氨基糖苷類抗生素進入毛細胞的途徑及影響因素

[摘要] 氨基糖苷類抗生素為臨床廣譜抗生素，使用該類藥物的患者可出現一些不可逆不良反應，如部分接受氨基糖苷類抗生素治療的患者出現永久性聽力損失。氨基糖苷類抗生素在毛細胞內的半衰期延長，其進入毛細胞的過程研究有助于在毛細胞發生損傷前發揮保護作用。本文對氨基糖苷類抗生素進入毛細胞的多種途徑及可能的影響因素進行綜述。

[關鍵詞] 氨基糖苷類抗生素；毛細胞；耳毒性；聽力損失

[中圖分類號] R764" """"[文獻標識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.20.026

氨基糖苷類抗生素（aminoglycoside antibiotics，AmAn）具有廣譜性、低耐藥性、低成本等特點，在發展中國家被廣泛使用^[1]。AmAn被廣泛用于治療結核病、敗血癥、心內膜炎等革蘭陰性菌感染相關疾病，常與其他藥物聯合使用，達到廣譜覆蓋效果。AmAn有較明顯的耳毒性與腎毒性。AmAn進入血液后主要經腎臟以原淋巴的形式排出體外；當患者伴有腎功能不全時，AmAn清除速率下降，血液中的藥物濃度升高。血液中的AmAn可從血管紋或圓窗進入內耳造成不同程度的耳蝸與前庭損傷^[2]。

成年哺乳動物耳蝸毛細胞受損或死亡后難以再生。約有20%接受AmAn治療的患者會出現不同程度的聽力損失。AmAn所致聽力減退是不可逆的；預防AmAn所致聽力損失是一種更好的臨床策略。AmAn耳毒性的預防主要包括2方面：一方面是替代藥物的研發，另一方面是藥物耳毒性的降低。考慮到目前還未能找到能完全替代AmAn的藥物，在不降低藥物療效的前提下降低藥物耳毒性是當前所面臨的挑戰。研究發現AmAn一旦進入毛細胞半衰期延長，難以降解，長時間發揮作用，因此很難在其誘導的細胞損傷及死亡機制發生進行抑制^[3]。

阻斷AmAn進入毛細胞或許是一種更好的降低藥物耳毒性的策略。AmAn可通過多種方式進入毛細胞，包括內吞作用、機電轉換器（mechano-electric transducer，MET）通道和瞬時受體電位通道等^[4-5]。目前認為MET通道是毛細胞攝取AmAn的主要方式；其他方式或與MET并行，或在MET通道受到抑制時發揮作用。本文對AmAn進入毛細胞的多種方式及可能的影響因素進行綜述，為找尋新的AmAn耳毒性阻斷靶點提供理論依據。

1" 內吞作用

長期以來認為AmAn可通過毛細胞頂膜的內吞作用攝入到細胞內，并在各亞細胞單位中累積，進而發揮作用導致細胞凋亡。既往研究發現AmAn可與陽離子鐵蛋白共定位于毛細胞頂膜下囊泡內，由此提出毛細胞頂膜表面的內吞作用是AmAn進入感覺毛細胞的途徑。進一步研究發現AmAn進入毛細胞后可在線粒體、溶酶體和內質網等亞細胞單位中累積^[6]。Steyger等^[7]研究證實可在毛細胞囊泡、細胞質及細胞核中定位到慶大霉素。溫度是影響內吞作用的重要因素。在生理溫度下，內吞作用更高效；而低溫條件可使內吞作用受到抑制，甚至完全停止。但Myrdal等^[8]在驗證慶大霉素的細胞內定位時發現，4℃環境下，慶大霉素仍可滲透到細胞質和細胞核中。這似乎與內吞作用的溫度依賴性觀點不符。Alharazneh等^[9]為確定內吞作用在毛細胞攝取AmAn中所發揮的作用，將多種內吞作用的非選擇性抑制劑與慶大霉素聯合給藥，但并未觀察到抑制劑對毛細胞起顯著保護作用。上述研究結果提示除內吞作用外，AmAn進入毛細胞存在其他途徑。

2" MET通道

MET通道是一種非選擇性陽離子通道，對二價金屬離子有較高的通透性，其中對Ca²⁺的通透性最高^[10]。在內耳中，只有感覺毛細胞表現出MET通道特性。最開始人們對通道阻滯是否是導致耳毒性必不可少的步驟尚不確定。這是因為通過對多種不同AmAn進行評估，認為其最小直徑約1nm，根據MET通道對離子通道阻滯劑四乙銨有限的滲透性估計其直徑約0.7nm。然而Farris等^[11]應用多種阻滯劑進行實驗，判斷MET通道的最小孔徑約1.25nm；這足以允許AmAn通過。因此人們提出假設AmAn或許可通過MET通道進入毛細胞。

為驗證這一假設，人們獲取小鼠耳蝸毛細胞電生理數據，結果表明雙氫鏈霉素似乎可阻斷MET通道^[12]。此外人們利用MET通道阻斷劑UOS-7692聯合新霉素共同作用于小鼠毛細胞或斑馬魚側線毛細胞，發現二者存在競爭關系，證明新霉素可通過MET通道進入毛細胞，且這一過程受MET通道阻滯劑的影響^[13-14]。應用多種MET通道阻滯劑與慶大霉素共同處理耳蝸培養物可有效減少毛細胞對慶大霉素的吸收，防止毛細胞脫落。可通過MET通道進入毛細胞或是AmAn特性之一。

當細胞外Ca²⁺濃度降低時，MET通道的開放概率增加，進而增強AmAn阻斷效果。因此在內淋巴低鈣生理條件下，MET通道開放概率較高。AmAn可阻斷負電位下的換能器電流，但不能阻斷正電位下的換能器電流。因此當AmAn進入內淋巴后可通過MET通道迅速進入毛細胞并累積，且無法“退出”。鑒于MET通道位于立體纖毛頂部，與血液之間未直接連通，AmAn需從血管紋運輸到內淋巴后再進入毛細胞^[15]。因此，阻止AmAn進入內淋巴或許可阻止其損傷毛細胞。

3" 瞬時受體電位通道

瞬時受體電位（transient receptor potential，TRP）通道家族部分成員也參與調節AmAn進入毛細胞的過程。TRP通道與MET通道具有很多相似性，其允許包括慶大霉素在內的有機小分子通過。這些通道平時可能處于屏蔽狀態，當MET通道受到阻滯時，其屏蔽作用將解除。

3.1" 瞬時受體電位香草素1

瞬時受體電位香草素1（transient receptor potential vanilloid1，TRPV1）1是TRP通道家族的重要成員，即辣椒素受體1。TRPV1是一種非特異性陽離子通道受體，可在多種組織中表達，孔徑約1nm。TRPV1已被證實表達于哺乳動物螺旋神經節、耳蝸內外毛細胞、亨森細胞及其他支持細胞等關鍵位置^[16]。Myrdal等^[17]研究發現TRPV1的特定調節因子可增加或減少內耳毛細胞對慶大霉素的攝取。Lee等^[18]同樣證實TRPV1參與毛細胞對慶大霉素的攝取，且這種攝取作用受相關抑制劑的調控。TRPV1可作為AmAn的入口，而AmAn本身可促進TRPV1的表達^[19]。暴露于炎癥介質脂多糖中耳蝸TRPV1的表達增加，導致更多的AmAn被毛細胞攝取，加重耳毒性^[20]。在使用AmAn治療革蘭陰性菌感染時，TRPV1的表達可能因釋放的脂多糖誘導增加，允許更多的AmAn進入并殺死毛細胞，加重AmAn耳毒性。

除毛細胞外，TRPV1與AmAn對未成熟螺旋神經節神經元的損傷亦密切相關。未成熟螺旋神經節神經元中的TRPV1表達水平遠高于成熟螺旋神經節神經元。TRPV1抑制劑AMG-517可降低小鼠（出生后第7天）耳蝸器官中活性氧的產生，并抑制AmAn介導的螺旋神經節神經元細胞凋亡，但對成年小鼠未見顯著作用^[21]。螺旋神經節神經元對慶大霉素的攝取受TRPV1調節因子的調控。TRPV1對AmAn的攝取及隨后的細胞毒性起關鍵作用。

3.2" 瞬時受體電位錨蛋白1

瞬時受體電位錨蛋白1（transient receptor potential ankyrin 1，TRPA1）是TRP通道家族成員之一，是一種非選擇性陽離子通道。在內耳中，TRPA1可表達于小鼠耳蝸毛細胞、亨森細胞和其他支持細胞中^[22]。TRPA1通道與毛細胞MET通道具有相似的藥理學特征和單位電導率，且同樣受Ca²⁺的影響^[23-24]。該蛋白可作為MET通道發揮作用。據Karashima等^[25]估計，TRPA1的孔徑1.1nm～1.38nm，這足以使AmAn通過。Stepanyan等^[26]通過細胞膜片鉗和活細胞成像技術對比野生型小鼠與TRPA1基因敲除小鼠耳蝸毛細胞中由TRPA1激動劑引起的電生理反應差異，證實小鼠耳蝸毛細胞具有功能性TRPA1通道；進一步證實TRPA1對慶大霉素的滲透性，并明確MET通道受到干擾時TRPA1通道仍保持其功能。TRPA1通道可在某些情況下允許AmAn通過。考慮到TRPA1通道可被多種炎癥因子激活，也可被氧化應激過程產生的內源性因子激活，提示應激狀態可激活耳蝸TRPA1通道攝取AmAn這一過程。

3.3" TRPV4

TRPV4同樣可被多種刺激激活。TRPV4可對低滲透介質中細胞膨脹引起的滲透壓改變作出反應，是一種機械敏感受體^[27]。TRPV4表達于耳蝸內外毛細胞和血管紋等位置，提示TRPV4可能與聽力和內耳液體平衡有關。TRPV4與TRPV1在內耳中的分布相似，均表達于血管紋運輸到內淋巴和毛細胞路線的關鍵位置。TRPV4同樣與AmAn進入毛細胞有關。研究發現在類似內淋巴的低鈣環境中，TRPV4表達細胞對AmAn清除作用減弱^[28]。TRPV4誘導的內向電流可阻止AmAn從內淋巴中清除，促進其在血管紋的滯留，進而被毛細胞攝取。與TRPV1相似，炎癥也可通過TRPV4增強耳蝸對AmAn的攝取^[29]。有趣的是，在接受卡那霉素刺激后，內耳感覺細胞和血管紋等部位的TRPV4表達水平下調，這與TRPV1有很大不同^[30]。這是耳部的保護反應。

除上述途徑外，毛細胞攝取AmAn可能還涉及腺苷三磷酸受體、鈣激活的K⁺ 通道、煙堿型乙酰膽堿受體等^[31-32]。當機體處于某些病理狀態或MET通道受到阻滯時，這部分通路可被激活進而影響毛細胞對AmAn的攝取。

4" 小結與展望

盡管目前已有多種MET通道及TRP受體通道阻滯劑在動物模型中被證實起防護作用，但這些藥物的臨床效果尚未確定，正在開發的耳保護劑均未獲批使用。D-筒箭毒堿是一種MET通道阻滯劑，可保護斑馬魚和耳蝸培養物中的毛細胞^[33]；但其在體內具有抗膽堿能作用，可阻斷中耳反射，導致靜纖毛重塑和短暫聽力喪失^[34]。由于某些AmAn治療持續數周，是否需要針對性的長效阻滯劑仍需確定。作為耳毒性防治新策略，AmAn進入毛細胞途徑的探索仍需進一步研究和驗證。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–12–28）

（修回日期：2025–04–15）

通信作者：陳良，電子信箱：entchenliang@hotmail.com