鼓室局部给药后内耳药物代谢动力学研究进展

鼓室局部给药后内耳药物代谢动力学研究进展
戴艳红;佘万东
【摘要】近年来,经鼓室局部给药已经成为治疗多种内耳疾病的新方法之一,该技术的主要理论依据是：药物与圆窗膜接触后,可不经过血-迷路屏障,直接经圆窗膜渗透进入内耳,并获得较全身用药更高的内耳药物浓度和持续时间,且可直接作用于患耳,避免全身用药的副作用。

药物作用的靶组织包括：耳蜗、前庭的感觉毛细胞、传入神经纤维及支持细胞等。

尽管鼓室局部给药理论上有很大的潜力,但实践中尚有大量难题需要解决：药物到达内耳的具体部位、浓度和作用时间;不同的给药方式对药物在内耳的主要作用部位、作用时间的影响,及其对内耳药物浓度影响的程度和这种影响的根源等等。

【期刊名称】《听力学及言语疾病杂志》
【年(卷),期】2009(017)004
【总页数】3页(P395-397)
【作者】戴艳红;佘万东
【作者单位】南京大学医学院附属鼓楼医院耳鼻咽喉科,南京,210008;南京大学医学院附属鼓楼医院耳鼻咽喉科,南京,210008
【正文语种】中文
【中图分类】R696.1
近年来，经鼓室局部给药已经成为治疗多种内耳疾病的新方法之一，该技术的主要理论依据是：药物与圆窗膜接触后，可不经过血-迷路屏障，直接经圆窗膜渗透进
入内耳，并获得较全身用药更高的内耳药物浓度和持续时间［1～5］，且可直接作用于患耳，避免全身用药的副作用。

药物作用的靶组织包括：耳蜗、前庭的感觉毛细胞、传入神经纤维及支持细胞等。

尽管鼓室局部给药理论上有很大的潜力，但实践中尚有大量难题需要解决：药物到达内耳的具体部位、浓度和作用时间；不同的给药方式对药物在内耳的主要作用部位、作用时间的影响，及其对内耳药物浓度影响的程度和这种影响的根源等等。

这些尚未解决的问题使得目前临床应用的给药方法、选择的药物种类和剂量没有明确的标准，且报道的疗效差异很大，因此鼓室局部给药后的内耳药物代谢动力学（以下简称药动学）研究非常必要。

物质自圆窗膜渗透进入鼓阶主要是被动过程，渗透主要决定于圆窗膜的大小、几何形状和组织的通透性。

圆窗膜由3层结构构成，内、外层分别与内耳、中耳的黏膜相延续，中层为结缔组织。

其外层上皮细胞内含有丰富的线粒体、粗面内质网和比较发达的高尔基复合体，上皮表面有微绒毛；内层上皮细胞连接松散，基底膜不延续，可允许跨膜的物质转运。

动物实验证实，圆窗膜为一半透膜，但渗透是有选择性的，影响渗透性的因素还包括渗透分子的大小、浓度、电荷、圆窗膜的厚度和易化剂［6，7］。

此外，圆窗膜内侧鼓阶内液体压力的改变也可改变圆窗膜的膨胀程度［8］，对圆窗膜的渗透性产生一定的影响。

动物物种间的差异主要在于圆窗膜的厚度，啮齿动物的最薄，人的最厚。

人的圆窗膜厚度为70微米，不随年龄增长而改变。

内耳结构复杂，细胞外充满大量液体，鼓阶和前庭阶之间、各阶与外界（血液循环和中耳腔）之间均有多处部位相互交通。

正常情况下，未开放的内耳中的液体流动非常缓慢，可以忽略不计。

扩散和清除能力是决定圆窗膜给药后药物在内耳中分布的关键。

药物的分布过程主要是缓慢的被动扩散［9，10］，扩散系数决定于扩散粒子或分子的物理特性，其中分子量的大小起着主要的作用。

扩散可分为“辐射”（相对于蜗轴而言）和“纵向”两种［1］。

“辐射”是指同回各阶间的交通、各阶与血管系统间的交通。

前庭阶和鼓阶之间通过外侧壁的交通非常迅
速［11］，各阶与血液间经耳蜗外侧壁毛细血管床的内皮细胞，即“血-迷路屏障”进行交通。

“纵向”范围指各阶内的纵向扩散，鼓阶和前庭阶之间在蜗顶通过蜗孔的交通、前庭阶底部与前庭间的交通也属于纵向范围。

清除是药物通过外侧壁的毛细血管床和蜗轴清除出去的能力。

如果药物在内耳中的清除率高，则会很快到达扩散和清除的平衡状态，药物就难以扩散到蜗尖部；相反，如果药物在耳蜗中的清除率低，则会在耳蜗中扩散较长的距离。

到目前为止，国内对内耳液中的药物浓度作定量分析的研究有限［5，12～14］，国外报道［1～4，6，15～24］相对较多，其中Parnes［1］和Bachmann［3］应用相似的药物、浓度，作用于相同物种的动物，进行内耳药动学研究，结果外淋巴液中药物的最大浓度相差接近20倍。

Salt［25］分析这种偏差是外淋巴的取样和量化分析技术造成的：豚鼠整个耳蜗中所有的外淋巴液的总量少于 10 微升［26］，在以前报道的多个研究中［1～3，5，14，15］，为了获得药动学分析所需的液体量，抽取的标本量均接近甚至大于整个耳蜗外淋巴液含量，因为当从耳蜗底回的鼓阶中抽吸外淋巴液时，比如通过圆窗膜穿刺取样或耳蜗底回骨壁钻孔取样时，脑脊液经接近耳蜗基底回的耳蜗导水管进入鼓阶的外淋巴液中，稀释了外淋巴液；随着抽吸的液体量的增加，标本中也将含有更多的脑脊液，因此所抽取的液体将不能代表纯的外淋巴液。

在Parnes［1］的实验中，甚至多次应用此方
法采集了多个样本，且每次的样本量均超过耳蜗的液体总量，建立在这样的样本基础上的内耳药动学的评估易引起误解。

在一项较近的研究中［8］，应用离子标记物TMPA（trimethylphenylammonium），比较了自圆窗膜抽吸的样本中的标
记物的浓度和插入鼓阶的离子选择性电极测得的浓度，结果即使自圆窗膜只抽出1微升的样本量也含有20%的脑脊液；更大量的样本，如常用的10微升的样本量，则含有少于20%的外淋巴液和多于80%的脑脊液。

由此看出，一些药动学研究报道的样本中的药物浓度并没有准确地代表耳蜗外淋巴液中的药物浓度。

近两年来，华盛顿大学耳蜗液体模拟程序［17］（http：／／oto．wustl．edu
／cochlea／），越来越多地被用于内耳药物代谢的分析，此程序是一种多元模型，综合了内耳中溶质被动扩散的多个物理参数，具体有：①作为距离函数的各阶的横截面积；②圆窗膜的面积、圆窗膜与鼓阶的几何关系；③前庭的大小；④与分子大小和温度相关的药物的扩散率。

还可以综合一些未知的参数，包括①药物在中耳腔的清除；②药物在内耳的清除；③药物在内耳各部位之间的交换率；④药物通过圆窗膜的渗透率。

此外，还可以用于模拟分析多种检测方法，包括在鼓阶的不同点取样（与离子选择性微电极的监测结果进行比较）、反复多次取样、微量渗析法以及对抽吸标本时导致的内耳液体的流动也可以进行分析。

此模拟程序可用于解释不同的实验方法所得出的结果，分析其差异［1，3］：应用此模拟程序对Parnes的多次取样的结果进行详细分析后发现，鼓阶外淋巴液中的甲基泼尼松龙（methylprednisolone）的浓度是样本浓度的10倍多［18］，证实了自鼓阶基
底回抽吸的样本中的药物含量低估了实际外淋巴液中的药物含量。

为尽量减少取样及检测方法对研究结果的干扰，部分学者采用了不同的取样方法，如活体自蜗尖部钻孔提取外淋巴液，由于距离耳蜗导水管相对较远，可减少脑脊液的污染，提高结果的准确性［19］。

2006年，Mynatt［20］自耳蜗尖部连续取样，结合上述计算机模拟程序，分析了耳蜗鼓阶各部位的药物浓度，结果显示蜗尖部的连续的外淋巴样本可依次代表蜗尖至蜗底的外淋巴液，当样本中的药物浓度开始下降时表明样本中含有脑脊液。

此方法不仅可以减少取样时脑脊液的污染、获取最大量的外淋巴液样本，而且可以比较准确的评估鼓阶各部位的浓度梯度，可用于多种主要影响耳蜗功能的药物的内耳药动学研究。

另有报道［3］先将实验动物处死，取出颞骨后，再从耳蜗中抽取外淋巴液，由于外淋巴液抽出时并无脑脊液补充，因而不会发生脑脊液污染样本的现象。

微量渗析法，则是插入一个可渗透的探针至鼓阶，通过探针收集外淋巴液，重复分析自探针
流出的外淋巴液可得出内耳药物浓度随时间的变化，不受容积干扰。

应用这种方法，多种物质（包括庆大霉素和地塞米松）经局部给药后的时间浓度被研究过［4，22，27］。

虽然对于研究圆窗膜的渗透性这是很好的方法，但是测得的药物随时间的
变化过程也不能准确地代表药物在外淋巴液中的代谢过程。

因为药物自外淋巴渗析进入渗析管（这种方法的必须部分）是内耳药物的非生理性的清除过程，不可能代表内耳药物的生理性的清除，同样也低估了外淋巴液中的药物浓度和药物作用的持续时间。

目前仅有少量内耳药动学研究的样本取自人类外淋巴液：接受迷路切除术的梅尼埃病患者可经鼓室局部应用庆大霉素，手术时自前庭抽取外淋巴液［23］，或人工
耳蜗植入时［24］自圆窗膜抽取外淋巴液进行内耳药动学研究，这些资料对于内
耳药动学研究由动物推理至人类非常有价值。

虽然目前内耳药动学研究的结果差异较大，但鼓室局部给药可以在外淋巴液中获得比经口服和静脉给药更高的药物浓度［3，5，6］，相反血浆中则几乎检测不到有效的药物浓度，这一点已经达成共识，极大地增强了鼓室局部给药治疗内耳疾病的信心。

目前研究的热点是各种不同的鼓室局部给药方式、不同的药物对内耳中不同部位的内耳药动学不同参数的影响。

不同鼓室局部给药方式给药后糖皮质激素在耳蜗中的分布，是近年来内耳药动学研究的主流。

2006年，Plontke［17］自蜗尖部连续取样并结合计算机模拟程序，
对甲基泼尼松龙在耳蜗中的分布进行了动物实验研究，模拟临床常用的4种局部
给药方式对内耳中的药物分布的影响：①单次鼓膜穿刺中耳腔注射，药物与圆窗膜接触30分钟后，假设药物从中耳腔完全清除；②单次鼓膜穿刺中耳腔注射，药物与圆窗膜接触30分钟后，药物在中耳腔保持体积稳定，药物经圆窗膜进入鼓阶还是从内耳清除到中耳腔，依赖于两侧的药物浓度的差异，假设药物在中耳腔的清除半衰期为100分钟；③方法同2，但假设药物在中耳腔中不被清除；④使用植入
微泵持续灌注7天。

结果：内耳中药物的最大浓度（Cmax）、总剂量（AUC）依赖于药物在中耳腔保留的时间，保留时间越长则最大浓度和总剂量的绝对值越大；中耳腔不同的清除率对内耳中药物的浓度时间曲线产生显著的影响，中耳清除率越小内耳中药物的作用时间越长，相反中耳清除率越大，则内耳中药物的作用时间就越短；单次用药后鼓阶从底回到顶回的最大浓度梯度较大，随着给药时间的延长，耳蜗中药物最大浓度的梯度相对减小。

鼓室局部灌注庆大霉素治疗梅尼埃病时，前庭功能的抑制是关注的重点，药物在前庭外淋巴液中的含量相对比较一致；庆大霉素在前庭中的量及随时间的变化，符合药物自鼓阶基底回到前庭阶、前庭腔的辐射扩散过程［11］。

同时，避免损伤耳
蜗功能也不容忽视。

2007年Plontke［21］再次自蜗尖部连续取样研究了局部应用庆大霉素后耳蜗中的药物浓度，结果显示庆大霉素和甲基泼尼松龙一样，从蜗底到蜗尖存在巨大的浓度梯度，蜗底部庆大霉素的浓度是蜗尖部的4 000多倍。

结
合Wagner［28］观察到的鼓室局部应用庆大霉素后耳蜗底回外毛细胞的组织学
损伤程度明显严重于耳蜗顶回，可以断定鼓室局部用药后耳蜗内的药物分布存在浓度梯度。

且Plontke［21］的研究还发现浓度梯度在同种的不同动物个体之间也
存在差异，并分析可能与圆窗膜的渗透性和外淋巴液的流速有关。

如前所述，大量的研究已经证实鼓室局部给药后在外淋巴液中可以获得较全身用药更高的药物浓度和持续时间，但是感受声音和位置觉的Corti器和前庭终器，以及与免疫反应密切相关的内淋巴囊等均是沐浴在内淋巴液中，因此与外淋巴液相比，内淋巴液中的药物浓度应当更为重要。

早在1999年Parnes的实验［1］就发现，鼓室局部给药后在前庭阶和鼓阶中的药物浓度相似，而内淋巴液中的药物浓度则远远高于前庭阶和鼓阶，并认为药物在这三者间可以自由交通，且还存在某种主动机制使得药物在内淋巴液中能够进一步聚集，更有利于药物在内耳中发挥作用。

鼓室局部给药在临床应用后，其药物在内耳中的代谢不完全等同于动物实验结果，
因为不同物种动物内耳的阶长和容积均不同，这些差异会对内耳中的药动学产生影响［25］。

如果要在人类的前庭获得与内耳容积相对较小的实验动物相同的药物
浓度，那么人类的中耳和耳蜗基底回中的药物浓度必须要达到比实验动物相应位置更高的浓度［25］。

动物实验发现［17］，不同的鼓室局部给药方式，对于内耳中药物的最大浓度、
作用时间、浓度梯度以及总剂量有显著的影响，因此根据药物生理作用对上述不同因素的敏感性的不同、治疗目的的不同（主要是前庭毛细胞还是耳蜗毛细胞），选择不同的临床给药方式对于提高临床的治疗效果和避免副作用至关重要。

这一点在鼓室局部应用庆大霉素治疗梅尼埃病时显得尤其突出。

选择正确的给药方式，通过控制内耳中不同位置的药物浓度，发挥其前庭毒性同时避免或减少其耳蜗毒性，可达到控制眩晕的治疗目的，同时尽可能保存患者的实用听力。

另外，动物实验中还发现耳蜗中庆大霉素的浓度梯度存在个体差异［21］，也可以解释临床上其耳毒
性的个体差异，因此在治疗中密切观察患者的听觉功能不容忽视。

鼓室局部给药后的这种浓度梯度，还可以用于探索治疗其他的内耳疾病，如高频耳鸣、高频听力损失；相反，似乎也可以推测鼓室局部给药用于治疗中频到低频的听力损失可能疗效较差，有待于相关的基础研究和临床研究进一步证实。

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