《Scientific Reports》：Nrf2 deficiency enhances oxidative stress and promotes susceptibility to tinnitus in mice
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耳鳴是常見且令人困擾的癥狀，目前缺乏有效藥物治療。研究人員以小鼠為模型，開展噪聲誘導耳鳴的研究。結果發現 Nrf2 基因缺陷增加小鼠對耳鳴易感性，該研究為耳鳴防治提供新靶點，意義重大。
耳鳴，這個看似不起眼卻十分惱人的癥狀，如同一只在耳邊嗡嗡作響的蒼蠅，時刻侵擾著人們的生活。據統計，全球約 14.4% 的成年人飽受耳鳴困擾，人數高達 749 million。它不僅會導致睡眠障礙、情緒失調、焦慮和抑郁，嚴重影響生活質量，甚至在極端情況下還可能引發自殺念頭和行為。盡管過去二十年在耳鳴研究和治療方面取得了一些進展，但耳鳴發病和持續的具體機制及神經模式依舊是個謎。目前，噪聲暴露和后天性聽力損失被認為是耳鳴的重要風險因素，但耳鳴與聽力損失之間的關系并不總是緊密相關，部分耳鳴患者純音聽力閾值正常，這背后的原因尚不清楚。而且，現有的耳鳴研究模型存在局限性，從單側耳聾模型得出的結論是否適用于正常雙耳聽力的情況也不明確。在這樣的背景下，探索耳鳴的發病機制迫在眉睫，這對于開發有效的治療方法至關重要。
為了揭開耳鳴的神秘面紗，華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院等機構的研究人員展開了深入研究。他們通過構建噪聲誘導的耳鳴小鼠模型，并運用多種實驗技術進行研究，最終發現 Nrf2 基因缺陷會增加小鼠對噪聲誘導耳鳴的易感性，揭示了氧化應激在耳鳴發病機制中的重要作用，為耳鳴的防治提供了新的潛在靶點，這一研究成果發表在《Scientific Reports》上。
研究人員主要運用了以下幾種關鍵技術方法：一是行為學測試，采用間隙檢測 / 驚嚇反射前脈沖抑制（GPIAS）測試評估小鼠耳鳴相關行為；二是代謝組學分析，收集小鼠聽覺皮層組織進行靶向代謝組學分析，探究代謝變化和分子特征，同時對糞便樣本進行非靶向代謝組學分析；三是 16S rRNA 基因測序，分析小鼠腸道菌群組成；四是免疫熒光染色，觀察小鼠聽覺皮層中微膠質細胞形態；五是測量 GSH 水平和定量 RT-PCR，檢測相關基因表達。
下面來看具體的研究結果：
- 噪聲誘導耳鳴模型的構建與驗證：研究人員通過初步實驗確定，讓麻醉的 C57BL/6J 小鼠雙耳暴露于 8 kHz、100 dB 聲壓級（SPL）的窄帶噪聲 60 分鐘，隨后在隔音室靜置 2 小時，可成功構建耳鳴模型。經檢測，噪聲暴露后小鼠聽力閾值無顯著變化，但間隙檢測比率在暴露后 1 - 7 天顯著升高，表明小鼠出現耳鳴行為，14 天后部分小鼠耳鳴癥狀有所減輕。
- 氧化應激和氧化還原相關通路在耳鳴小鼠聽覺皮層中顯著富集：對出現耳鳴行為的小鼠聽覺皮層進行代謝組學分析，主成分分析（PCA）顯示耳鳴組和對照組代謝譜明顯不同。在耳鳴組中鑒定出 34 種差異代謝物，其中多種與氧化應激和氧化還原反應相關。通路富集分析發現，耳鳴組與多種氧化應激相關通路顯著關聯，且耳鳴小鼠聽覺皮層中還原型谷胱甘肽（GSH）、總 GSH 水平及 GSH / 氧化型谷胱甘肽（GSSG）比值顯著升高，表明抗氧化能力增強。
- 氧化應激反應轉錄因子 Nrf2 的缺乏不會誘導自發耳鳴或聽力損失：研究發現，Nrf2 基因敲除（Nrf2-KO）小鼠聽覺皮層中 GSH/GSSG 比值、GSH 和總 GSH 水平顯著降低，說明 Nrf2 對維持 GSH 水平和氧化還原平衡至關重要。對 Nrf2-KO 小鼠進行聽力學和行為學評估，結果顯示其與野生型（WT）小鼠在間隙檢測、PPI 和 ABR 閾值等方面無顯著差異，表明 Nrf2 缺乏不會導致小鼠出現自發耳鳴或聽力損失。
- Nrf2 缺乏增加小鼠對噪聲誘導耳鳴樣行為的易感性：對 Nrf2-KO 小鼠和 WT 小鼠進行不同強度噪聲暴露實驗，結果表明，在較低強度（90 dB SPL）噪聲暴露下，Nrf2-KO 小鼠出現耳鳴樣行為的傾向更高；在較高強度（100 dB SPL）噪聲暴露下，Nrf2-KO 小鼠不僅出現耳鳴樣癥狀，還出現短暫聽力閾值變化。
- Nrf2 缺乏使小鼠易患噪聲誘導的聽覺皮層微膠質細胞去分支化：研究人員觀察噪聲暴露后小鼠聽覺皮層中微膠質細胞形態變化，發現 90 dB SPL 噪聲暴露下，Nrf2-KO 小鼠在 5 天后微膠質細胞出現顯著形態改變，14 天后部分細胞呈非分支或阿米巴樣；100 dB SPL 噪聲暴露下，Nrf2-KO 小鼠和 WT 小鼠微膠質細胞均在 5 天后出現激活跡象，且這些變化持續至少 14 天。
- Nrf2 基因敲除小鼠在噪聲暴露后聽覺皮層神經炎癥更明顯：噪聲暴露后，Nrf2-KO 小鼠聽覺皮層中 GSH、總 GSH 水平和 GSH/GSSG 比值顯著升高。同時，Nrf2-KO 小鼠中炎癥標志物 TNF-α、微膠質細胞激活標志物 CD86 和誘導型一氧化氮合酶（iNOS）表達顯著增加，且 Nrf2 下游的解毒酶表達也顯著增加，表明在 Nrf2 缺乏時，機體激活補償機制以維持細胞內穩態。
- Nrf2 缺乏相關的腸道菌群失調和腸道高代謝狀態可能增加小鼠對噪聲誘導耳鳴的易感性：對 Nrf2-KO 小鼠和 WT 小鼠糞便樣本分析發現，二者腸道菌群組成和生物標志物存在顯著差異。Nrf2-KO 小鼠中厚壁菌門豐度增加，擬桿菌門豐度降低，F/B 比值升高，且腸道菌群多樣性增加。KEGG 功能預測顯示，Nrf2-KO 小鼠代謝途徑和次級代謝產物生物合成受到顯著影響，糞便代謝組學分析表明其氧化應激和氧化還原相關通路以及神經退行性疾病相關通路上調，這些變化可能導致 Nrf2-KO 小鼠對噪聲誘導耳鳴的易感性增加。
研究結論和討論部分指出，該研究成功構建了無顯著聽力損失的耳鳴小鼠模型，證實了氧化應激與噪聲誘導耳鳴之間的直接聯系，強調了 Nrf2 和 GSH 在抵御噪聲誘導耳鳴中的保護作用。雖然目前尚未確定 Nrf2 基因多態性與噪聲誘導耳鳴易感性的關系，但研究結果為耳鳴的治療和預防提供了新方向，比如可以通過調節 Nrf2 的活性或改善腸道菌群來干預耳鳴。此外，該研究還發現不同耳鳴模型中 TNF-α 表達存在差異，提示未來需要進一步探索無聽力損失情況下耳鳴的生物標志物�？傊�，這項研究揭示了耳鳴發病的新機制，為后續耳鳴治療和預防策略的開發奠定了堅實基礎，具有重要的理論和實踐意義。
