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编号:10265094
卡那霉素耳中毒后豚鼠耳蜗热休克蛋白的表达
http://www.100md.com 《听力学及言语疾病杂志》 2000年第2期
     作者:陶泽璋 肖伯奎 刘剑锋 曲秋懿

    单位:陶泽璋(湖北医科大学附一医院耳鼻咽喉-头颈外科 武汉 430060);肖伯奎(湖北医科大学附一医院耳鼻咽喉-头颈外科 武汉 430060);刘剑锋(湖北医科大学附一医院耳鼻咽喉-头颈外科 武汉 430060)曲秋懿(湖北医科大学附一医院耳鼻咽喉-头颈外科 武汉 430060)

    关键词:卡那霉素;耳毒性;热休克蛋白;免疫组织化学

    听力学及言语疾病杂志000204 【摘要】 目的 观察卡那霉素对热休克蛋白70(HSP70)在豚鼠耳蜗中表达的影响。方法 取听力正常豚鼠随机分为实验组和对照组各5只,分别给予250 mg.kg-1.d-1卡那霉素和生理盐水肌注,10天后处死。左耳铺片,右耳石蜡包埋切片。用免疫组织化学方法检测各组石蜡切片HSP70表达情况,通过计算机图像分析系统分析HSP70表达强度。结果 对照组中Corti器、血管纹、螺旋韧带、内螺旋缘、螺旋神经节HSP70表达呈弱阳性;耳蜗铺片显示内,外毛细胞正常。实验组中Corti器、血管纹、螺旋韧带、内螺旋缘HSP70表达呈强阳性,而在螺旋神经节呈弱阳性;耳蜗铺片显示外毛细胞大部分缺损。结论 卡那霉素能够诱导HSP70在豚鼠耳蜗中表达。
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    【中图分类号】 R764.5 【文献标识码】A

    【文章编号】 1006-7299(2000)02-0074-03

    Expression of Heat Shock Protein 70 in Guinea Pigs Cochlea with Kanamycin Ototoxicity

    Tao Zezhang,Xiao Baikui,Liu Jianfeng,et al.

    (Department of Otolaryngology-Head & Neck Surgery,The First

    Affiliated Hospital,Hubei Medical University,Wuhan, 430060)
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    【Abstract】 Objective To study the effects of Kanamycin on the expression of HSP70 in guinea pigs cochlea.Methods The animals were divided into two groups, five animals each.Experiment group and control group were subjected to administration of Kanamycin,im,250 mg.kg-1.d-1,and saline respectively.After successive 10 days,all animals were sacrificed.Left cochlea and right cochlea were taken for cochlea preparation and cochlea section respectively.The expression of HSP70 was detected by immunohistochemistry and relative staining densities were quantified with a light microscope image analysis system.Results HSP70 was present in the control group at a lower level,including Cortis organ,stria vascularis,medial spiral limbus,spiral ganglion cells; cochlear preparation indicated that the outer and inner hair cells were normal.The levels of HSP70 immunoreactivity in the guinea pig cochlea of experimental animals were high,including Cortis organ,stria vascularis,medial spiral limbus,except for the spiral ganglion cells.Conclusion Kanamycin can induce the expression of HSP70 in guinea pig cochlea.
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    【Key words】 Kanamycin Ototoxicity Heat shock protein Immunohistochemistry

    热休克蛋白(heat shock protein,HSP)是生物细胞在受热或其它理化因素(细菌、病毒感染、缺氧、缺血、热等)应激后合成的应激蛋白,在大多数生物中,HSP70是含量最多的热休克蛋白家族,具有重要生理功能。在耳科领域内,热休克蛋白,尤其是HSP70家族,也引起了诸多学者关注。但氨基糖甙类药物耳中毒后HSP70表达的研究国内外尚未见报道,本文通过卡那霉素耳中毒后豚鼠耳蜗中HSP70的表达的检测,初步探讨其在耳毒性药物豚鼠耳蜗损伤中的意义。

    1 材料及方法

    1.1 实验动物 耳廓反射灵敏的健康杂色豚鼠10只,体重250~450克,雌雄不拘。随机分成二组,每组5只;实验组:卡那霉素(武汉滨湖制药厂生产,批号9803111)250 mg.kg-1.d-1,肌肉注射,连续10天;对照组:生理盐水等量肌肉注射,连续10天。动物实验期间每天测体重以调整药量。用药前及用药后第11天检测ABR。第11天处死豚鼠。左耳做耳蜗铺片,右耳做耳蜗切片,HE染色,HSP70免疫组织化学检测。
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    1.2 ABR阈值检测 1%戊巴比妥钠(40 mg/kg)腹腔注射麻醉,在隔声静电屏蔽室内用MEM-3202型(日本光电公司生产)诱发电位仪行双侧ABR测试。短声刺激,刺激率为20次/秒,扫描时间10 ms,带通滤波100~3 000 Hz,声输出范围0~100 dB nHL。针型记录电极置于头项正中,对侧外耳道后壁为参考极,鼻尖为地极。

    1.3 耳蜗铺片标本制备 各组豚鼠麻醉状态下行第二次ABR检测后,快速断头处死,取左侧听泡,开放卵圆窗和圆窗,从蜗尖灌注新鲜配制的0.5%硝酸银溶液2~3次,用10%福尔马林溶液灌注并固定于该溶液中,自然光下曝光2~3小时,解剖显微镜下剥离耳蜗,取全程基底膜,分回封片,光镜下观察,摄片。

    1.4 耳蜗切片标本制备 取实验组和对照组右侧听泡,10%福尔马林液固定24小时,10%乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)脱钙一周(25℃)。石蜡包埋切片,行HE染色和HSP70免疫组织化学检测。
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    1.5 HSP70免疫组织化学检测 HSP70免疫组化检测试剂盒由福州迈新生物技术开发公司提供。石蜡切片脱蜡至水,磷酸盐缓冲液(PBS)洗3次,过氧化物酶阻断,室温孵育10分钟,PBS洗3次,滴加非免疫性动物血清,室温孵育5分钟,滴加一抗,室温孵育60分钟,PBS洗3次。滴加二抗,室温孵育10分钟,滴加链霉素亲和素过氧化物酶溶液,室温孵育10分钟,PBS洗3次,DAB显色,脱水,透明,封片,显微镜下观察,摄片。

    1.6 图像处理 取实验组、对照组右侧耳蜗,在每一耳蜗切片中随机抽取二张近中轴切片做图像分析。用同济医科大学研制的HPIAS-1000高清晰度彩色病理图像免疫组织化学测量系统,在同等条件下(背底200)测量螺旋缘、Corti器和螺旋神经节三个部位细胞光密度。在每组切片中随机选择400个受检细胞做统计学处理,计算各组平均光密度值。

    1.7 统计分析 SPSS 8.0进行t检验。

, 百拇医药     2 结果

    2.1 ABR阈值检测 实验组和对照组ABR结果如表1,实验组用药前后ABR阈值有显著差异,对照组基本不变。实验组听力损失为16.87±5.03 dB,对照组为2.50±2.67 dB(±s)。

    表1 两组用药前后ABR阈值(±s,dB nHL) 分组

    耳数

    用药前

    用药后

    P值

    实验组
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    对照组

    10

    10

    7.50±4.63

    6.25±5.18

    24.38±3.20

    8.12±7.91

    <0.01

    >0.05

    2.2 耳蜗铺片和耳蜗切片所见

    耳蜗铺片显示:实验组内毛细胞部分结构紊乱,外毛细胞部分硝酸银浓染,纤毛部分消失,结构不清。外毛细胞损伤主要在底周,部分损伤在第二周,且多为OHC1和OHC2。对照组内外毛细胞基本正常。耳蜗切片HE染色显示:实验组内毛细胞正常,外毛细胞变性坏死,血管纹肿胀,血管扩张;螺旋神经节细胞部分坏死,核萎缩。
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    2.3 HSP70免疫组织化学检测结果

    实验组Corti器、前庭膜、血管纹、螺旋韧带、内螺旋缘呈强阳性,螺旋神经节细胞呈弱阳性(图1)。对照组Corti器、血管纹、螺旋韧带、螺旋缘呈弱阳性(图2)。实验组平均光密度值为0.254±0.102,对照组平均光密度值为0.165±0.056,两组比较有显著性差异(P<0.05)。

    图1 实验组Corti器、血管纹、螺旋韧带、内螺旋缘、前庭膜呈强阳性

    图2 对照组Corti器、血管纹、螺旋韧带、内螺旋缘、前庭膜呈弱阳性

    3 讨论
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    HSP70是热休克蛋白家族的主要成员之一,具有高度保守性。目前认为HSP70主要功能有:(1)重新与具有不同功能的各种蛋白质在细胞中形成复合体,并通过其形成和解离而参与有关蛋白的折叠,亚基的组成,胞内运输和降解,从而调节靶蛋白活性和功能,但不参予蛋白的形成,即“分子伴侣”的防护作用;(2)细胞内防护自卫,避免出现细胞早熟和无意义反应,抗理化因素及反应性过氧化物的损伤,维持细胞生物活性;(3)双重性,有自身抗原和特异抗原,能引起感染免疫及肿瘤防护,又能诱发多种自身免疫病和感染症[1]

    虽然在应激情况下,HSP70合成增加,但许多研究表明HSP70在正常细胞中也有表达。Neely等[2]发现在正常非应激豚鼠耳蜗内的Claudius细胞、螺旋缘的牙间细胞、Corti器的pillar细胞、Hensen细胞和Deiter细胞均存在HSP70表达,免疫组织化学染色很淡。但Dechesne[3]等研究证实正常非应激下大鼠耳蜗中无HSP70的表达,提示HSP70的表达存在种属差异。我们研究显示对照组耳蜗的Corti器、血管纹、螺旋韧带、内螺旋缘、螺旋神经节细胞呈弱表达。可见在正常非应激状态的豚鼠内耳细胞存在水平很低的HSP70家族成员的表达。HSP70在正常豚鼠耳蜗的表达说明它作为分子伴侣在细胞的正常代谢活动中起到重要作用,特别是它能在机体受损伤刺激后尚未合成新的HSP70前起到保护作用。
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    许多学者观察了各种应激状态(细菌感染、缺血、高热、过度声刺激)下的内耳细胞HSP70家族的表达。Egusa等[4]发现中耳注射肺炎球菌造成急性中耳炎模型的豚鼠中耳粘膜上有大量HSP70表达。Dechesne[3]研究了高热应激后大鼠耳蜗内HSP70的表达。证实应激后,大鼠耳蜗的神经节细胞、雪旺细胞、螺旋韧带和血管纹及牙间细胞内HSP70均有较强的表达。Thompson[5]研究热应激后的豚鼠耳蜗的牙间细胞表达明显增高”。Lim等[6]证实高强度的声刺激可以诱导HSP70在大鼠耳蜗的外毛细胞、血管纹和少许内毛细胞表达,支持细胞及螺旋神经节细胞无表达。Mayers[7]研究了一过性缺血后大鼠耳蜗中HSP70的表达,HSP70大量表达于外毛细胞,血管纹呈弱表达,支持细胞、内毛细胞和螺旋神经节细胞没有表达。目前研究还表明HSP70与自身免疫性内耳病发病密切相关[8,9]。目前国内外尚未见到耳毒性药物诱导HSP70表达的报道。本研究中,实验组豚鼠HSP70在豚鼠耳蜗Corti器、血管纹、螺旋韧带、内螺旋缘细胞呈强阳性表达,螺旋神经节细胞呈弱表达。而对照组在上述部位仅为弱表达。
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    HSP70在应激下对细胞具有保护作用,但其保护机制尚不明确。Barbe等[10]研究发现高热诱导的HSP70可以保护强光对视网膜的损害。在中枢神经系统,特定的神经区在缺血损伤后恢复能力与HSP的表达正相关[11]。高热预先处理的动物,诱导心脏产生的HSP能够降低缺血对心肌的损伤[12]。Hirakawa等[13]报道了一种抗溃疡药能够快速诱导HSP70的表达从而保护酒精对胃粘膜细胞的损伤。Thompson等[5]在高热下诱导HSP70在豚鼠耳蜗牙间细胞的大量表达,并推测HSP70对耳蜗有保护作用。但目前尚未见到HSP70对耳蜗保护作用的直接报道。

    氨基糖甙类药物对末梢听器感觉毛细胞损害及继发性神经纤维退化是主要病理变化;首先受损的是外毛细胞(OHC),OHC受损始于底周,渐向顶周扩展,各周OHC中,以OHC1最易损坏,OHC2次之,OHC3损坏最轻;内毛细胞(IHC)受损晚于OHC,且始于顶周,渐向底周扩展,最后累及内外柱细胞和支持细胞。另外卡那霉素可损害螺旋韧带、血管纹、前庭膜、螺旋突和外沟的毛细胞周围组织[14]。我们研究结果与上述报道基本符合。
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    本实验显示,卡那霉素耳中毒后豚鼠耳蜗HSP70表达增强,这种增强是其拮抗耳毒性药物作用,还是增强毒性作用尚需进一步研究。

    作者简介:陶泽璋(1954-),男,湖北人,教授,主要从要耳科及鼻科学研究。

    参考文献

    1,叶天星.热休克/应激蛋白的特性及生理与免疫病理作用(综述)[J].国外医学耳鼻咽喉科学分册,1993,4:169.

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    3,Dechesne CJ,Kim HN,Thaddeus S,et al.Expression of heat shock protein,HSP72 ,in the guinea pig and rat cochlea after hyperthermia:immunochemical and in situ hybridization analysis[J].Hear Res,1992,59:195.
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    5,Thompson AM,Neely JG.Induction of heat shock protein in interdental cells by hyperthermia[J].Otolargngol Head Neck Surg,1992,107:769.

    6,Lim HH,Jenkins OH,Myers MW,et al.Detection of HSP72 synthesis after acoustic overstimulation in rat cochlea[J].Hear Res,1993,69:146.

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    12,Karmazyn,masler K,Currie RW.Acquisition and decay of heat shock-enhanced postischemic ventricular recovery[J].Am J physiol,1990,259:H 422.

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    14,Chioclo AA,Allert Pw.Experiment,clinical and preventive aspects of ototoxicity[J].Eur Arch Otorhinolaryngol,1994,251:375.

    1999-07-03收稿

    2000-01-25修回, http://www.100md.com