文摘
氨基糖甙类是常用抗生素与内耳有害的副作用。由于他们受欢迎的应用程序由于其强大的抗菌活动已开展的许多努力防止氨基糖苷类耳毒性。多年来,对氨基糖甙类的抗菌以及耳毒性的机制增加了。综述了这些机制对于建立和未来潜在的头发细胞保护的目标。
1。介绍
氨基糖甙类(AGs)是一个著名和成功的一类抗生素。最初的隔离的链霉素链霉菌属将提供了长期治疗肺结核和一个有效的抗生素对革兰氏阴性菌(1,2]。在随后的几年,其他AGs隔绝链霉菌属spp,通常将结束“霉菌素”命名(3,4]。与庆大霉素的孤立小单孢菌属紫竹[5),结束“例如”是实现指定的细菌来源个人AG)。这些有机土壤中细菌的衍生品相比,合成AGs如阿米卡星可能发达在体外(6]。目前,九AGs(链霉素、新霉素、妥布霉素、卡那霉素、巴龙霉素、壮观霉素、庆大霉素、netilmicin,和阿米卡星)是由食品和药物管理局(FDA)批准(7]。
除了强大的抗菌功效,所有AGs能引起肾脏和内耳毒性副作用。虽然AG)对肾脏造成损害(通常是可逆的8,9),损害内耳是永久性的(10]。这个肾脏内科,耳毒性最初的第一个临床试验中发现链霉素(11,12]。在内耳,链霉素最好损害前庭器官(12]。修改双氢链霉素的链霉素,然而,导致转移耳毒性损害前庭器官的耳蜗(13]。一般来说,每个AG)的不可逆损害听觉和前庭器官,但“通常影响超过另一个“14]。庆大霉素和妥布霉素vestibulotoxic为主,而新霉素、卡那霉素、阿米卡星主要是cochleotoxic [15]。耳毒性的副作用发生系统性应用后几天或几周内,常常是两国在演讲16]。Vestibulotoxicity后15%的病人发生在AG管理(17),而cochleotoxicity在2%至25%的患者17,18]。不同方案的AG管理和耳毒性损伤定义不同可能是导致发病率的变化(19]。
cochleotoxicity的症状包括听力损失和/或耳鸣,而vestibulotoxicity由不均衡和头晕。不幸的是,这些症状可能不会发现,直到严重感染的急性期,因此诊断延迟。AG cochleotoxicity通常影响高频然后延伸到更低的频率和范围随着时间剂量依赖性的方式(20.,21]。因为听力的超高频率不定期测试(> 8 kHz),真正的发病率AG-induced听力损失往往是低估了。实际上,当超高频测试执行,听力损失在47%患者(AG)治疗的历史22]。
尽管肾脏内科,耳毒性的副作用,AGs仍然是最常用的抗生素(23,24]。在工业化世界中,使用AGs通常局限于严重感染包括那些引起的耐药结核病(25,26]。新生儿经常收到AGs怀疑或证实感染革兰氏阴性脓毒症与高死亡率(27]。然而,在发展中国家,AG)使用一直是受欢迎的,因为他们的低成本和强大的抗菌活性,胜过更昂贵的抗生素有那么严重的副作用。那里,AGs甚至规定作为一线治疗不太严重的疾病如支气管炎或中耳炎28]。额外的安全措施,如血液水平监测或听力测试也是有限的(19]。因此,AG)耳毒性的发生率在发展中国家可能会增加与工业化国家相比。
2。氨基糖甙类药物动力学和抗菌机制
AG)类化合物包含一个aminocyclitol一半用两个或两个以上的氨基酸糖环(29日]。季铵组特征使得AGs polycationic(正电荷)和高极性30.,31日]。因此,肠内吸收很差和AGs通常管理非肠道或局部32]。注射用后,AG)等离子体水平峰值30到90分钟(7,33]。药物代谢是最小的大约99%的管理属性文法消除一成不变的近端小管(肾小球滤过的34,35]。血浆半衰期AGs的范围从1.5到3.5小时7,36),但长期在新生儿、婴儿和条件与肾功能下降(7,37]。
最常见的指示管理AGs是经验性治疗患者的严重感染,如败血症、院内呼吸道感染、尿路感染、复杂和复杂腹腔感染(25),部分原因是对有氧AGs显示有效,革兰氏阴性菌(38]。AGs演示增加选择性在碱性环境中抗菌活性(39]。有人建议,碱性pH妥协细菌膜(40,41),这可能促进AG渗透细菌。此外,AGs与其有6胺不同两个数量级以上,因此分子指控在碱性pH值比较少所以更能与脂质交互环境。通常,带正电的本质AG)分子排除了自由通过细胞膜等脂质障碍,但促进细菌吸收和快速绑定到带负电荷脂多糖(LPS)革兰氏阴性细菌外膜的(42]。通过竞争取代弥合二价阳离子如毫克2 +或Ca2 +AGs能破坏之间的交叉连接相邻的有限合伙人(43]。这样一个破坏损害膜外膜的完整性和导致起泡,最终导致瞬态孔的革兰氏阴性细胞壁44,45]。这在细胞壁的形成洞有助于进一步AG)吸收和似乎大大有助于AGs的杀菌作用46]。这第一步,AGs进入革兰氏阴性细菌的细胞周质间隙被动和non-energy-dependent的方式(47]。在第二步(也称为能量依赖性第一阶段),AGs运输进一步通过内部需氧细菌膜的过程(47]。因此,吸收是促进在需氧细菌47]。一旦进入细胞溶质,AGs与30年代的细菌核糖体亚基(48,49)在第三或者耗能式步(能量依赖性二期)47,50]。在30年代亚基,AGs绑定到解码站点位于16 s rRNA的网站(51,52]。这个网站绑定的AGs扰乱tRNA的识别和选择翻译和增加误读52,53]。此外,绑定AGs抑制核糖体易位(54- - - - - -56]。扰动的核糖体翻译和易位最终抑制蛋白质合成。有趣的是,不同的亲和力rRNA结合位点不同在不同类型的AGs [57- - - - - -59]。这个AG-ribosome交互略有不同,因此,似乎是有益的对细菌耐药性(19]。
3所示。耳毒性和毛细胞损伤的机制
3.1。磁化率和遗传倾向氨基糖苷类耳毒性
虽然AGs优先目标细菌核糖体,内耳和肾脏被接受附带损害在许多病人接受治疗11,12]。然而,荟萃分析比较不同AGs一旦与多样性的每日方案无法确定统计显著相关性耳毒性和治疗方案60]。一个主要易感因素(17% -33%的患者报告耳毒性的伤害61年])是AG)耳毒性的遗传倾向62年]。这是继承了母体建议的线粒体参与的敏感性62年]。这是引人注目的内共生理论为线粒体核糖体展示更多的相似之处比胞质核糖体(原核生物的核糖体63年,64年]。因此,小亚基的线粒体核糖体是AGs的主要针对网站之一(48,49]。
一些线粒体DNA的突变与对AG)耳毒性的易感性增加(61年,65年,66年]。接触AG)会导致损伤的线粒体内RNA的翻译通过互动与结合位点在线粒体12 s rRNA [65年]。这种交互是映射到一个adenine-to-guanine 12 s rRNA 1555核苷酸基因突变(65年]。额外的注意,细菌耐药性突变在这个轨迹描述(67年,68年]。这种突变增加线粒体核糖体rna的结构相似性细菌核糖体rna (65年],它促进了AG)变异线粒体12 s rRNA的绑定(69年,70年]。因此,损伤会导致蛋白质合成下降(69年]。虽然没有直接证据存在连接耳毒性的抑制线粒体蛋白质合成、抑制线粒体蛋白质合成强化AG)毒性(71年]。同时,电子显微镜显示线粒体中断(AG)治疗后72年]。
这种易感性突变被报道在17% - -33%的患者报告AG耳毒性(61年];在欧盟的普通人群,估计1:50073年,74年]。其他突变导致增加AG)易感性也被描述,包括C1494T [66年]。C1494T突变有不同程度的外显率75年比A1555G突变[],不太常见76年与多个起源[],零星的77年]。总之,最常见的突变的患病率在不同种族背景是0.9% - -1.8%76年,78年),其中5% - -6%是零星的63年,79年,80年]。
虽然这遗传易感性存在于所有的器官,线粒体突变目标耳蜗而不是前庭器官或肾脏(81年]。这是有趣的因为这选择性cochleotoxicity也发生最好vestibulotoxic AGs如链霉素(81年]。提出的一种解释这一现象是AGs导致线粒体蛋白质合成的误读而不是直接抑制蛋白质合成的82年),组织丰富的线粒体将主要影响(81年]。暴露在AGs将降低线粒体ATP合成导致妥协离子泵活性(81年,82年]。降低离子泵活动strial中间细胞可能最终导致endocochlear潜在的递减81年]。这个场景令人信服地解释听力损失的缓慢进展后暴露在AGs观察患者的遗传易感性的增加(81年]。strial障碍,此外,可以解释小对前庭功能的影响在这些病人81年]。有趣的是,条痕vascularis展示了广泛的变性syndromal线粒体疾病(83年]。这进一步支持了假设的条痕vascularis耳蜗细胞靶向的线粒体突变患者AG)遗传易感性增加耳毒性。另一种简单的解释是,线粒体疾病易感性是代谢需求的函数,这样头发细胞工作在更高的频率将会更容易比低频细胞线粒体功能降低,也就是说,耳蜗和前庭,基底与顶端,和I型和II型。同样的高新陈代谢活跃strial细胞也会更加敏感。
遗传易感个体,它是假定一个注入AG)可以造成毒性伤害(84年),这意味着遗传因素可以降低阈值浓度的AGs造成损害(61年]。浓度更高或更频繁的剂量的AG)、耳毒性损伤发生率超过遗传倾向的患病率(76年,81年,85年]。虽然在体外,一个清晰的损害和AG浓度之间的关系,耳毒性损伤程度在活的有机体内似乎并没有与AG浓度有针对性的组织(86年]。这种差异需要进一步评估。
3.2。氨基糖甙类的毛细胞
AGs系统性管理之后,发现在几分钟内耳蜗。荧光标记检测庆大霉素的条痕vascularis 10分钟后注入在鼠标87年]。纹vascularis,荧光标记的庆大霉素主要在边缘细胞随时间增加,而且在中间、基底细胞和纤维细胞,3小时后停滞不前的状况(87年]。这些观察表明,庆大霉素进入内耳液体从strial毛细血管通过strial边缘细胞(87年]。螺旋器,从标记荧光庆大霉素开始增加系统性注射后1小时。3小时后毛细胞证明荧光庆大霉素细胞(87年]。早期的研究表明类似的药物动力学在大鼠和豚鼠88年,89年]。在大鼠耳蜗组织,庆大霉素浓度是衡量系统性应用放射免疫检定法和达到3小时后(89年]。在几内亚猪,庆大霉素出现在条纹vascularis系统性注射后30分钟。外毛细胞(ohc), 30分钟后发现庆大霉素和系统性注射后6小时达到峰值88年]。尽管这些研究有不同的具体时间点测量,他们大致一致的时间进程吸收进入耳蜗组织(87年- - - - - -89年]。根据耳蜗结构、AGs所在地,进入各种耳蜗结构(图显示一个复杂的吸收机制1)。
通过离子通道内吞作用和运输都提出调解AGs吸收到感觉毛细胞。虽然一些出版物描述内吞作用进入毛细胞的机制(90年,91年其他人主张mechanoelectrical换能器(遇到)通道位于顶部的毛细胞静纤毛(92年- - - - - -94年]。AG)条目的内吞作用的机制是因为研究人员观察到囊泡的出现表皮下的地区的毛细胞在豚鼠全身注射后(95年]。Hashino Shero观察卡那霉素在细胞内囊泡27小时后全身注射在鸡90年]。这些发现解释为内吞作用的证据是AG)吸收机制的囊泡膜含有阳离子铁蛋白、膜结合标记(90年]。但是,没有intravesicular AG)的差异,与对照组相比,观察直到12小时后注射(90年]。
Myosin7a猜测扮演一个角色在endocytosis-mediated AG)吸收由于其集中表现在毛细胞的顶端部分地区大量的囊泡称为pericuticular项链(91年,96年]。缺乏在Myosin7a AG)吸收6 j突变小鼠毒性被认为是证据支持AG)介导的内吞作用[91年]。进一步调查发现Myosin7a-deficient毛细胞展览封闭了通道静止,混淆初始解释(97年]。
此外,内吞作用的速度与温度有关,因此,却降低了在低温条件下(98年]。AG)吸收了与温度有关的动力学,指示一个小相关性的内吞作用过程(99年]。相反,有强有力的证据表明AGs进入头发细胞通过满足通道位于顶部的静纤毛。AGs作为开放的通道阻滞剂MET-channel [One hundred.,101年]。最初,AGs并不认为是渗透由于MET-channel孔隙直径估计较低(0.6海里)(102年]。然而,通过盖尔和同事建议更大的分子可以通过满足频道(103年]。这是量化法里斯等人用一个新的孔隙大小的估计1.25 nm (104年),这是大到足以通过AGs。Marcotti等人直接证明AGs可能穿过英吉利海峡92年]。有趣的是,这一块是AG)显著降低接近该频道从内部而不是外部的脸92年]。内部和外部之间的这种差异阻碍AG)使遇到通道功能像一个单向阀,胞内积累AGs是提升和可以解释易感性的增加头发细胞比其他细胞类型(94年]。的意义见过像AG)的主要路线入口通道另外支持的恶化与噪声暴露(耳毒性损害105年]。声刺激增加了通道的开放概率,从而增加AG)吸收(106年]。另外,耳毒性损伤分布与毛细胞易感性增加从顶点到基本对应于耳蜗中的传导电流,大的比在顶端上凸轮轴和基底,在一般情况下,更多的减少内毛细胞(包含IHC) [107年- - - - - -109年]。此外,荧光标记庆大霉素一直在观察到第一的毛细胞静纤毛在荧光信号增加头发细胞(87年]。
其他离子通道也可能导致AG)吸收成毛细胞。瞬时受体电位通道(TRP)类,如TRPC3 TRPV4,耳蜗中表达TRPA1, TRPML3 [110年- - - - - -112年)和宽容的AGs在肾细胞(113年,114年]。目前尚不清楚此时在什么条件下TRP通道可能是开放和这些渠道是否表达了在质膜或其他胞质隔间。糖蛋白megalin是另一个潜在的中介AG)吸收。Megalin主要表达在肾脏近端小管。Megalin能够绑定AGs和也在内耳中表达的115年]。因此,它被认为是一个候选人蛋白质吸收的AG毛细胞。然而,megalin药物受体参与内吞作用,并不表示螺旋器和感觉毛细胞(115年- - - - - -117年]。尽管megalin已经检测到边缘细胞的条痕vascularis,暗示作用AGs进入内耳的运输液体(116年,117年]。
3.3。耳毒性的头发细胞死亡的凋亡通路
内毛细胞,AGs造成损伤,直接或间接,首先诱导混乱的静纤毛,最终结束与凋亡细胞死亡(118年- - - - - -121年]。内毛细胞AGs的存在会导致增加活性氧的形成自由基(ROS)或(122年- - - - - -125年]。一个常见的活性氧的形成机制是芬顿反应: 在这里,需要铁的盐(126年]。当庆大霉素与铁结合盐,gentamicin-iron复杂增强iron-catalyzed氧化反应,从而直接促进活性氧的形成(122年]。这需要电子的不饱和脂肪酸可以作为电子给体。作为回报,这些脂肪酸,主要是花生四烯酸,氧化脂质过氧化物(125年,127年]。为花生四烯酸是一个重要的脂肪酸存在于细胞膜,ROS能影响膜流动性和渗透性128年,129年]。通过脂质过氧化、ROS也会影响蛋白质和核酸从而破坏酶的活性,离子通道和受体(128年- - - - - -131年]。ROS自然发生在细胞作为常规细胞新陈代谢的副产品(130年- - - - - -132年]。正常情况下,细胞保护自己免受致命的活性氧积累等内在抗氧化剂谷胱甘肽(132年,133年]。这种内在的保护系统在某种程度上能够中和活性氧(134年]。当ROS的形成,然而,颠覆了这些内在的保护和修复系统的能力,然后细胞发生凋亡细胞死亡(135年,136年]。
线粒体基因突变的机制参与耳毒性的毛细胞死亡并不是完全理解。暴露在AG)导致RNA翻译的障碍和抑制线粒体中的蛋白质合成(65年,69年,137年]。它进一步表明,线粒体蛋白质合成的抑制导致ATP下降(137年]。能源产量的减少,线粒体的完整性被破坏,使泄漏的细胞色素c和后续的激活凋亡级联。此外,它是假设线粒体RNA突变暴露在AG)导致增加活性氧的形成,从而促进凋亡细胞死亡(137年]。
独立的外在和内在的凋亡通路存在(138年,139年]。外在途径是由死亡受体包括肿瘤坏死因子(TNF)的家庭。当刺激,死亡受体激活cysteine-dependent aspartate-specific蛋白酶也称为还存在。死亡受体的原型是FAS (CD95 / APO-1)受体,激活caspase-8的刺激。Caspase-8依次启动一连串涉及caspase-3的激活,caspase-6 caspase-7,最终执行细胞变性(140年]。相比之下,内在途径是主要的凋亡通路由氨基糖苷类耳毒性(图2)[120年]。引发的内在途径主要是nonreceptor刺激如细胞因子不足,DNA损伤,细胞毒性压力(141年]。内在的凋亡通路的特征是线粒体外膜的透化作用导致泄漏proapoptotic因素从线粒体膜间隙进入细胞质。线粒体膜的完整性和组件b细胞的内在途径受蛋白质Lymphoma-2 (bcl - 2)家族(141年]。
bcl - 2的原型是同样命名的蛋白质家族。研究这些分子的其他系统报告中关键的细胞凋亡介质,代理上游半胱天冬酶激活(142年- - - - - -144年]。bcl - 2蛋白功能作为细胞死亡和生存的检查点在线粒体(图信号2)。bcl - 2蛋白家族可以反或pro-apoptotic [136年,145年,146年];抗凋亡bcl - 2蛋白包括bcl - 2和Bcl-Xl(143年,147年),而pro-apoptotic bcl - 2蛋白促进细胞死亡包括伯灵顿,贝克,Bcl-X年代,投标,坏,荡妇143年,147年]。bcl - 2蛋白形成异的,为在细胞内。当细胞受到挑战时,平衡反和pro-apoptotic bcl - 2蛋白调节凋亡细胞死亡是否启动(148年]。抗凋亡bcl - 2蛋白能够绑定到pro-apoptotic bcl - 2蛋白,从而中和pro-apoptotic信号(149年]。当平衡移动的细胞凋亡,pro-apoptotic细胞质bcl - 2成员伯灵顿把线粒体,导致线粒体膜(毛孔143年,144年]。这导致线粒体跨膜电位的损失,ROS的生成,细胞色素c泄漏到细胞质(143年,144年,150年- - - - - -154年),因此上游激活半胱天冬酶通路如上所述。支持这个途径的作用在内耳,毛细胞丢失,caspase-9激活阻止在小囊bcl - 2 overexpressing老鼠当新霉素处理(155年]。这表明bcl - 2在上游半胱天冬酶级联的作用aminoglycoside-induced头发细胞死亡。
另一组凋亡毛细胞死亡的介质压力激发了蛋白激酶,包括增殖作用(MAP)激酶(图2)[120年]。特定组的映射激酶c-jun n端激酶(物)。这些物位于细胞质中,受c-Jun-interacting蛋白1 (JIP-1) [156年,157年]。为了应对细胞侮辱,JIP-1促进磷酸化,从而激活物(158年- - - - - -161年]。激活物依次磷酸化,从而激活转录因子c-Jun, c-Fos, ELK-1,激活转录因子2 (ATF-2)在细胞核和bcl - 2在线粒体120年]。AG)治疗后,增加物,c-Jun c-FOS和bcl - 2在毛细胞(已报告120年,152年,161年,162年]。物的激活信号通路出现线粒体细胞色素c的释放之前,然后还存在激活(152年,163年]。
还存在执行在细胞凋亡(细胞死亡141年]。半胱天冬酶家族由14名成员在哺乳动物中,只有一个子集参与细胞凋亡(142年,164年]。还可以被隔离到上游和下游的酶,这通常不活跃(136年,164年]。通常还存在于细胞质中灭活细胞凋亡蛋白(IAP)的抑制剂(136年,141年]。激活p53等还存在上游发生凋亡诱导信号,这种药被证明能激活后还存在顺铂。下游还被激活通过上游还存在解理的灭活prodomain生产成熟酶(136年]。
Caspase-8是一个紧密联系的上游成员domain-containing受体膜相关死亡。当配体如Fas配体或肿瘤坏死因子α受体结合,caspase-8招募了细胞,导致聚类和其他自体活动caspase-8分子(165年]。这随后导致激活下游还存在如caspases-3、6和7。尽管caspase-8检测在HC AG管理(166年,167年),它不扮演着一个关键角色,HC死亡,作为这个通路的抑制并不妨碍HC死亡或防止caspase-3激活(166年,168年,169年]。
Caspase-9是一个上游半胱天冬酶激活线粒体凋亡信号。这种途径是由线粒体细胞色素c的释放,然后结合细胞凋亡蛋白酶激活因子,dATP细胞质和procaspase-9 [164年,170年]。caspase-9这个绑定导致乳沟和激活,随后还存在劈开并激活下游,最终导致凋亡细胞死亡(图2)。激活caspase-9检测在耳蜗毛细胞和囊状的AG)治疗在体外(151年,166年,167年]。
Caspase-3凋亡程序执行的主要下游半胱天冬酶的乳沟蛋白质细胞生存所必需的,包括bcl - 2、脱氧核糖核酸酶的抑制剂和细胞骨架蛋白(图2)[171年- - - - - -174年]。发现这种酶激活导致HC ROS在AG)给药(150年,151年,166年,167年,175年]。
进一步凋亡毛细胞死亡后AG管理机制包括激活NF -κβ钙蛋白酶等以及calcium-dependent蛋白酶。抑制NF -κβ在鼠耳蜗外植体暴露在庆大霉素改变激活的比率在灭活pro-apoptotic c-Jun等因素和p38以及抗凋亡等因素的一种蛋白激酶(176年]。暴露小鼠耳蜗文化新霉素导致凋亡DNA碎片,可预防由calpain抑制剂(177年]。
总的来说,凋亡毛细胞死亡由于AG)接触是复杂和近年来增加我们对它的理解。一个简化模型的凋亡级联氨基糖苷类受损的头发细胞呈现在图2,但重要的是要指出,整个级联的许多组件,这些组件之间的交互仍知之甚少。这种复杂性部分反映在通路之间的串扰。死亡受体刺激,例如,也能够激活内在途径尽管主要参与外在途径(141年]。
4所示。努力保护毛细胞
增加耳毒性的细胞死亡的理解,提出了各种各样的治疗努力目标的各个步骤复杂的级联头发细胞死亡。这些策略包括细胞凋亡的抑制作用,中和活性氧,神经营养因子。详细概述的相关研究包括应用药物,剂量,结果是在一个表在每个分章。
4.1。抑制凋亡酶
透水半胱天冬酶抑制剂如z-Val-Ala-Asp (O加)ch2F-fluoromethyl酮(zVAD)对不同AGs应用在不同的物种。zVAD抑制活性部位的不可逆的结合还存在广泛的(167年]。半胱天冬酶抑制剂AG)赋予头发细胞损伤的保护,保护头发细胞形态以及功能在体外和在活的有机体内(167年,178年- - - - - -182年)(表1)。
代理商针对上游压力凋亡级联的激酶也阻止AG-induced头发细胞死亡。D-JNKI-1细胞是一个渗透肽结合物的所有三个亚型,从而阻止JNK-mediated凋亡转录因子的激活c-Jun [156年]。MAP-JNK通路的抑制治疗前应用D-JNKI-1新霉素导致显著的保护毛细胞的损失在体外和听力损失在活的有机体内(161年]。其他物抑制剂,成功地阻止了AG)耳毒性CEP - 1347, CEP 11004, 17岁β雌二醇(152年,183年- - - - - -186年)(表1)。
针对bcl - 2家族的上游关键中介细胞凋亡也阻止AG-induced毛细胞的损失。超表达转基因老鼠的bcl - 2抗凋亡显著减少头发AG)照射后细胞听力损失和保存功能在体外和在活的有机体内(155年,187年]。接种小鼠耳蜗的腺病毒载体表达抗凋亡Bcl-Xl治疗前与卡那霉素也保护毛细胞和保存听力损失函数(188年)(表1)。
另一类压力激发了蛋白质热休克蛋白家族(休克),强调细胞调节的多个器官系统。休克蛋白不仅可以防止通过促进适当的折叠的新生或变性蛋白质聚合多肽(189年),但也抑制细胞凋亡。HSP表达诱导培养老鼠小囊导致upregulation HSP - 70, HSP - 90, HSP-27 [190年]。超表达转基因老鼠的hsp - 70显著保护毛细胞损失新霉素治疗在体外,也大大防止听力损失和头发细胞死亡在老鼠身上注射了卡那霉素的14天(191年,192年]。
应用抗凋亡剂提出了几个问题。保护抗凋亡药物主要是基于急性研究的结果。因此,治疗潜在的可持续性和安全性有待评估慢性暴露场景。有证据表明,保护半胱天冬酶抑制剂对内耳的影响短期内(167年]。考虑到AGs不代谢7,34,73年和留在毛细胞数月88年,194年),潜在的可持续方案可能需要长期治疗。不幸的是,与抗凋亡药物长期治疗有潜在的致癌风险,随着细胞凋亡的关键主要功能防止不受控制的细胞增殖(195年]。这种致癌风险,因此,禁止人类耳科学的患者的潜在应用。这种风险是否降低长期通过本地应用程序到内耳仍有待研究。抗凋亡因子的治疗应用拯救毛细胞AG)暴露后没有被报道,但进一步转化的兴趣。
4.2。中和活性氧
氨基糖甙类和铁形成复合物,从而促进活性氧的形成(122年]。芬顿反应涉及的竞争阻碍铁螯合剂,因此,是一种合理的方法从一开始就避免氧化损伤。因此,努力旨在预防AG-induced毛细胞死亡主要集中在铁。管理铁螯合剂去铁胺和2,3-dihydroxybenzoate之前AG暴露显著减毒听阈变化和保护头发细胞损失在活的有机体内(196年- - - - - -198年]。
Acetylsalicylate (ASA)是另一个铁螯合剂与额外的直接的抗氧化性能。ASA防止乳沟PKCζ,NF的主要监管机构κβ被暴露在激活阿米卡星(199年]。从gentamicin-induced ASA系统性管理有效地保护豚鼠听力损失(200年]。经常ASA long-approved和处方药物,应用在人类患者是合乎逻辑的下一步。在随机、双盲安慰剂对照研究中,ASA显著保护人类患者耳毒性的损坏不影响庆大霉素的抗菌功效201年- - - - - -203年]。然而,ASA本身毒性和潜在的导致耳鸣,眩晕、听力损失(204年]。虽然这些症状是可逆的(204年],AGs留在毛细胞数月[88年,194年和耳毒性的损害可能发生多年之后81年]。因此慢性ASA治疗显得必要和两耳毒性的影响,AGs和ASA,需要长期评估。在这种背景下,最近的研究发现了一种降低听觉神经元活动的长期治疗(205年]。进一步的问题是,AGs经常规定儿童和新生儿。然而,亚撒是严格禁忌在儿童与雷氏症候群,这通常是一种非常严重的、致命的疾病主要影响大脑和肝脏(206年- - - - - -208年]。
防治(NAC)是另一种药物常用于病人。旁边的黏液溶解的影响,南京也是一个已知的抗氧化剂。短期文化豚鼠耳蜗,AG)不到30%的基底OHC生存但90%的顶端OHC幸存下来。这个观察与低水平的内在抗氧化剂谷胱甘肽在基底上凸轮轴。然而,生存显著提高了基底OHC cotreatment NAC以及谷胱甘肽和水杨酸(209年]。在血液透析病人庆大霉素治疗菌血症,NAC导致的应用大大减少高频听阈变化相比,对照组仅接受庆大霉素。NAC治疗停止后持续了一个星期的庆大霉素治疗和保护作用持续六周后(210年]。ASA相比,南汽不展示内在的耳毒性的副作用。
无数的其他代理与已知的抗氧化能力检测保护和治疗AG)耳毒性。这些药物主要是抗氧化剂如D-Methionine (D-Met) [211年- - - - - -213年),α-酸(αla) [214年)、维生素等α生育酚(维生素E) [215年- - - - - -217年)和维生素C (218年)以及中药银杏叶提取物(219年和丹参220年]。荷尔蒙褪黑激素,通常由松果腺分泌,也有抗氧化能力,成功防止AG耳毒性(175年,221年- - - - - -223年]。另一种保护策略对AG耳毒性的upregulation内在抗氧化机制,如超氧化物歧化酶(SOD) (209年,224年,225年)(表2)。
总的来说,抗氧化剂AGs减弱毒性损害。然而,大多数的抗氧化剂没有展示完整的保护从AG)耳毒性(211年- - - - - -213年,215年- - - - - -217年,227年,229年)和长期治疗效果仍有待研究。
4.3。另类Otoprotective策略
存在大量的替代方法来防止AG)耳毒性。一个有趣的方法是温和接触耳毒性的刺激与意图增加内在的耳朵内的抗氧化机制。暴露于低剂量的阿米卡星、庆大霉素连续30天,高剂量治疗10到12天导致形态学和功能更少的头发细胞损伤(230年,231年)(表3)。然而,这熊的不良风险增加细菌的耐药性,从而破坏了AG)应用程序的主要抗菌的目的。轻微的噪音也保护庆大霉素耳毒性的沙鼠(232年)(表3)。这个不允许立即应用AG)在治疗剂量,适用性在人类患者出现困难。
其他的研究成功目标保护听觉神经(门冬氨酸受体233年,234年]。然而,NMDA受体拮抗剂dizocilpine艾芬地尔作为马来酸和酒石酸盐存在,它携带内在金属螯合性能(235年]。他们的车辆,二甲亚砜(DMSO),也可以作为游离基清除剂(236年]。因此,巴西的结果和同事(233年,234年)是由沙和沙赫特(挑战237年]。尽管如此,NMDA拮抗剂受体传入听觉神经纤维的相互作用[238年]。因此,针对听觉神经似乎合理的AGs与某些神经突触。AGs会加重重症肌无力,导致术后呼吸抑制(建议直接神经肌肉阻断剂239年- - - - - -242年)(表3)。Presynaptically AGs干扰钙内化必不可少的乙酰胆碱释放(243年]。在突触后级,链霉素直接阻断乙酰胆碱受体为主,而新霉素影响的离子通道开放概率的乙酰胆碱受体(244年]。在大鼠和小鼠耳蜗文化中,荧光标记的庆大霉素积累在传入听觉神经纤维除了毛细胞(245年]。
这直接与听觉神经的交互也可能解释神经营养生长因子治疗效果。睫状神经营养因子(CDNF) glial-cell-line-derived神经营养因子(GDNF),脑源性神经营养因子(BDNF),生成3 (NT-3)展示了部分对AG)耳毒性保护作用[213年,246年- - - - - -250年)(表3)。神经营养生长因子在预防AG)耳毒性的贡献表明听觉神经的参与。然而,有证据表明,短期内神经营养生长因子的影响。BDNF(62.5的本地应用程序μ0.25 g / mL,μL / h / 28 d)豚鼠暴露在卡那霉素(400毫克/公斤,单剂量,南卡罗来纳州。)和呋喃苯胺酸(100毫克/公斤,单剂量注射)演示了初始防止耳毒性。停止治疗,然而,导致加速神经元变性和另一个14 d后,BDNF-treated听觉神经元的生存没有不同于耳聋,未经治疗的对照组(251年]。
依他尼酸(EA)是一种利尿剂,增加AG耳毒性当同时接种(252年]。与应用程序的延迟co-treatment EA 12 - 18小时在豚鼠注射庆大霉素后导致显著保护头发细胞的功能和形态253年]。作者认为EA扰乱blood-labyrinth障碍,从而创建一个梯度推进流出的AG内耳液回血液。然而,保护作用与时间有关,无法找到当EA注入20 AG(后人力资源253年]。此外,同时AG)和EA单一治疗后导致毒性损伤的患者(254年),从而排除EA的治疗选择。
总的来说,预防凋亡毛细胞死亡后AG暴露目标有效地在不同层次。直接抑制凋亡级联导致毛细胞的功能和形态保存。中和自由基的抗氧化剂防止激活凋亡酶。此外,门冬氨酸受体拮抗剂的应用,神经营养生长因子,和声音调节阻止耳毒性的头发细胞损伤。然而,这些保护的结果主要是基于急性研究和治疗潜在的可持续性和安全性有待评估慢性暴露场景或临床试验。
5。保护头发细胞的潜在目标
根据最近的洞察力和增加理解AG)耳毒性的机制,新的和更有效的目标可能会显示在不久的将来。这些目标网站涉及线粒体核糖体rna以及AG)进入内耳毛细胞的液体和。考虑的单向阀功能满足通道进入毛细胞(AG)的网站92年,94年),AG)的长期持久性毛细胞带来了另一个障碍克服(194年]。因此,避免AG)进入头发细胞可能是有前途的。遇到的水平通道,存在至少两种可能的防止AG)条目。第一个是一个可逆的块相遇的通道。听力需要去极化的过程中通过了渠道内毛细胞(101年,260年,261年]。遇到了通道的阻塞会防止头发细胞去极化,因此暂停听力功能。因此,遇到通道块必须是暂时的。遇到通道阻滞剂成功地通过了测试在体外(104年]。但是他们的在活的有机体内效果在很大程度上是未知的。第二可能防止AG)条目通过满足渠道涉及空间修改AGs的化学结构。从电生理测量,最窄的部分通道孔隙被估计为1.25 nm (104年]。当双氢链霉素能够挡住了通道(92年),见过通道的尺寸的差异和某些AGs似乎很小。因此,扩大AG)直径的绑定惰性分子网站无关的抗菌活性出现一个有前途的战略禁止通过AGs通过满足渠道毛细胞。通过细菌膜的自我推销,取决于相对正电荷的AG) (42- - - - - -47,262年- - - - - -264年),预期增加的大小不会影响细菌吸收的AG)只要新AG)分子的极性和费用是相同的。然而,干扰抗菌活性由于sterical损伤细菌核糖体的结合需要测试。
另一个目标在于阻止AG)进入内耳液体。AGs进入内耳的液体通过纹vascularis [87年]。阻塞AG)的通过需要标识blood-labyrinth中的传输机制的障碍。
AGs常用抗生素有限的应用程序由于其副作用。直到AG)耳毒性的问题已经解决了,是至关重要的在处方明智的AGs定义临床适应症。此外,重要的是为临床医生记得基因突变引起毒性损伤的敏感性。然而,目前不加区别的基因筛查是不划算的。相反,一个彻底的历史关于抗生素毒性症状从病人和他们的家庭可以帮助评估个体风险。独立于基因突变,病人应该接受一个基线听力测试包括超高频率之前AG)政府允许早期和明确的评估潜在的毒性损伤。
确认
m·e·胡特是由瑞士国家科学基金会(奖学金对未来研究人员;PBSKP3_130635/1)。a·j·里奇和a·g·陈是由美国国立卫生研究院,NIDCD RO1 DC003896,一下R21 DC012183, K08 DC011043,通过斯坦福星火计划和内部资金。