王芹 趙芳芳 鄭體花 鄭慶印

濱州醫(yī)學院特殊教育學院（煙臺 264003）

耳蝸是感受聲音的感覺器官，負責將聲刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)系統(tǒng)的信號。柯蒂氏器作為耳蝸中的聽覺感受器，由感覺細胞、支持細胞和蓋膜等組成[1]。當耳蝸感覺細胞受到各種急性和慢性的損傷，如聽覺過度刺激、耳毒性藥物和年齡相關退化時，耳蝸會產(chǎn)生炎癥反應，而這種反應是防御機制中不可或缺的組成部分[2]。

巨噬細胞作為耳蝸主要的免疫細胞，參與炎癥修復和穩(wěn)態(tài)維持，在局部耳蝸免疫中發(fā)揮重要作用。本文主要探討巨噬細胞與耳蝸的關系，為炎癥導致聽力損失的臨床治療提供一種新的思路。

1 巨噬細胞在耳蝸中的起源與分布

巨噬細胞是單核白細胞家族的一部分，包括單核細胞、小膠質(zhì)細胞、樹突狀細胞和組織巨噬細胞。組織巨噬細胞包括常駐巨噬細胞和浸潤性巨噬細胞。耳蝸中的常駐巨噬細胞被認為是內(nèi)耳最主要的免疫細胞，負責監(jiān)控局部微環(huán)境和修復受損組織[3]。炎癥刺激使循環(huán)單核細胞浸潤至耳蝸，并活化成巨噬細胞。

Takayuki等發(fā)現(xiàn)胚胎期耳蝸中存在兩種常駐巨噬細胞，一種是起源于卵黃囊的巨噬細胞，另一種是起源于胚胎肝臟體循環(huán)的巨噬細胞[4]。這些巨噬細胞群在出生前就駐留在耳蝸中，并在成熟耳蝸局部發(fā)揮免疫功能[5]。出生后發(fā)育過程中，在耳蝸基底膜檢測到具有巨噬細胞前體表型的免疫細胞，這些細胞可分化為巨噬細胞[6]。成熟耳蝸巨噬細胞是完全分化的細胞，沒有增殖潛能，可由循環(huán)單核細胞重新填充[7]。穩(wěn)定狀態(tài)下，成熟耳蝸巨噬細胞的主要來源包括卵黃囊巨噬細胞、胚胎肝臟單核細胞和骨髓單核細胞[4]。當耳蝸受損時，不同來源的巨噬細胞發(fā)揮它們的功能。了解耳蝸巨噬細胞的來源有助于研究者探究巨噬細胞在耳蝸的具體分布及變化。

1.1 巨噬細胞在發(fā)育期耳蝸的分布及動態(tài)變化

巨噬細胞在發(fā)育期耳蝸中分布較廣，如基底膜、柯蒂氏器、螺旋韌帶，螺旋緣和螺旋神經(jīng)節(jié)區(qū)域。Hu等發(fā)現(xiàn)，在發(fā)育期耳蝸的柯蒂氏器和基底膜區(qū)域存在兩組巨噬細胞[6,8]。一組位于基底膜鼓階側，這些巨噬細胞在出生后第1天呈圓形，并在第4天開始發(fā)生特異性分化。頂回巨噬細胞呈樹突狀，中回巨噬細胞呈不規(guī)則形狀，突起短，底回巨噬細胞進一步分化為變形蟲狀，如圖1所示。另一組巨噬細胞位于基底膜中階側支持細胞間隙[9]。隨著感覺上皮的成熟，巨噬細胞出現(xiàn)從底回到頂回的梯度退化，最終出現(xiàn)細胞凋亡。巨噬細胞在柯蒂氏器發(fā)育過程中的具體作用仍不是很清楚，但可以猜測，基底膜中階側巨噬細胞的退化參與了感覺上皮的成熟。

圖1 基底膜鼓階側巨噬細胞形態(tài)示意圖。BM:基底膜。Fig.1 Schematic representation of macrophage morphology in the scala tympanic side of the basilar membrane.BM:Basilar Membrane.

此外，他們還發(fā)現(xiàn)，位于螺旋韌帶、骨螺旋板以及靠近蝸軸的螺旋神經(jīng)節(jié)區(qū)域的巨噬細胞形態(tài)從最開始的膨大球體形狀變成更多的分支與突起，而細胞數(shù)量卻隨著耳蝸成熟而相對減少[6]。可見，發(fā)育期耳蝸巨噬細胞處于動態(tài)變化之中。

1.2 穩(wěn)定狀態(tài)下，巨噬細胞在成熟耳蝸中的分布

與發(fā)育期耳蝸比較而言，巨噬細胞也存在于除柯蒂氏器以外的耳蝸大部分區(qū)域。

位于基底膜鼓階側的巨噬細胞，沿基底膜整個長軸分布。在穩(wěn)定狀態(tài)下，這些巨噬細胞的表型同發(fā)育期耳蝸基底膜鼓階側巨噬細胞的表型一致[10]。

耳蝸外側壁區(qū)域主要包括螺旋韌帶和血管紋。螺旋韌帶巨噬細胞在矢狀面分布并不均勻，螺旋韌帶外側緣可見密集的巨噬細胞，在前庭膜亦存在少量巨噬細胞[11]。最新研究顯示，Seong等證實血管紋附近的巨噬細胞較少，尤其是血管紋下方的巨噬細胞[11]。這種特異性分布對于其功能的影響并未見報道，有待進一步驗證。

位于血管紋的巨噬細胞參與構成耳蝸血-迷路屏障。血-迷路屏障主要由血管內(nèi)皮細胞、周細胞、基底膜、血管周巨噬細胞通過細胞間緊密連接組成[12]，可將體循環(huán)和內(nèi)淋巴液隔開以選擇性阻擋生物大分子進入內(nèi)耳，從而維持內(nèi)耳微環(huán)境穩(wěn)定。巨噬細胞不僅負責免疫功能，在調(diào)節(jié)血-迷路屏障的完整性和通透性方面也發(fā)揮重要作用[13,14]。血管周巨噬細胞存在于毛細血管周圍，是一種兼具巨噬細胞和黑色素細胞特征的細胞。血管周巨噬細胞胞體膨大，其長軸沿毛細血管分布，向四周突起細長分支，呈樹枝狀，其足突伸出與微血管壁緊密接觸，將毛細血管包裹起來，以選擇性阻止大分子物質(zhì)的通過。Zhang等[15]的研究也表明血管周巨噬細胞可以通過調(diào)節(jié)血-迷路屏障的通透性來建立和維持正常的耳蝸內(nèi)電位。

穩(wěn)定狀態(tài)下，巨噬細胞也存在于骨螺旋板、螺旋神經(jīng)節(jié)和靠近蝸軸的神經(jīng)纖維區(qū)域。螺旋神經(jīng)節(jié)的遷移、成熟和存活在很大程度上依賴于周圍的膠質(zhì)細胞[16]。膠質(zhì)細胞在聽力起始和聽神經(jīng)成熟中至關重要。Brown等[17]發(fā)現(xiàn)在早期聽神經(jīng)發(fā)育過程中，巨噬細胞減少會使膠質(zhì)細胞數(shù)量增多，導致髓鞘形成異常和血管紋的短暫水腫，從而影響聽力。因此，這些區(qū)域的巨噬細胞很可能與聽神經(jīng)的成熟和聽力損失發(fā)生有關。

成熟的柯蒂氏器缺乏組織巨噬細胞[6,18-20]。缺少這種免疫細胞可能是有益的，因為柯蒂氏器是由規(guī)則排列的感覺細胞和支持細胞組成的完整結構，任何免疫細胞的入侵都可能改變其力學結構和微環(huán)境，從而破壞其功能完整性。

2 耳蝸急性炎癥中的巨噬細胞

有文獻報道，噪音暴露、耳毒性藥物和人工耳蝸植入等因素會引起耳蝸急性損傷。耳蝸炎癥被認為是導致感音神經(jīng)性聽力損失的重要致病因素[21]。通過構建耳蝸炎癥模型，Seong等[11]發(fā)現(xiàn)巨噬細胞和單核細胞在炎癥耳蝸中的數(shù)量增多。在炎癥信號的作用下，單核細胞遷移到耳蝸并參與組織免疫反應[22,23]。

2.1 巨噬細胞在耳蝸急性炎癥中的分布變化

如前所述，成熟耳蝸巨噬細胞是完全分化的免疫細胞。聽覺損傷后，不發(fā)生增殖[22]。單核細胞主要是通過哺乳動物耳蝸側壁、蝸軸和神經(jīng)節(jié)區(qū)域的血管系統(tǒng)遷移到耳蝸大部分區(qū)域[7,20]，特別是螺旋韌帶和螺旋緣發(fā)現(xiàn)大量巨噬細胞[22-26]。然而柯蒂氏器沒有炎性細胞的浸潤[20]。并且，Seong等[11]也發(fā)現(xiàn)血管紋附近及下方的區(qū)域幾乎沒有巨噬細胞的遷移。如圖2所示。

圖2 正常和受損耳蝸橫截面上的巨噬細胞。A:正常耳蝸中含有常駐巨噬細胞，它們分布在非感覺支持組織中。B:耳蝸受損之后巨噬細胞數(shù)量增加，并且出現(xiàn)在耳蝸的大部分區(qū)域：血管紋（SV），螺旋韌帶（SL），螺旋器（OC）,基底膜（BM），骨螺旋板（OSL），螺旋神經(jīng)（SG）。點狀區(qū)域表示缺乏耳蝸巨噬細胞。Fig.2 Macrophages on normal and damaged cochlear crosssections.A:the normal cochlea contains resident macrophages,which are distributed in non-sensory supporting tissues.B:stria vascularis(SV),spiral ligament(SL),the Organ of Corti(OC),Basilar Membrane(BM),Osseous Spiral Lamina(OSL),Spiral Ganglion(SG).Punctate areas indicate a lack of macrophages.

2.2 巨噬細胞在耳蝸炎癥中的分子調(diào)控

炎癥刺激耳蝸內(nèi)皮細胞分泌細胞間粘附分子，募集單核細胞到受損耳蝸中。單核細胞分化成巨噬細胞后，能夠吞噬和分泌更多的分子，進一步激活免疫反應。

ICAM-1是一種細胞粘附分子，主要介導單核細胞與血管內(nèi)皮細胞的粘附，幫助其遷移至耳蝸。據(jù)報道，ICAM-1的表達在噪聲暴露后1天呈上升趨勢，在2～4天達到最大值，在噪聲暴露后14天恢復到耳蝸噪聲暴露前的水平，阻斷ICAM-1可以防止因噪聲暴露引起的聽力損失[23,27]。

巨噬細胞是內(nèi)耳唯一表達CX3CR1的細胞。CX3CR1也是一種粘附分子，其配體Fractalkine是一種表達在神經(jīng)元和內(nèi)皮細胞上的膜結合糖蛋白[28]。噪音創(chuàng)傷后，在Fractalkine信號的參與下巨噬細胞可以促進受損突觸的修復[29]。Kaur等[30]發(fā)現(xiàn)Fractalkine介導了巨噬細胞和耳蝸神經(jīng)元之間的相互作用。Fractalkine信號通路的中斷減少了巨噬細胞向感覺上皮和螺旋神經(jīng)節(jié)募集，也導致了毛細胞死亡后螺旋神經(jīng)元的丟失。

Tlr4是一種模式識別受體[18,21]，它可以識別病原體或損傷相關的分子如TNF-α,IL-1β和IL-6，有助于免疫應答啟動。Toll樣受體通路基因能夠?qū)β犛X創(chuàng)傷做出反應，但Tlr4基因敲除不影響耳蝸的聽力功能[19,31]。Tlr4的缺失抑制巨噬細胞表達MHC-II，從而降低巨噬細胞抗原呈遞的活性[20]。

除此之外，在Wakabayashi等的研究中，發(fā)現(xiàn)使用IL-6R的中和抗體可以阻斷噪聲損傷后釋放的IL-6的影響，使噪音損傷后第3天巨噬細胞的浸潤明顯減少，螺旋神經(jīng)節(jié)細胞死亡減少[24]。

這些結果表明單核細胞的浸潤是多種分子共同作用的結果。噪音暴露6小時后，細胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-6等表達上調(diào)[24]，這可能是常駐巨噬細胞和纖維細胞活化的結果。噪音暴露后3-7天，耳蝸巨噬細胞數(shù)量達到峰值，暴露后第7天和第14天逐漸減少。這種差異表明早期產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)很少來自浸潤的巨噬細胞[32]。相反，耳蝸纖維細胞和常駐巨噬細胞可能通過釋放細胞因子和趨化因子參與耳蝸早期免疫應答。這些細胞因子、趨化因子和細胞粘附分子最初表達水平的升高可能介導了炎癥細胞的募集。它們表達后一個高峰的出現(xiàn)尚不清楚，但我們推測可能與耳蝸炎癥修復過程有關。

2.3 耳蝸急性炎癥時，巨噬細胞和支持細胞的協(xié)同作用

多項研究表明，巨噬細胞并不是內(nèi)耳唯一的吞噬細胞，支持細胞也在清除毛細胞死亡或凋亡碎片中發(fā)揮重要作用。支持細胞為柱狀，位于基底膜上，并到達感覺上皮的表面，以填充毛細胞之間的空隙。毛細胞不與基底膜接觸，但位于支持細胞的胞體上，構成雙層上皮的上層[1]。從腔面?zhèn)扔^察，毛細胞被支持細胞包圍，形成特有的鑲嵌式花紋[33]。Liu等[34]提出了柯蒂氏器中巨噬細胞處理死亡毛細胞的假設表現(xiàn)：當毛細胞受損或死亡時，毛細胞殘體縮回到網(wǎng)狀板下，并被活化的巨噬細胞吞噬和清除。此時，構成網(wǎng)狀板的支持細胞更像是一種動態(tài)吞噬體[35,36]。當原本位于支持細胞之間的毛細胞出現(xiàn)損傷，變性甚至死亡時，毛細胞的位置被支持細胞占據(jù)，并融合在一起，形成一種“吞噬體”，配合活化的巨噬細胞執(zhí)行功能。

通過巨噬細胞和支持細胞的協(xié)同作用，死亡毛細胞被迅速降解和移除。這種從耳蝸中快速清除受損細胞的過程，對于保護存活的細胞免受受損或死亡細胞釋放的有毒分子的傷害至關重要。

3 衰老耳蝸中的巨噬細胞

衰老是一種慢性炎癥，所有內(nèi)耳結構都會出現(xiàn)相應退化，特別是毛細胞和螺旋神經(jīng)節(jié)的丟失。Verschuur等[37]分析360人的聽力閾值,發(fā)現(xiàn)與炎癥水平之間存在關聯(lián)，即炎癥水平較高的聽力閾值比炎癥水平較低的閾值約高17dB HL，此相關性隨著年齡的增大而增強。說明老年性聽力損失與炎癥顯著相關。這種慢性炎癥激活了耳蝸巨噬細胞[38]。Hu等[10]對年齡相關性聽力損失小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，對慢性毛細胞丟失產(chǎn)生免疫反應的主要巨噬細胞群體是成熟的、完全分化的常駐巨噬細胞，而不是最近浸潤的單核細胞。這一特點與急性耳蝸損傷參與免疫反應的巨噬細胞類型不一樣。

隨著年齡的增長，感覺上皮巨噬細胞的數(shù)量和形態(tài)呈現(xiàn)動態(tài)變化[10]，頂回巨噬細胞總數(shù)逐漸增多，底回巨噬細胞總數(shù)逐漸減少，且減少趨勢較增多趨勢明顯，10～12月齡和3～5月齡的巨噬細胞平均大小明顯比1月齡的更大一些。感覺上皮的巨噬細胞活性也隨著毛細胞的丟失而逐漸降低。這一變化與毛細胞退化的階段有關，表明巨噬細胞的活動可能與毛細胞狀態(tài)有關。巨噬細胞的數(shù)量和形態(tài)變化與毛細胞退化的相互作用，也是值得進一步探討的內(nèi)容。

在慢性衰老的條件下，耳蝸內(nèi)的巨噬細胞數(shù)量減少可能是先于毛細胞的丟失?？梢酝茰y，巨噬細胞的活化可能也是導致年齡性聽力損失的一種促進因素。耳蝸的急性損傷是否也表現(xiàn)出這樣一種現(xiàn)象還需要進一步的實驗驗證。

4 總結

結構與功能相適應，對巨噬細胞在耳蝸不同部位不同發(fā)育階段的表型研究，有助于進一步探究巨噬細胞和耳蝸的關系。在研究新生小鼠發(fā)育到成熟的過程，發(fā)現(xiàn)耳蝸巨噬細胞在耳蝸中的分布、數(shù)量都發(fā)生了動態(tài)的變化，這種變化是否受到局部微環(huán)境的調(diào)控以及怎樣調(diào)控還有待研究。對耳蝸局部微環(huán)境與耳蝸巨噬細胞的關系研究也可以為炎癥相關聽力損失提供一種新的研究思路。