基因诊断应用于听神经病患者人工耳蜗植入效果分析的意义

听神经病（AN）的典型特征是耳声发射和/或耳蜗微音电位存在，而ABR（auditory brainstem responses，ABR）波形缺失或极度异常。患者经常抱怨听得见却听不清楚，尤其是在噪声环境下。AN被认为是一种听神经失同步的结果，是由于在神经通路的不同位置，包括耳蜗内毛细胞、内毛细胞与听觉神经之间的突触，或上行听觉神经，声音信息被破坏而导致的。它是感音神经性聋的一种特殊类型[1]。1992年顾瑞等根据其听力学测试结果将其诊断为低频中枢感音神经性聋[2]。1996年Starr根据它的听力学特征将其命名“听神经病”并进行定义[3]。随着新生儿听力筛查联合耳聋基因筛查的全面的推广和普及，学者们发现听神经病的极度异型性以及病因和病理生理多样性的特点，2008年在意大利科莫举办的新生儿听力筛查国际会议上将其改名为“听神经病谱系障碍（auditory neuropathy spectrum disorder，ANSD）”[4,5]。而随着听神经病的病因已逐渐清晰和明确，2017年国际耳内科医师协会上专家认为“听神经病”这一诊断名词更有助于患者理解和认识本疾病，同时也有助于本病的进一步探究[6]。2019年英国听力学协会在婴幼儿听神经病谱系障碍的评估和管理共识中提出ANSD 和AN 同样有助于对疾病的认识，并提出ANSD是听力学测试结果的一种“label”，而不是诊断，它需要进一步检查和随访来证实。尽管AN患者听力检查结果相似，每个病例的严重程度以及治疗的有效性可能不同[7]。迄今对于AN患者(尤其是儿童)，如何以及何时实现听力和语言发展以及影响其发展的因素还没有共识[8]。

耳聋基因和其蛋白产物的信息颠覆了我们对涉及听觉的分子过程的认识，同时也加强了我们对听觉分子过程的改变如何导致听力损失的理解[9]。人类基因组图谱的成功绘制已经创造了大量与临床相关的知识。目前，如果病因不明，基因panels是耳聋分子诊断金标准，这些基因芯片的确诊率范围在16-42%，在非综合症型耳聋中诊断成功率更大[10]。AN相关致病基因OTOF 和AUNA1 在耳蜗中表达[4,11]，提示病变位于突触前，PJVK在听觉神经中表达，则提示病变在突触后[4,12]，DIAPH3 和AIFM1 致病突变则直接损伤螺旋神经节细胞[13]。GJB2 基因的某些位点突变可能引起毛细胞内部和神经末梢的改变[14]，TMPRSS3在耳蜗内、外毛细胞及螺旋神经节神经元体内表达[15,16]，ATP1A3 主要在听觉传入神经和内毛细胞之间表达[16]，OPA1基因突变导致听神经末端脱髓鞘[11,17]，SLITRK6 在内耳表达[18]。这些致病基因突变表达不同部位的信息为AN的干预提供了更精准的信息，本文的目的是系统的阐述基因诊断在AN患者行人工耳蜗植入的效果分析的意义。

1、 听神经病的概况

在感音神经性聋中AN发病率为2.4%-15%，在高危因素的新生儿中AN高达23%[19]。AN患者发病时间分两个年龄段，大部分在新生儿和儿童期出现症状或在青少年期或成年早期，男女分布比例大致相同[20]。大多数患者为双侧发病，也有单侧发病，后者可能由于听觉结构发育异常引起如蜗神经发育不全，桥小脑角肿瘤或其他明确病变[23]。听神经病患者听力损失程度范围可从正常到极重度耳聋变化[5,7]。Teresa等人研究报道64% AN儿童耳聋程度为轻度至重度，36%为极重度耳聋[22]。听神经病的发病机制还不明确，但是它的病因异型性逐渐被大家认识。其病理生理病变包括突触前（内毛细胞损伤），内毛细胞-听觉神经突触[23]，突触后（螺旋神经节，树突和轴突障碍）和听觉中枢障碍（听觉脑干）[19, 21]。病因包括早产、发育迟缓、高胆红素血症、缺氧、耳毒性药物、低出生体重、传染病、铋中毒[24]和各种遗传疾病[3]。大约40%患者有潜在的遗传基础，相对较少的突变被认为导致语后聋AN[16]。AN的病变部位与从内耳到听觉脑干信号传递通路受损有关如内毛细胞，内毛细胞和耳蜗神经之间的突触和上行听觉神经本身损伤有关[25]。Starr 等人（2008）[26]根据听神经病病变部位分为:I型(突触前)，和II型（突触后）。

目前，人工耳蜗植入仍是重度至极重度感音神经性聋和听神经病患者的最佳的听觉康复策略。人工耳蜗绕过受损的毛细胞直接刺激螺旋神经节细胞。因此，人工耳蜗植入后的效果主要依赖于存在足够功能性听觉神经元结构，尤其是耳聋者的螺旋神经节细胞，这些残存的神经结构直接影响人工耳蜗植入效果[27]。因此，人工耳蜗在I型病变病人中的获益效果明显，故通过基因检测判断AN不同病变部位来诊断、鉴定这些结构的损伤以及损伤程度有助于预测耳聋治疗效果。

2 、不同的AN相关致病基因对CI效果的影响

AN患者的人工耳蜗的助听效果比感音神经性聋的患者更难以预测，因此，AN人群考虑CI需要特别谨慎[28]，但是有学者们认为通过CI电刺激可以克服神经不同步[29]。不同的AN相关致病基因在听觉通路上的表达部位不同，不同部位的病变及病变程度对CI效果的影响不同。几乎所有非综合征型耳聋基因仅在内耳表达，尤其是在基底膜、骨螺旋板、内毛细胞、外毛细胞、Reissner膜，螺旋韧带，血管纹和顶盖膜[30]，而综合征AN人群中致病基因则主要引起神经脱髓鞘和轴索病变。如下我们系统的总结了国内外不同AN相关致病基因导致重度至极重度耳聋人群对CI术后效果的影响。

非综合型AN患者CI术后听力康复效果从遗传角度分析与致病基因表达的部位和致病程度有关。OTOF 基因致病的人群行CI相关的文献报道中（见表1）[28, 31-43]，95%（55/58例）患者术后获益效果明显，仅在Zadro等报道的3例CI术后听觉感知能力改善缓慢。因此，区分DFNB9 与其他AN非常重要，OTOF 突变是AN患者耳蜗植入预后良好的重要生物标志物[44]。

近来研究表明TMPRSS3是成人语后聋常见的遗传因素[45]。TMPRSS3 编码跨膜丝氨酸蛋白酶3，功能暂不明。AN相关的TMPRSS3 基因突变人群行CI文献报道中[40, 46-49]，78%（11/14例）患者CI术后言语康复效果良好，术后半年至三年言语识别力提高了56-90%左右，仅Eppsteiner 等人报道的2 例TMPRSS3 致病突变患者人工耳蜗术后康复效果差[53]。TMPRSS3 患者的CI效果的差异性可能与病变程度相关，该类型的AN人群中CI术后听力改善和言语的康复还局限于小样本量，需要进一步大样本量和长期效果的研究来论证。

另外，Lang-Roth 等人报道与AN 相关的AU⁃NA1 中，3名家庭成员接受了人工耳蜗植入，其中1人甚至在短时间内就能使用电话进行正常交流[50]。Runge等和Ahlers等报道3例TMTC2 突变导致AN患者CI术后都能获得很好的言语表达能力[12,51]。虽然PJVK、12SrRNA（T1095C）[57]、AUNX1 和GJB2 相关的AN未见报道CI植入相关文献，不过根据这些相关基因的表达部位和功能可以对CI术后效果进行评估，如GIB2 在耳蜗膜迷路中表达，以及12SrRNA- (T1095C)在线粒体中表达影响ATP酶的高量产出，它们不影响听神经末端和听神经本身传输功能，因此，可推测CI有助于耳聋患者的听觉康复和言语能力的发育。

在综合征AN患者中致病基因常引起神经脱髓鞘和轴索病变。患者CI术后听力，言语和语言交流改善情况与致病基因引起的神经病变程度有关。Pau等人报道WS（Waardenburg syndrome, WS）患者中真性AN占20%，CI术后经墨尔本言语察觉类别检查结果提示听力康复效果差的概率较高[53]。Brookes等人报道1例DDON 患者行CI术后2年其言语，语言和听力测试均表现较差[54]。该2篇AN相关综合征的研究报道CI效果差提示该类人群的听神经脱髓鞘程度或残存的听神经纤维数量不足以通过CI超生理电刺激的方式重建听神经活动同步化。

CI能够帮助AN表型的CMT 人群有效的改善听力和语言交流能力，但其康复时间有差异性。Anzalone和Leenheer等人分别报道1例患者CI术后获得良好的语言沟通能力[55, 56]。同时，Postelmans和Goswamy等人分别报道1例CI术后6-9个月时CI助听下言语识别力分别达到59%和53%[57, 58]，该2例患者听力和言语康复时间较慢。因此，推测AN表型的CMT人群因耳蜗神经同步化活动被破坏导致SNHL，而人工耳蜗植入通过超生理电刺激的方式重建神经活动同步化，但其听觉康复过程较慢。Sinnathura 等报道家庭2 名基因分类不明的BVVL导致听神经病表型的兄弟姐妹行人工耳蜗植入术，术后助听效果差，其中男患者术后21个月BKB(Bench–Kowal–Bamford)句子测试评分为0，女患者术后半年BKB 句子测试评分在安静下为25%，噪声下为3% [59]，而Menezes 等人对1 例因SLC52A2 纯合突变导致的核黄素缺乏而出现AN表型的患者经核黄素治疗1年后听力无法逆转的患者选择人工耳蜗术，术后助听效果进行研究结果表明她的语言感知能力有显著的进步（BKB句子测试评分从术前的0%至术后1年提高至94%），使她能够回到正常的教室继续学习语言[60]。Anderson等人对3例行人工耳蜗植入的BVVL患者进行术前和术后助听效果的评估，结果提示3名患者术后的听觉行为分级标准（Categories of Auditory Perfor⁃mance，CAP）和听觉语音评估（AuditorySpeechSound Evaluation，ASSE）评分较术前均有明显改善,术后3个月CAP均提高至2-5级[61]。该人群的早期基因诊断信息可以有效的预防疾病的发展，以及对无法逆转的患者进行有效的干预。

另外，其他相关的综合征型AN行人工耳蜗植入术的报道，如FRDA(2013)、CAPOS(2017)、OPA1(2015)，均提示患者术后获得良好的CI助听效果，如Frewin等人报道了1例双侧CI的FRDA 患者，术中耳蜗电极阵列均无反应，然而，术后1个月开机后患者获得良好的听力和言语康复效果，术后双耳CI助听BKB评分达到77%[62]。Han等人报道了2例CAPOS综合征ATP1A3致病突变患者CI术后3和6个月后言语康复良好，术后3个月K-CID评分均在90%以上[16]。Santarelli等人报道了8例OPA1 致病突变患者行CI术后7名CI患者言语康复效果好，术后1 年开放声场双音节识辨评分为50%-90% [17]。该研究结果提示这类人群可能残存足够数量的听神经纤维或髓鞘可以通过CI的电刺激进行声信号的传递。

上述非综合征和综合征型听神经病人群中人工耳蜗植入术术后效果差异较大，尤其是综合症型听神经病人群中。这些文献研究虽然局限于有限的病例中，但是，人工耳蜗植入术后的获益效果是可见的。突触前病变如OTOF 的听神经病人群中人工耳蜗的效果显而易见，而突触、螺旋神经节细胞和听神经本身病变的人群中，若残存足够数量的突触、螺旋神经节和听神经纤维或髓鞘能够使听神经同步化，人工耳蜗在该部分人群中是有效果的。

3 、基因诊断应用于分析AN患者CI效果的展望

虽然AN人群中CI效果的差异性为AN制定标准化的治疗带来了挑战，基因诊断技术不断的发展和完善，发现AN相关的致病基因日益增多。AN的基因型和表型一致性很差，迄今为止，仅发现OTOF 和TMPRSS3 的基因型和表型一致[48]。这些遗传信息不仅对AN致聋的机制有了深入的了解，而且为进一步研究AN人群CI术后效果的差异性提供了理论依据。

虽然一些新发现的AN相关的基因在听觉通路中的表达部位、功能和致病机制不清，也为术前预估CI效果带来了一定的难度，但是随着基因诊断、电生理诊断和心理物理诊断技术不断的发展和结合可逐渐对AN精准定位，以及明确AN人群的发病病因、致病特点、发病过程、病理生理和致病机制，进一步精准的评估CI效果[63]。