Autophagy | 山东省耳鼻喉医院王海波教授团队最新成果—自噬对于听力的保护作用机制研究新突破

哺乳动物听觉系统的初级传入神经元-耳蜗螺旋神经节细胞 (spiral ganglion neuron, SGN) 损伤后难以修复、再生，由此导致的感音神经性耳聋目前尚不可治愈。并且目前临床上使用人工耳蜗植入治疗重度、极重度感音神经性聋，其植入效果也依赖于残留的SGN的数量和质量。因此，探寻保护SGN对抗损伤的因子和途径并阐明其相关保护机制，以期通过调控这些因子以保留和修复SGN的功能以及最终改善听力，对于感音神经性聋的防治具有重要的意义。

顺铂是临床普遍应用的广谱高效抗肿瘤药物，但其耳毒性不良反应可造成双侧、不可逆性的感音神经性耳聋，其作用的耳蜗靶点之一即为SGN；另一方面，耳毒性也是影响顺铂治疗乃至停药的重要因素。但是目前为止，顺铂损伤SGN的分子机制并未完全明确，临床上也无有效的治疗药物和策略。自噬是广泛存在于真核细胞内的一种自食(self-eating) 现象，在生物发育和维持机体稳态过程中发挥至关重要的作用。研究表明自噬可能在SGN发育中起关键作用，然而关于自噬在顺铂诱导的SGN损伤中的作用及其潜在分子调控机制尚不清楚。

近日，山东大学附属山东省耳鼻喉医院王海波教授团队与东南大学柴人杰教授合作在自噬领域专业期刊《Autophagy》上发表了题为“PRDX1 activates autophagy via the PTEN-AKT signaling pathway to protect against cisplatin-induced spiral ganglion neuron damage”的文章，阐明了自噬保护SGN免受顺铂损伤的作用，并揭示了PRDX1/PTEN/AKT级联信号通路调控SGN自噬从而发挥保护作用的分子机制。

研究人员首先发现顺铂损伤导致了SGN自噬增加，利用吉凯基因的LC3荧光双标腺病毒系统（Ad-mCherry-GFP-LC3，GCD0165968)监测自噬流（autophagy flux）的表达情况，发现与对照组相比，顺铂处理的SGN中黄色荧光点和红色荧光点的数量均显著增加(图1F)，提示顺铂处理后SGN中的自噬体和自噬溶酶体均显著增加，同时bafilomycin A1的处理结果等联合证明顺铂损伤的SGN中自噬流被激活。

图1. 顺铂损伤激活SGN中自噬流

随后研究人员在体内和体外的小鼠耳蜗SGN顺铂损伤后，使用自噬激动剂或抑制剂以分别增强或抑制SGN自噬，从正反两方面证实了自噬对于顺铂损伤SGN起到神经保护作用，而不是作为诱导SGN凋亡的因素加剧了SGN死亡 （图2）。此外，抗氧化剂NAC的挽救实验证明自噬通过减轻顺铂导致的SGN氧化应激反应介导其保护SGN和改善听力的作用。

图2. 自噬抑制了顺铂损伤导致的SGN凋亡并促进SGN存活

研究人员进一步检测并阐明了抗氧化酶PRDX1在顺铂损伤的SGN中调控自噬并发挥神经保护作用的机制：通过小分子药物或腺相关病毒上调PRDX1可以增强SGN自噬，从而减轻了SGN中氧化应激反应，抑制了SGN凋亡，而使用prdx1敲除鼠则表明，当SGN中敲除prdx1基因后细胞自噬也相应抑制，从而加剧了顺铂导致的SGN的损伤。此外，本文研究证明临床药物ebselen作为2-Cys-PRDX类似物，可以对顺铂损伤SGN发挥保护作用，其机制与激活SGN自噬相关，提示其可能是一种潜在的治疗耳毒性药物导致耳聋的药物（图3）。

图3. Ebselen和过表达PRDX1可通过激活细胞自噬抑制顺铂诱导的SGN中ROS积累和凋亡，并减少了SGN丢失

最后，研究人员阐明了PRDX1通过调控SGN中的PTEN/AKT信号通路激活SGN自噬，实现其保护SGN免受顺铂损伤和修复听力的作用机制（图4）。

图4. PRDX1调控PTEN/AKT信号通路激活顺铂处理后的SGN自噬。

综上所述，本研究系统阐明了自噬对顺铂损伤SGN的保护作用以及自噬降低SGN内活性氧水平发挥神经元保护作用的机制，证实了PRDX1/PTEN/AKT级联信号通路激活SGN自噬发挥保护左右的分子调控途径（图5）。该研究为临床上通过靶向调控自噬及PRDX1/PTEN/AKT级联信号通路以探寻治疗药物性聋的潜在策略，提供了理论依据和实验基础。

图5. PRDX1/PTEN/AKT级联信号通路诱导自噬从而保护SGN免于顺铂损伤的分子机制示意图

该研究中使用Ad-mCherry-GFP-LC3腺病毒双荧光融合蛋白，由吉凯基因提供，实现高效细胞感染并有效监测细胞中自噬流的水平。

山东大学附属山东省耳鼻喉医院王海波教授、韩月臣教授，东南大学柴人杰教授为该论文共同通讯作者，山东大学附属山东省耳鼻喉医院刘闻闻、徐磊为论文共同第一作者。研究由国家自然科学基金面上项目、山东省泰山学者工程等项目资助。