使第298位氨基酸殘基上的谷氨酸（Glu）被天冬氨酸（Asp）取代。Yazdani N等[21]以伊朗地區(qū)77例突聾患者和100例正常人作為研究對(duì)象，分析eNOS/NOS3基因rs1799983多態(tài)性與突聾之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)eNOS/NOS3基因G894T多態(tài)性與伊朗人群突聾發(fā)病之間存在顯著相關(guān)性，且TT純合子基因型可能為突聾的易感基因型。Teranishi M[22]等研究表明，eNOS/NOS3 rs1799983多態(tài)性與突聾易感性有關(guān)，且T等位基因可增加突聾患病風(fēng)險(xiǎn)，其調(diào)整性別和年齡后的OR值為2.108。此外，F(xiàn)atini C等[23]同樣發(fā)現(xiàn)在意大利人群中eNOS/NOS3 rs1799983多態(tài)性與突聾發(fā)病有一定關(guān)系。Kitoh R等[24]發(fā)現(xiàn)eNOS/NOS3基因rs1799983不僅與突聾患者發(fā)病存在相關(guān)性，而且是影響突聾患者預(yù)后的危險(xiǎn)因素之一，其中GT和TT基因型患者預(yù)后差。eNOS/NOS3 894T等位基因的存在顯著改變了其對(duì)紅細(xì)胞變形能力的影響，eNOS/NOS3基因多態(tài)性導(dǎo)致NO利用受損，從而影響紅細(xì)胞變形能力，進(jìn)而增加血液粘度，導(dǎo)致微血管損傷[25]，以上可能是eNOS/NOS3 G894T（rs1799983）多態(tài)性改變?cè)黾油幻@患病風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制。

1.4 解偶聯(lián)蛋白2（UCP2）基因

解偶聯(lián)蛋白（UCPs）是位于線粒體內(nèi)膜上參與質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)的一類蛋白家族，可將呼吸鏈氧化過程與磷酸化過程解偶聯(lián)，降低跨膜質(zhì)子電化學(xué)梯度，限制ATP合成，導(dǎo)致能量以熱的形式消耗掉，即所謂的“質(zhì)子漏”。迄今為止共發(fā)現(xiàn)報(bào)道5種同系物，其組織分布各不相同。其中UCP2分布廣泛，多數(shù)與調(diào)控氧化應(yīng)激、糖脂代謝等有關(guān)。Kitahara T等[26]通過應(yīng)用實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)和免疫組織化學(xué)方法首次證實(shí)在大鼠內(nèi)耳前庭和耳蝸螺旋神經(jīng)節(jié)中UCP2、UCP 3和UCP4 mRNA均有表達(dá)，且UCP 2 mRNA的表達(dá)比其他任何UCP都更豐富，并闡述了在氧化損傷情況下UCP 2既具有直接保護(hù)耳蝸螺旋神經(jīng)元的作用，也在聽神經(jīng)中具有熱信號(hào)傳遞作用。人類UCP2基因定位于染色體11q13，有8個(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)含子，長(zhǎng)分別為8 kb和6.3 kb堿基。有研究表明[27]UCP2基因Ala55val多態(tài)性與日本人群老年性耳聾有顯著相關(guān)性，這提示UCP2基因可能與耳聾存在一定關(guān)系。Koide Y等[28]以83例突聾患者和2048位正常人為研究對(duì)象，分析UCP2 Ala55val基因多態(tài)性與突聾的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組間的基因型分布頻率沒有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且C/T等位基因分布頻率在療效好與療效較差突聾患者中也無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但在對(duì)年齡、性別和疾病進(jìn)行調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)在罹患突聾風(fēng)險(xiǎn)方面突聾患者與正常人的UCP2基因多態(tài)性有顯著性差異，這說明UCP 2基因Ala55val多態(tài)性與突聾發(fā)病相關(guān)。

1.5 谷胱甘肽相關(guān)基因

1.5.1 谷胱甘肽還原酶(GSR)基因

GSR是人類抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分，催化氧化型谷胱甘肽生成還原型谷胱甘肽，其表達(dá)下調(diào)可以引起還原型谷胱甘肽濃度降低，從而使活性氧濃度升高，引起細(xì)胞生長(zhǎng)停滯、衰老、凋亡等一系列過程[29]。研究發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽過氧化物酶等作為抗氧化基和自由基清除劑廣泛存在于耳蝸中[30]，但目前針對(duì)GSR與耳聾之間的研究尚有限。Kitoh R等[24]將接受相同激素治療的192例突聾患者分為聽力恢復(fù)良好組和聽力恢復(fù)不佳組，通過比較兩組患者不同基因多態(tài)及等位基因頻率分布的差異，發(fā)現(xiàn)GSR基因rs2251780、rs3779647不僅與突聾患者發(fā)病有一定關(guān)系，而且與突聾患者治療效果相關(guān)。

1.5.2 谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)基因

GPX是一類具有分解過氧化物功能的蛋白質(zhì),是細(xì)胞內(nèi)外DNA的保護(hù)性內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)[31]。目前為止在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的GPX主要包括8種(GPX1-8)[32]，其中GPX1在GPX家族中分布最為廣泛。GPX1基因位于人類染色體3p21上[33]，現(xiàn)有研究[34]通常著眼于GPX1基因多態(tài)性與心血管疾病之間的關(guān)系，而針對(duì)該基因多態(tài)性與突聾之間的研究較少。Teranishi M等[22]曾對(duì)谷胱甘肽過氧化物酶1（GPX1，Pro198Leu，rs1050450）與突聾之間的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該基因多態(tài)在病例組和對(duì)照組間的分布頻率并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，暫無客觀證據(jù)表明GPX1基因與突聾之間存在相關(guān)性。Takahashi等[35]于1987年在人血漿中首先發(fā)現(xiàn)GPX3并報(bào)道，GPX3是由GPX3基因表達(dá)的一種細(xì)胞外糖蛋白，為4個(gè)含226個(gè)氨基酸的亞單位所構(gòu)成的糖化四聚體。GPX3是GPX家族8個(gè)已知亞型中唯一的細(xì)胞外亞型，是人體抗過氧化物酶體系中重要的組成部分[35]。GPX3基因位于人類染色體5q32，包含5個(gè)外顯子。Chien CY等[36]對(duì)GPX3基因多態(tài)性與突聾的關(guān)系進(jìn)行了分析，他們選擇了5種GPX3基因多態(tài)性進(jìn)行研究，分別為rs3763013、rs8177412、rs3805435、rs3828599和rs2070593，研究對(duì)象為416例突聾患者和255例正常對(duì)照者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在臺(tái)灣南部人群中GPX3在突聾發(fā)病中有明顯的遺傳效應(yīng)，其中GPX3基因rs3805435多態(tài)性與突聾之間存在一定關(guān)系，且G等位基因可能是臺(tái)灣南部人群針對(duì)突聾患病的保護(hù)性等位基因，但并未發(fā)現(xiàn)該多態(tài)性位點(diǎn)與聽力改善有明顯關(guān)系。而rs3763013、rs8177412、rs3828599和rs2070593等四種基因多態(tài)在病例組和對(duì)照組間的分布頻率均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.5.3 谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶(GST)基因

GSTs是一組多功能同工酶，具有廣泛的生物催化作用，已有研究證明GSTs在內(nèi)耳中是解毒和抗氧化酶系統(tǒng)的組成部分[37]。目前GSTs基因多態(tài)性中研究最多的為GSTT1、GSTM1，通常表現(xiàn)為基因缺失，從而導(dǎo)致酶活性喪失[38]，使得機(jī)體對(duì)環(huán)境毒素和氧化性自由基細(xì)胞損傷的敏感性增加。Cadoni G等[37]以80例意大利突聾患者和80例正常者為研究對(duì)象，對(duì)GSTT1和GSTM1與突聾發(fā)病的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種基因多態(tài)在病例組和對(duì)照組間的分布頻率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明此兩種基因多態(tài)與意大利人群中突聾發(fā)病無明顯相關(guān)性。Um等[39]對(duì)GSTM1及GSTT1與突聾的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果提示以上兩種基因多態(tài)與突聾的發(fā)病及預(yù)后均無明顯相關(guān)性。以上結(jié)果均表明目前尚未發(fā)現(xiàn)GST基因多態(tài)性與突聾具有明顯的相關(guān)性，今后需要更大的樣本量進(jìn)行研究來進(jìn)一步證實(shí)和補(bǔ)充。

2 小結(jié)

綜上所述，在突聾群體中存在許多氧化應(yīng)激相關(guān)基因的多態(tài)性改變，但只有部分基因多態(tài)性改變可能與突聾的患病或預(yù)后有一定的相關(guān)性，比如SOD1基因rs4998557、SOD2基因rs5746136、eNOS/NOS3基因第4內(nèi)含子的27bp VNTR多態(tài)、eNOS/NOS3基因rs1799983、UCP2基因Ala55val、GSR基因 rs2251780和 rs3779647、GPX3基因rs3805435等。由于地域、種族、個(gè)體差異以及研究方法、樣本量之間的差異，針對(duì)同一基因多態(tài)位點(diǎn)的研究可能出現(xiàn)不一致的結(jié)果情況。因此，目前仍需要多中心、多種族、大樣本的病例對(duì)照研究進(jìn)行全基因組學(xué)分析，以期尋找到與突聾發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后相關(guān)的基因位點(diǎn)，從而進(jìn)一步闡述突聾的遺傳學(xué)機(jī)制。