这是什么?
这一假说把耳鸣追溯到一个具体的分子开关:Kv7.2/3(KCNQ2/3)钾通道。正常情况下,它们就像一个“刹车”,压制着耳蜗背侧核神经元的兴奋性。噪声暴露后,几乎每只受暴露的动物这个刹车都会减弱,但只有那些在大约一周内没能把它恢复过来的动物才会出现耳鸣;能恢复的动物则表现出韧性,不会出现耳鸣。由于Kv7通道已经是癫痫药物中被验证过的靶点,这一机制自带一种治疗思路:在小鼠中,重新打开Kv7通道的小分子药物预防了耳鸣,即使在噪声损伤整整一周后才给药也有效;而且同一类通道正是Kv7开放剂类药物(包括XEN1101/Azetukalner)的靶点,这些药物已经在针对其他疾病的人体研发中。
- 噪声暴露损伤耳蜗
- Kv7通道活性下降电压依赖性发生偏移,“刹车”减弱
- 耳蜗背侧核梭形细胞过度活跃仅出现在随后发生耳鸣的动物中
- 易感性与韧性只有韧性强的动物,通道活性才会在一周内恢复
- KCNQ激活剂(SF0034 / RL-81)恢复“刹车”,预防耳鸣
机制
Kv7.2/3(KCNQ2/3)通道是电压门控钾通道,在接近静息膜电位时就处于活跃状态,为耳蜗背侧核主神经元(梭形细胞)的兴奋性提供持续的“刹车”。噪声暴露会让Kv7通道激活的电压依赖性向更正的电压偏移,削弱这个刹车,产生一种耳鸣特有的过度活跃:它只出现在噪声暴露后发生耳鸣的动物身上,而且只出现在DCN中对应高频的区域。不同个体的结局会分化:在大约一周内未能恢复KCNQ2/3活性的动物会发生耳鸣,而KCNQ2/3活性重新回升、同时HCN通道活性下降的动物则表现出韧性。用工具化合物(如SF0034和选择性更高的RL-81)通过药物把Kv7通道的电压依赖性拉回正常,可以阻止耳鸣的发生,即使在噪声创伤整整一周后才开始治疗也有效。Kv7.2/3活性降低,是研究人员针对“中枢过度活跃”这一更广泛现象提出的一种具体分子机制:耳蜗损伤后中枢听觉放电升高,这一现象最早由Kaltenbach、Mulders和Robertson等研究人员在DCN和下丘中直接观察到;与之并列的,还有对同一现象的PV中间神经元解释和中枢增益解释。
什么是Kv7(KCNQ)钾通道?为什么失去它会导致过度活跃?
神经元需要一个持续的“刹车”,防止自己太容易放电,而Kv7通道提供的正是这个:与大多数钾通道不同,它们在神经元正常的静息电压附近就保持开放,持续让一小股电流流出,从而抑制兴奋性。当噪声暴露让这些通道的电压依赖性发生偏移时,这股电流变小,刹车变弱,神经元就容易在没有真实声音传来时自发放电。癫痫药物针对的也是同一个通道家族,因为Kv7刹车变弱同样会导致癫痫发作。
研究人员如何解释,同样的噪声暴露后只有部分动物会出现耳鸣?
办法是在一段时间内反复检测通道的活性,而不是只测一次。研究人员在噪声暴露后的几个时间点测量耳蜗背侧核神经元中的Kv7.2/3电流,发现几乎所有受暴露的动物在几天内都会失去通道活性;但到大约一周后,有些动物的通道活性会回升(同时HCN通道活性下降),另一些则不会。通道没能恢复的动物出现了耳鸣,恢复了的则表现出韧性。正是在不同动物身上随时间追踪同一个指标,才揭示出易感和韧性是同一次初始损伤的两种不同结局。
怎么判断一只小鼠有没有耳鸣?
小鼠没法自己报告听到了幻听声,所以研究人员使用间接的行为测试。一种方法是训练小鼠在听到声音时移动、在安静时保持不动;如果小鼠有耳鸣,体内产生的“幻听”声就会填满这段安静,于是即使实际上什么声音也没有播放,小鼠也会继续移动。为了确保这个测试确实测的是它声称要测的东西,研究人员会先用一种药物(水杨酸,也就是大剂量阿司匹林)进行验证,这种药物在人体中能可靠地引起耳鸣,在小鼠中也会产生同样的行为特征。
证据 (5)
Kv7.2/3通道活性的致病性可塑性对耳鸣的诱发至关重要
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America · 2013
开创性发现:耳蜗背侧核中Kv7.2/3通道活性降低对耳鸣的诱发至关重要,用药物逆转这种变化可以预防小鼠耳鸣。
噪声引起的KCNQ2/3和HCN通道可塑性是耳鸣易感性和韧性的基础
eLife · 2015
为什么只有部分噪声暴露的动物会出现耳鸣?在大约一周内未能恢复Kv7.2/3通道活性的小鼠会出现耳鸣,恢复了的则表现出韧性。
强效的KCNQ2/3特异性通道激活剂抑制在体癫痫活动并预防耳鸣的发生
The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience · 2015
一种更强效、选择性更高的KCNQ2/3激活剂(SF0034)预防了小鼠耳鸣的发生,作为抗惊厥药也比美国FDA批准的瑞替加滨更安全。
噪声创伤1周后短期给予KCNQ2/3特异性通道激活剂,可减轻噪声性耳鸣
Journal of the Association for Research in Otolaryngology : JARO · 2021
即使在噪声创伤一周后(也就是损伤发生很久之后,而不只是立即)才开始给药,特异性KCNQ2/3激活剂(RL-81)仍然减少了小鼠耳鸣的发生。
有耳鸣行为证据的小鼠,因GABA能抑制减弱而出现耳蜗背侧核过度活跃
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America · 2011
经行为学确认有耳鸣的小鼠,表现出由GABA能抑制减弱驱动的耳蜗背侧核过度活跃,这是Kv7.2/3通道研究的前期发现。
时间线
- 2011
经行为学确认有耳鸣的小鼠,表现出由GABA能抑制减弱驱动的耳蜗背侧核过度活跃,这是Kv7.2/3通道研究的前期发现。
- 2013
开创性发现:耳蜗背侧核中Kv7.2/3通道活性降低对耳鸣的诱发至关重要,用药物逆转这种变化可以预防小鼠耳鸣。
- 2015
为什么只有部分噪声暴露的动物会出现耳鸣?在大约一周内未能恢复Kv7.2/3通道活性的小鼠会出现耳鸣,恢复了的则表现出韧性。
- 2015
一种更强效、选择性更高的KCNQ2/3激活剂(SF0034)预防了小鼠耳鸣的发生,作为抗惊厥药也比美国FDA批准的瑞替加滨更安全。
- 2021
即使在噪声创伤一周后(也就是损伤发生很久之后,而不只是立即)才开始给药,特异性KCNQ2/3激活剂(RL-81)仍然减少了小鼠耳鸣的发生。
- 能否在人体中无创地测量Kv7/KCNQ通道活性,从而找出哪些人在噪声暴露后容易发生耳鸣?
- 已经在针对癫痫和抑郁症进行人体研发的临床Kv7开放剂(例如XEN1101/Azetukalner)能否减轻耳鸣?目前还没有一种在专门的耳鸣试验中检验过。
- 为什么有些动物能自发恢复KCNQ2/3活性(韧性),而另一些却不能?