【造模機制】耳毒性(ototoxicity)定義為一些治療藥物或化學(xué)物質(zhì)具有造成內耳功能損害和組織細胞退變的傾向，尤其是耳蝸的終器和神經(jīng)及第八顱神經(jīng)的前庭分支。許多藥物或化學(xué)試劑具有耳毒性，可造成醫源性聽(tīng)力下降甚至完全性耳聾和前庭功能障礙，具有很大的危害性。嬰幼兒期耳毒性藥物常導致重度甚至全聾，嚴重影響兒童的言語(yǔ)學(xué)習和智力發(fā)育而成為聾啞貽害終生。臨床上最常見(jiàn)的耳毒性藥物，首推為氨基糖苷類(lèi)抗生素(aminoglycoside antibiotic,AmAn)，其次為含鉑的抗癌藥(cisplatin)、袢利尿劑(loop diuretic)及水楊酸鹽(salicylate)。自從發(fā)現耳毒性藥物致聾的現象后，通過(guò)臨床和動(dòng)物實(shí)驗研究藥物性聾的發(fā)病率、損害機制和病理生理學(xué)改變。建立藥物性聾動(dòng)物模型常用的AmAn，主要包括慶大霉素、鏈霉素、丁胺卡那霉素等，而這些抗生素對動(dòng)物的耳毒性具有一些差別，一方面與動(dòng)物的品種和品系有關(guān)，另一方面與耳毒和腎毒及其他器官的損害相關(guān)程度有關(guān)。不同動(dòng)物的敏感期各不相同。如，大鼠的敏感期為生后11～20天，貓為生后13天左右。但總體來(lái)說(shuō)， AmAn對內耳的損害是全面的，不僅對耳蝸內外毛細胞和聽(tīng)神經(jīng)及纖維造成損害，而且對前庭終器感覺(jué)上皮和神經(jīng)的損害也同時(shí)存在，出現聽(tīng)功能和前庭功能的損害。外毛細胞損害從耳蝸基底開(kāi)始，逐漸向蝸?lái)敳堪l(fā)展。普遍是第一排外毛細胞首先受損，再向外排擴展。內毛細胞損害較晚，蝸?lái)斣缬谖伒?。損害嚴重時(shí)基底膜支持細胞損害，出現基底膜的塌陷或萎縮，螺旋神經(jīng)和螺旋板神經(jīng)元的損害亦出現。掃描電鏡觀(guān)察耳毒性藥物損害的病理改變出現的順序和程度一般是外毛細胞靜纖毛的融合、消失，表皮板出現球形物，網(wǎng)狀板出現空洞變形，損害嚴重時(shí)耳蝸基底膜毛細胞基本消失，成一薄層移行上皮。透射電鏡觀(guān)察可見(jiàn)毛細胞細胞器減少消失，線(xiàn)粒體嵴不明顯或消失，細胞核固縮，核膜破裂。免疫組化觀(guān)察可見(jiàn)毛細胞膜的一系列改變，有氧代謝酶的減少或消失。

　　相對于順鉑等抗癌藥來(lái)說(shuō)，卡鉑可以選擇性破壞松鼠的耳蝸內毛細胞和前庭Ⅰ型毛細胞以及與之相聯(lián)系的傳入神經(jīng)元。在卡鉑引起的松鼠單純內毛細胞部分損害動(dòng)物模型，動(dòng)物具有正常的耳聲發(fā)射和微音器電位以及聽(tīng)神經(jīng)動(dòng)作電位閾值。大量動(dòng)物實(shí)驗證明，卡鉑對多數實(shí)驗動(dòng)物僅表現出輕微的耳毒性作用。給予CBA小鼠相當于致死劑量的卡鉑(100～200mg/kg)，但是沒(méi)有發(fā)現CBA小鼠的聽(tīng)覺(jué)障礙和內耳損害；對C57小鼠也試用過(guò)大劑量卡鉑，但是C57小鼠的部分耳蝸外毛細胞缺損與同齡對照小鼠中出現的外毛細胞損害之間沒(méi)有出現顯著(zhù)的統計學(xué)差異，說(shuō)明C57小鼠對卡鉑也不敏感；對沙鼠使用相當于致死劑量的卡鉑(200mg/kg)同樣沒(méi)有發(fā)現聽(tīng)覺(jué)障礙和毛細胞的損害；對鳥(niǎo)類(lèi)使用卡鉑亦未見(jiàn)卡鉑對鴿子的聽(tīng)覺(jué)反應閾產(chǎn)生影響；實(shí)驗發(fā)現豚鼠對卡鉑的耐受性也相當強，一般常規劑量幾乎完全不能造成豚鼠的耳蝸毛細胞損傷，而只在6mg(kg·d)劑量下連續注射5周，豚鼠才會(huì )出現高頻聽(tīng)覺(jué)反應的閾移并伴隨耳蝸底回少量的外毛細胞缺損，這一現象倒有點(diǎn)像氨基糖苷類(lèi)抗生素引起的耳蝸外毛細胞的損害。說(shuō)明卡鉑在上述幾種實(shí)驗動(dòng)物中都不存在顯著(zhù)的耳毒性。然而，當把卡鉑應用到栗鼠(chinchilla)身上時(shí)卻出現了一種極不尋常的耳毒性表現，即卡鉑可以選擇性破壞栗鼠的耳蝸內毛細胞和前庭l型毛細胞，同時(shí)耳蝸Ⅰ型螺旋神經(jīng)節(type Ⅰ spiral ganglion neuron)和那些與前庭Ⅰ型毛細胞相聯(lián)系的具有較粗神經(jīng)纖維終端的前庭神經(jīng)元也是卡鉑的特異性攻擊靶目標。雖然目前尚不十分清楚卡鉑的確切耳毒性機制，但是栗鼠作為唯一可被卡鉑選擇性破壞Ⅰ型毛細胞和Ⅰ型傳入神經(jīng)元的動(dòng)物模型，已經(jīng)引起人們的高度關(guān)注和興趣。應用小劑量或者中等劑量卡鉑可以選擇性破壞栗鼠的內毛細胞，但是大劑量注射卡鉑則不僅破壞栗鼠的內毛細胞，同時(shí)也會(huì )導致外毛細胞受損?？ㄣK造成的內毛細胞缺損一般是均勻散布在整個(gè)耳蝸基底膜上，在卡鉑損害早期，發(fā)生在耳蝸底回與第二回交界處的內毛細胞缺損比耳蝸其他部位嚴重，但是隨著(zhù)時(shí)間的推移，內毛細胞的缺損數量在耳蝸其他部位逐漸有所增加，最終使內毛細胞的缺損在全耳蝸呈平坦型均勻分布。然而，卡鉑引起的外毛細胞損害模式卻與內毛細胞的缺損明顯不同，外毛細胞的缺損首先發(fā)生在耳蝸的底回并沿著(zhù)底回向頂回呈階梯式擴展，這與其他氨基糖苷類(lèi)抗生素藥物造成的外毛細胞損害模式幾乎完全一樣。在研究毛細胞損害程度與卡鉑劑量的相關(guān)性分析中，發(fā)現按照38mg/kg劑量腹腔注射卡鉑可以破壞大約25％內毛細胞；按照76mg/kg劑量腹腔注射卡鉑則可以破壞大約80％內毛細胞；按照100mg/kg劑量腹腔注射卡鉑可以破壞大約9％～100％內毛細胞；按照126～150mg/kg劑量腹腔注射卡鉑可以破壞100％內毛細胞；而要達到破壞全部?jì)让毎投伒谆?0％外毛細胞的破壞程度，則需要使用的卡鉑最小劑量要超過(guò)100mg/kg劑量。說(shuō)明應用卡鉑可以選擇性破壞栗鼠的內毛細胞并使之處于不同的損害程度，而破壞外毛細胞所需要的卡鉑劑量大約為破壞內毛細胞所需劑量的3～5倍?？ㄣK引起的栗鼠耳蝸內毛細胞死亡大都具有細胞凋亡的特征，即出現典型的細胞核固縮(nuclear shrinkage)或核破裂(nuclear fragmentation)。

　　外毛細胞損害消失最早出現在耳蝸基底部的第一排外毛細胞，逐漸向第二、三排發(fā)展，內毛細胞較少損害，前庭的損害也較輕。隨用藥量的增大和用藥時(shí)間延長(cháng)，對耳蝸和前庭的損害也明顯加重，嚴重者造成耳蝸和前庭終器的廣泛和嚴重組織細胞損害消失及塌陷和萎縮。

　　慢性水楊酸鈉注射2周，豚鼠耳蝸外毛細胞出現了擴張性空泡，同時(shí)外毛細胞靜纖毛柔軟、彎曲，表皮板局部溶解。該類(lèi)藥具有耳毒性、腎毒性和肌肉阻滯等多器官副作用。由于腎臟再生強，而耳蝸卻缺少再生能力，故腎毒性是可逆的，耳毒性是永久的。隨著(zhù)該類(lèi)藥物的廣泛應用，已成為生后兒童致聾最常見(jiàn)的藥物。

　　【造模方法】AmAn的耳毒性主要是注射吸收造成的，制作動(dòng)物模型的藥物用量較常規用量要大得多，而且根據實(shí)驗要求內耳損害的程度和范圍不同，在用藥量和用藥持續時(shí)間上均有差別。在動(dòng)物選擇上，因實(shí)驗動(dòng)物的種類(lèi)和品系不同，對耳毒性藥物致聾的敏感性和耐受性存在較大差異。耳毒性藥物在耳毒性藥物動(dòng)物給藥的注射途徑基本有三種：肌內注射、耳蝸或內耳灌注等方法。肌內注射慶大霉素100mg/(kg·d)，連續注射14天；肌內注射乙酰水楊酸鈉200mg/kg，2次/天，間隔8小時(shí)，連續注射14天；腹腔注射鏈霉素150mg/(kg·d)，連續10天；注射卡那霉素400mg/(kg·d)，連續10天。

　　實(shí)驗動(dòng)物致聾的同時(shí)，也會(huì )造成嚴重的腎衰竭和多器官損傷，故應考慮注射耳毒性藥物對動(dòng)物的致死率問(wèn)題。急性耳中毒和慢性耳中毒的造模方法最大的差別，是動(dòng)物給藥量前者量大而時(shí)間短，后者用藥量小而持續時(shí)間長(cháng)。另外，同一種抗生素還應考慮不同廠(chǎng)家和不同批號在動(dòng)物耳中毒的效果反應不同的差異。

　　【造模機制】多年的電生理學(xué)和形態(tài)學(xué)及分子生物學(xué)對AmAn耳毒性做了大量研究，但尚未探明AmAn耳毒性分子在細胞內作用位點(diǎn)及攝取機制。研究證實(shí)AmAn藥物在內耳淋巴液的蓄積作用是該類(lèi)藥物對耳蝸的特異性毒性。另有研究者認為AmAn進(jìn)入毛細胞后可以抑制磷酸肌醇第二信使系統，還可能影響腺苷酸環(huán)化酶、烏苷酸脫羧酶活性，影響谷胱甘肽代謝，引起氧化應激反應或興奮毒性。慶大霉素通過(guò)與鐵結合成復合物而被激化，隨后引起細胞內自由基的生成，進(jìn)而損傷細胞。研究表明內毛細胞傳入神經(jīng)突觸內存在N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDA)及AmAn具有聚胺特性，AmAn毒性過(guò)度刺激NMDA受體活性，而加強谷氨酸的傳遞作用，可導致毒性物質(zhì)釋放和興奮性損傷。已知NMDA受體過(guò)度激活可導致NO過(guò)量釋放，引起細胞內鈣離子濃度增加，使鈣與鈣調蛋白結合并激活NOS，催化NO生成，干擾細胞能量代謝，引起細胞死亡，是AmAn耳毒性的重要機制。AmAn可以誘導組織產(chǎn)生過(guò)量的活性氧物質(zhì)(ROS)自由基，大量研究表明ROS可以損傷DNA、蛋白質(zhì)、膜脂質(zhì)、細胞表面受體及抗氧化酶。從而導致細胞的凋亡或死亡。

　　袢利尿劑的耳毒性機制可能與腎小管的Na+- K+-2Cl-共同轉運作用有關(guān)，它同樣存在于耳蝸血管紋的邊緣細胞及暗細胞，而血管紋負責內淋巴的分泌，因而這類(lèi)藥的耳毒性可能是間接的，可能與內淋巴體積及其中離子組成的改變有關(guān)。袢利尿藥能引起耳蝸外側壁發(fā)生缺血及再灌注變化，這一過(guò)程可能導致自由基的大量產(chǎn)生而損傷耳蝸。

　　【模型特點(diǎn)】AmAn損害的耳蝸毛細胞始于基底部，以外毛細胞損害消失逐漸向頂回發(fā)展，輕中度時(shí)毛細胞呈散在或局部連續性損害消失，嚴重時(shí)毛細胞大多數或全部消失，基底膜和血管紋塌陷萎縮，螺旋神經(jīng)節細胞變性消失?？ㄣK可以選擇性破壞松鼠的耳蝸內毛細胞和前庭l毛細胞以及與之相聯(lián)系的傳入神經(jīng)元。水楊酸鈉注射導致耳蝸外毛細胞出現了SSC擴張性空泡形成，同時(shí)外毛細胞靜纖毛柔軟、彎曲，表皮板局部溶解。

　　【模型來(lái)源】動(dòng)物肌肉連續注射或中耳局部給藥可以制作耳毒性藥物中毒的動(dòng)物模型。

　　【模型評估和應用】AmAn耳中毒制作的動(dòng)物模型，是研究感音神經(jīng)性聾的主要動(dòng)物模型，因為此類(lèi)動(dòng)物模型不僅造成耳蝸毛細胞的損害消失，而且還造成螺旋神經(jīng)節細胞、血管紋等組織損害，同時(shí)還造成前庭終器的毛細胞和神經(jīng)細胞的損害消失。但因耳毒性藥物的動(dòng)物選擇性和敏感性以及動(dòng)物的耐受性差異，應該進(jìn)行預實(shí)驗選擇。 AmAn耳中毒制作的動(dòng)物模型，在感音神經(jīng)性耳聾的病理機制與預防治療、毛細胞死亡的分子機制以及耳蝸毛細胞再生研究中發(fā)揮著(zhù)重要作用?？拱┧幙ㄣK可以選擇性破壞灰鼠的耳蝸內毛細胞和前庭Ⅰ型毛細胞以及與之相聯(lián)系的傳入神經(jīng)元，是研究耳蝸內外毛細胞病理生理機制的最好模型。而水楊酸鈉注射導致耳蝸外毛細胞出現擴張性空泡形成，同時(shí)外毛細胞靜纖毛柔軟、彎曲、表皮板局部溶解等病理，是研究耳鳴的理想動(dòng)物模型。在研究中藥拮抗耳中毒的研究中，AmAn耳中毒制作的動(dòng)物模型常常應用于中藥方劑及單方的驗證實(shí)驗。