揭示噪声性听力损失新机制：耳蜗毛细胞氧化应激诱导的Oxeiptosis调节性细胞死亡

《Neuroscience Bulletin》：Unveiling a Novel Mechanism in Noise-Induced Hearing Loss: Oxeiptosis-Mediated Regulated Cell Death of Cochlear Hair Cell

本研究报告了一项突破性发现：噪声暴露可通过氧化应激（Reactive Oxygen Species, ROS）诱导耳蜗毛细胞发生一种名为Oxeiptosis（氧化性凋亡）的新型调节性细胞死亡（Regulated Cell Death, RCD），其关键通路涉及KEAP1-PGAM5-AIFM1。研究人员通过细胞与动物模型证实，抑制PGAM5磷酸酶活性可有效减轻该死亡途径，部分缓解听力损失，为目前缺乏有效疗法的噪声性听力损失（NIHL）提供了全新的治疗靶点与策略。

　　

在充满各种声响的现代世界中，噪声已成为威胁听力健康的主要“隐形杀手”之一。由高强度噪声暴露引起的噪声性听力损失（Noise-Induced Hearing Loss， NIHL）是最常见的感音神经性听力损失类型，不仅导致听力阈值升高、言语识别困难，还常常伴随耳鸣、听觉过敏等症状，严重影响患者的生活质量。更令人担忧的是，目前临床上缺乏能够有效逆转或阻止其进展的治疗手段。长期以来，科学家们认为耳蜗内感受声音的关键细胞——毛细胞的死亡是NIHL的主要病理基础，而由噪声引发的过量活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）积累导致的氧化应激损伤，则是驱动细胞死亡的典型机制。已知的细胞死亡方式，如凋亡（Apoptosis）、坏死性凋亡（Necroptosis）和铁死亡（Ferroptosis）都被证实参与了NIHL的过程。然而，一个悬而未决的问题是：在强烈的氧化应激下，毛细胞是否还存在其他未知的“死亡程序”？

最近，一种全新的、由ROS诱导的调节性细胞死亡方式——Oxeiptosis（氧化性凋亡）进入了科学家们的视野。它是一种不依赖于半胱天冬酶（caspase-independent）、但形态类似凋亡的细胞死亡途径，其核心分子包括KEAP1、PGAM5和AIFM1。那么，这种新发现的死亡方式是否也在噪声对耳蜗的“攻击”中扮演了角色？这正是本项研究旨在解答的核心问题。这项研究成果发表于《Neuroscience Bulletin》期刊，标题为“Unveiling a Novel Mechanism in Noise-Induced Hearing Loss: Oxeiptosis-Mediated Regulated Cell Death of Cochlear Hair Cell”。

为了探究这个问题，研究团队采用了一套整合了体外细胞模型和体内动物模型的系统研究方法。关键技术方法包括：使用小鼠耳蜗毛细胞系HEI-OC1进行体外氧化应激（H₂O₂处理）建模；通过蛋白质印迹（Western Blot）、免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation, Co-IP）和免疫荧光染色技术，在细胞和动物组织水平检测并验证Oxeiptosis通路关键蛋白（KEAP1， PGAM5， AIFM1及其磷酸化形式p-AIFM1）的表达、相互作用与亚细胞定位变化；利用PGAM5特异性抑制剂LFHP-1c（文中简称P-IN）进行药理学干预，评估其对细胞存活和通路活性的影响；建立C57BL/6J小鼠NIHL模型（105分贝宽带噪声暴露2小时），并通过听觉脑干反应（Auditory Brainstem Response, ABR）测试客观评估小鼠的听力功能变化，结合耳蜗基底膜免疫荧光染色观察毛细胞存活情况。

研究结果部分揭示了Oxeiptosis在NIHL中的关键作用：

Caspase-Independent Cell Death Pathway Exists in HEI-OC1 Cells Under Oxidative Stress in Addition to Apoptosis, Necroptosis, and Ferroptosis

研究人员发现，在用过氧化氢（H₂O₂）诱导HEI-OC1细胞发生氧化应激后，即使联合使用凋亡抑制剂（Z-VAD-FMK）、坏死性凋亡抑制剂（Nec-1）和铁死亡抑制剂（Fer-1），也无法完全挽救细胞死亡。这表明，除了已知的几种死亡方式外，毛细胞在氧化应激下还存在一条不依赖于半胱天冬酶的死亡通路。

Oxidative Stress Induces KEAP1-PGAM5 Dissociation in HEI-OC1 Cells Initiating Oxeiptosis

随后的机制探索证实，高水平H₂O₂处理能显著上调KEAP1和PGAM5蛋白的表达，并降低AIFM1蛋白第116位丝氨酸的磷酸化水平（p-AIFM1 Ser116）。免疫荧光和Co-IP实验进一步显示，在氧化应激下，原本在生理状态下与KEAP1结合并共定位于线粒体的PGAM5发生了分离。这标志着Oxeiptosis通路的启动。

Oxidative Stress Induced the Dissociation of PGAM5 From AIFM1 and Promoted the Dephosphorylation of AIFM1

Co-IP实验揭示了PGAM5与AIFM1结合的动态变化：在应激早期（12小时），两者结合增强，随后（24小时）解离。同时，p-AIFM1水平持续下降。这表明，从KEAP1释放出来的PGAM5，利用其磷酸酶活性去磷酸化AIFM1，完成了Oxeiptosis的关键步骤。

Inhibiting PGAM5 Phosphatase Activity Reduces HEI-OC1 Cells Oxeiptosis

使用PGAM5选择性抑制剂LFHP-1c进行预处理，可以有效阻止H₂O₂诱导的AIFM1去磷酸化，显著提高HEI-OC1细胞的存活率，降低细胞内和线粒体内的ROS水平。这从药理学角度证明了靶向PGAM5能够抑制Oxeiptosis，保护毛细胞。

Noise Exposure Induced Oxeiptosis in Mice Cochlear Hair Cells

研究从体外走向体内。在噪声暴露的小鼠耳蜗组织中，同样观察到了KEAP1和PGAM5蛋白表达上调，以及p-AIFM1水平下降的现象。免疫荧光显示，噪声暴露后，耳蜗毛细胞中KEAP1与线粒体的共定位减少，暗示了其在体内的激活与解离。

Inhibiting PGAM5 Phosphatase Activity Mitigates Oxeiptosis, Thereby Preserving the Auditory Function

最关键的治疗潜力验证显示，在噪声暴露前后给小鼠注射PGAM5抑制剂LFHP-1c，可以部分减轻噪声引起的听觉脑干反应阈值升高，改善ABR波I的振幅和潜伏期，并减少耳蜗外毛细胞的丢失。这直接证明了在活体动物中抑制Oxeiptosis通路，能够对噪声性听力损失产生保护作用。

结论与讨论部分对本研究的发现进行了总结和展望。本研究首次证实，Oxeiptosis是噪声性听力损失中耳蜗毛细胞死亡的一条全新途径。在高强度噪声引发的严重氧化应激环境下，毛细胞内的Oxeiptosis通路被激活：ROS传感器KEAP1与PGAM5解离，释放出的PGAM5进而去磷酸化AIFM1，最终导致细胞死亡。通过药理学手段抑制PGAM5的磷酸酶活性，可以在细胞和动物水平上有效减轻Oxeiptosis，保护毛细胞，并部分改善听力功能。这一发现不仅极大地扩充了人们对NIHL病理机制的认识——即毛细胞的死亡“工具箱”里又多了一种名为Oxeiptosis的致命武器，更重要的是，它揭示了KEAP1-PGAM5-AIFM1信号轴作为一个前所未有的治疗靶点，为开发针对NIHL的新型药物（例如PGAM5抑制剂）提供了坚实的理论依据和令人鼓舞的前景。论文也指出，Oxeiptosis可能是一种仅在严重氧化应激下才被激活的“安全清除”机制，其与其它细胞死亡方式（如铁死亡）之间的交互关系，以及在不同程度噪声损伤中的具体作用，将是未来需要深入探索的方向。总之，这项研究为理解噪声如何“杀死”毛细胞打开了新窗口，也为攻克目前无药可医的噪声性听力损失带来了新的曙光。