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发布时间：2022-06-07 16:08
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时间：2022-06-07 16:21
【摘要】 目的 探讨卡那霉素和速尿联合用药对豚鼠耳蜗的毒性作用。方法 实验组25只豚鼠先行肌肉注射卡那霉素500 mg/kg，2小时后静脉注射速尿50 mg/kg，对照组4只豚鼠。于药物注射后7天行听觉脑干诱发电位（ABR）仪检测试验组和对照组豚鼠耳蜗听功能，对阈值大于95 dB SPL豚鼠行耳蜗铺片免疫荧光染色和常规切片观察，并对耳蜗进行扫描电镜观察。结果 实验组25只豚鼠中有13只豚鼠ABR测试阈值高于95 dB SPL，将这些致聋豚鼠作为观察对象，发现毛细胞和神经纤维明显受损，以耳蜗第一、二回损伤明显。结论 卡那霉素和速尿联合用药可导致豚鼠毛细胞和神经纤维严重受损，是建立耳聋模型的一种快速而有效的方法。
【关键词】 卡那霉素 速尿 听觉脑干诱发电位 耳蜗 组织病理学 免疫荧光
【Abstract】 Objective To investigate the ototoxicity of co-administration of kanamycin（KM） with the loop diuretic furosemide to guinea pigs. Methods Guinea pigs received an intramuscular injection of KM（500 mg/kg） followed 2h later by an intravenous infusion of furosemide（50 mg/kg）. Auditory brainstem responses（ABRs） were recorded to monitor the animals' hearing at the 7th day after the drug administration. Immunohistochemical and histopathological changes were observed by using light microscopy and scanning electron microscopy. Results Subsequent ABR monitoring showed that profound hearing loss was both bilateral and permanent. Histopathological examination showed an absence of all inner and outer hair cells in the basal cochlea. The extent of neurofiber lesion was also eveident at the basal cochlea and dependent on the period of survival following the deafening procere. Conclusion The co-administration of KA and furosemide effectively proces a profound hearing loss in guinea pigs and it is an effective deafening method for acute animal experiments.
【Key words】 kanamycin（KM）; Furosemide; Auditory brainstem responses（ABRs）;; Cochlear histopathology
联合应用肌肉注射卡那霉素（kanamycin，KM）和利尿酸（ethacrynic acid，EA）进行动物耳聋造模具有单次给药诱导耳聋而不必刺激耳蜗或者圆窗的优点〔1〕。卡那霉素是氨基糖甙类抗生素，其内耳毒性临床和试验研究已有不少报道；速尿是袢利尿剂，速尿耳毒性的试验研究表明〔2〕其能使血管纹边缘细胞产生病变，我们的前期实验采用听性脑干反应（ABR）等项检测证明，在KM和EA联合用药后三天，豚鼠听功能即严重受损〔3〕。本研究利用冰冻切片、耳蜗铺片琥珀酸脱氢酶(SDH)染色法、免疫荧光染色和扫描电镜观察技术，从内耳病理形态学方面评价卡那霉素和速尿联合应用对豚鼠耳蜗的毒性作用。
1 材料和方法
1.1 动物分组
选用耳廓反应灵敏的健康成年白色红目豚鼠29只，雌雄不限，体重250 ～ 300 g（由*总医院实验动物中心提供），随机分成两组,实验组25只,空白对照组4只。
1.2 动物用药
实验组豚鼠先给予硫酸卡那霉素 500 mg/kg大腿内侧肌肉注射一次，2小时后给予速尿静脉注 射：先用速眠新0.01 ml /kg大腿内侧肌肉注射麻醉动物，手术暴露一侧颈静脉，按50 mg/kg于30秒钟内将速尿注入〔3〕。
硫酸卡那霉素：25万单位/ ml，天津药业焦作有限公司生产， 批号： 06051531； 速尿：10 mg/ml，天津金耀氨基酸有限公司生产，批号：0606191。速眠新：1.5 ml，*军需大学畜牧研究所提供，主要成分为氟哌啶醇、新眠灵、*。
1.3 听性脑干反应（ABR）阈值测试
两组豚鼠均于用药后7天应用美国智听公司Intelligent Hearing System Smart EP2.22 系统, 在隔声屏蔽室内行双侧ABR阈值测试。刺激声用短纯音（tone burst），带通滤波宽度为300 ～ 3 000 Hz，叠加次数1 024次，扫描时间10 ms。电极设置为：颅顶为记录电极，耳为参考电极，地极置入鼻尖。 短纯音2 kHz， 4 kHz， 8 kHz，16 kHz作为刺激音。
1.4 标本制备
断头取出颞骨，打开听泡，在耳蜗顶部钻一小孔，同时打开椭圆窗和圆窗；再用吸管从蜗尖小孔向耳蜗内灌入4% 多聚甲醛固定液，至液体从两窗流出,然后将颞骨浸入固定液浸泡固定。取实验组ABR阈值大于95 dB SPL的8只豚鼠耳蜗和对照组3只耳蜗做常规冰冻切片，实验组ABR阈值大于95 dB SPL的14只豚鼠耳蜗和对照组3只耳蜗进行全耳蜗基底膜铺片免疫荧光染色，取试验组ABR阈值大于95 dB SPL的4只豚鼠耳蜗和对照组2只豚鼠耳蜗制备扫描电镜样品。
1.5 免疫荧光组织化学染色
耳蜗铺片标本用0.01 mol/L磷酸缓冲液（PBS）洗三遍。0.1% Triton-PBS浸泡三分钟。10% 羊血清（稀释于0.01% Triton-PBS）室温封闭30分钟，倾去羊血清封闭液勿洗。加入一抗兔来源MyosinVI抗体和鼠来源Neurofilament抗体（SIGMA生物技术公司）， 用3% 羊血清Triton-PBS稀释， 4℃ 冰箱过夜。 0.1% Triton-PBS洗10分钟各三次。加入二抗（荧光染料Alexa Flour 488标记的羊抗兔和羊抗鼠IgG抗体）， 室温下避光孵育一小时。PBS洗10分钟各三次。防淬灭剂封片。激光扫描共聚焦显微镜（Zeiss， LSM 510 Meta， 德国）下观察。
1.6 扫描电镜样品制备
耳蜗组织取出后，所有样品用戊二醛和四氧化锇固定，2% 单宁酸导电染色，梯度乙醇脱水。醋酸异戊酯过度，样品的干燥用日立公司生产的HCP-2型临界点干燥仪，E-102型真空离子溅射仪进行镀膜后，用S-4800型扫描电子显微镜观察并拍摄照片。
2 结 果
2.1 组织形态学观察
由于个体差异，豚鼠对药物敏感性不同，25只实验组豚鼠中有13只用药1周后ABR阈值大于95 dB SPL，这些严重致聋的豚鼠耳蜗扫描电镜观察可见第一、二回内外毛细胞静纤毛散乱、融合，甚至毛细胞全部被瘢痕替代（图1）。致聋豚鼠耳蜗切片光镜观察，可见耳蜗毛细胞严重受损，以外毛细胞损伤为主，第一、二回耳蜗毛细胞损伤比第三、四回严重，有的豚鼠毛细胞严重损伤，切片发现内毛细胞也广泛缺失（图2）。
2.2 免疫荧光组织学观察
对用药后不同时间点的ABR阈值大于95 dB SPL的5只豚鼠10耳进行基底膜铺片免疫荧光染色，在激光扫描共聚焦显微镜下观察发现，与正常对照相比，除用药后1周的1只豚鼠双耳神经纤维大致正常外，用药后1周的1只豚鼠和用药后3周的2只豚鼠及用药后4周的1只豚鼠共8耳的神经纤维显著减少；与毛细胞损伤类似，耳蜗第一、二回神经纤维损坏较第三、四回严重（图3）。
3 讨 论
氨基糖甙类抗生素耳中毒与氧自由基毒性作用密切相关〔4〕，袢利尿剂可致血管纹中毒，使分泌内淋巴液功能受损〔2〕。上述两类药物联合应用时，氨基糖甙类抗生素与内耳毛细胞膜接触,增加了内耳毛细胞的通透性，而袢利尿剂以较高的浓度进入到细胞内，引起毛细胞的损伤〔5〕。
1979年Russell等〔6〕最早将KM和利尿酸两种药物联合应用于豚鼠。Asakuma等〔7〕研究速尿和利尿酸对使用和未用硫酸卡那霉素豚鼠的耳蜗内直流电位的影响。
Bobbin等〔8〕用高效液相色谱法（HPLC）研究豚鼠耳蜗钾诱导γ-氨基丁酸（GABA）和其他物质的释放。对豚鼠耳蜗进行正常K+ 浓度（5 mmol/L）和高K+（50 mmol/L）的人工外淋巴液灌流，包括正常动物和事先用卡那霉素和利尿酸破坏Corti氏器组，发现暴露于高钾耳蜗灌流液中者其?酌-氨基丁酸（GABA）、2-氨基乙磺酸、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸等明显高于正常钾浓度组；与正常组比较，Corti氏器破坏组钾诱导的GABA、2-氨基乙磺酸、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸等释放明显减少。从结果分析，认为 GABA释放与其是耳蜗的神经递质符合。
Raphael等〔9〕 用组织化学和电镜技术研究使用耳毒性药物后的豚鼠耳蜗结构和分子变化，发现耳蜗毛细胞表皮板和静纤毛上的肌动蛋白丝消失，在将要死亡的毛细胞顶端区域出现富含肌动蛋白的桥样结构，两个支持细胞在原毛细胞所在部位形成瘢痕，支持细胞扩张并侵入Nuel间隙和先前毛细胞所在的区域，瘢痕区域可被细胞角蛋白标记。研究还发现最后发生变性的部位是毛细胞顶端，毛细胞变性与瘢痕形成同时发生。在本研究中，我们用扫描电镜观察，也发现在严重损伤的豚鼠耳蜗，感觉上皮区域全部被瘢痕取代（图1）。
从我们先前的试验结果可以看出，KM和速尿两种药物联合应用于豚鼠，所造成的耳聋为双侧对称性，用药1周即导致试验豚鼠半数出现重度感音神经性聋〔3〕。对这些致聋豚鼠的耳蜗病理研究发现：耳蜗毛细胞严重受损，以外毛细胞损伤为主，第一、二回耳蜗毛细胞损伤比第三、四回严重；对耳蜗神经纤维染色发现致聋豚鼠的神经纤维显著减少，同样表现为第一、二回减少比第三、四回严重。探讨KM和速尿所致毛细胞损伤的上述表现的机制，可能是外毛细胞吞噬耳毒性药物的能力要比内毛细胞强，而且底回外毛细胞和顶回外毛细胞摄取耳毒性药物的能力也有所不同。至于为什么不同部位的毛细胞具有不同的药物摄取能力，推测可能与细胞膜上的药物输送结构（drug transporter）的分布和活动性有关〔4〕。
董民声等的实验证明〔2〕，连续肌肉注射KM 6天后内耳的感觉细胞首先受损，支持细胞的变性明显比毛细胞的变性晚，螺旋神经节及神经纤维的变性更迟，故认为内耳感觉细胞的损伤是KM造成听力损害的根本原因。我们的实验结果在内耳感觉细胞的损伤方面与之相吻合，但是我们发现KM和速尿两种药物联合应用后，不仅内耳感觉上皮受到损害，听神经纤维也受到损害。
2004年，Nourski等〔1〕报道用KM和利尿酸建立急性耳聋动物模型，观察了这种方法在急性豚鼠实验过程中的有效率，检测听觉敏感度和听神经状态。为此目的而重复检测声诱发复合动作电位（ACAP）和电诱发复合动作电位（ECAP），发现6只豚鼠中有4只ACAP幅值在利尿酸给药的4 ~ 6小时内降至0，然而剩下的2只动物在给药10小时内ACAP持续存在反应。在同一时间作者还记录了ECAP，与ACAP不同，ECAP幅值在每个试验中都相对恒定，而且证明没有出现与给药后的时间或者ACAP的作用相巧合的变化。综合ACAP和ECAP的结果，作者得出的结论是KM和利尿酸药物效应为靶向损害毛细胞功能而没有明显抑制听神经反应性，这与我们的实验似乎有部分结果相矛盾。产生这一差别的原因应为用药后观察的时间点不同：Nourski等的观测时间是用药后10小时内，而我们的观察是在用药1周以后，可能是在用药后10小时内听觉神经纤维还没有受到损伤，而1周时开始出现神经纤维损伤，用药3周后神经纤维损伤明显。
【参考文献】
1 Nourski KV, Miller CA, Hu N, et al. Co- administration of kanamycin and ethacrynic acid as a deafening method for acute animal experiments. Hear Res, 2004, 187(1-2): 131-133.
2 董民声， 董明敏，娄卫华. 内耳疾病研究进展. 郑州: 河南医科大学出版社， 1999: 12 -22
3 张贤芬， 杨仕明， 胡吟燕，等. 卡那霉素和速尿联合用药后豚鼠耳蜗听功能研究. 中国听力语言康复科学杂志， 2008， 6(2): 15-20.
4 丁大连， Salvi R. 氨基糖苷类抗生素耳毒性研究. 中华耳科学杂志， 2007， 5 （2）： 125-131.
5 张亚梅. 药物中毒性耳聋. 中华儿科杂志， 2000， 38（12）: 781-782.
6 Russell NJ, Fox KE, Brummett RE. Ototoxic effects of the interaction between kanamycin and ethacrynic acid. Cochlear ultrastructure correlated with cochlear potentials and kanamycin levels. Acta Otolaryngol，1979, 88 (5-6): 369-381.
7 Asakuma S, Snow JB. Effects of furosemide and ethacrynic acid on the endocochlear direct current potential in normal and kanamycin sulfate-treated guinea pigs. Otolaryngol Head Neck Surg, 1980, 88(2): 188-193.
8 Bobbin RP, Ceasar G, Fallon M. Potassium inced release of GABA and other substances from the guinea pig cochlea. Hear Res, 1990, 46(1-2): 83-93.
9 Raphael Y, Altschuler RA. Scar formation after drug- inced cochlear insult. Hear Res, 1991, 51(2): 173-183.
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