第四节 血-迷路屏障
一、血-迷路屏障定义
血-迷路屏障（blood-labyrinth barrier，BLB）是存在于血液和内耳迷路之间的具有选择通透性的一种生理屏障系统，其作用在于保持迷路成分的相对稳定，维持内耳微环境的平衡，从而保证内耳功能的正常。 它主要由耳蜗外侧壁血管纹、螺旋韧带处连续无窗的毛细血管内皮细胞、边缘细胞之间和基底细胞之间的致密闭锁带以及蜗轴细胞间的紧密连接复合体构成。
二、迷路及血-迷路屏障的解剖学
（一）迷路的解剖学
内耳（inner ear）又称迷路（labyrinth），埋藏于颞骨岩部，内含听觉和前庭器官。 按解剖和功能，内耳可分为前庭、半规管和耳蜗三个部分。
从组织学上内耳分为骨迷路（osseous labyrinth）和膜迷路（membranous labyrinth），两者形状相似。 骨迷路由致密的骨质构成，包括内侧的耳蜗、后外侧的骨半规管以及两者之间的前庭。 膜迷路由膜管和膜囊组成，借细小网状纤维束悬浮于外淋巴液中，自成一密闭系统，称内淋巴系统。 膜迷路可分为椭圆囊、球囊、膜半规管及蜗管，各部相互连通。 膜迷路内包含司平衡觉和听觉的结构，包括位觉斑、壶腹嵴、内淋巴囊和蜗管。 骨迷路内有膜迷路，膜迷路内有听觉和位置觉感受器。 骨迷路与膜迷路之间充满外淋巴（perilymph）液，而膜迷路含有内淋巴（endolymph）液，内、外淋巴液互不相通。
（二）血-迷路屏障的解剖学
作为机体的听觉及前庭器官，以及其特殊的解剖、组织、生理和生化特性，内耳有着独特的微环境，循环其间的内外淋巴液既各自独立，又互相联系，同时它们又与血液、脑脊液及周围组织液之间存在直接或间接的相互联系，有着复杂的物质交换关系，而血-迷路屏障就是所有这些交换机制的集合。 它既包括血液外淋巴液屏障、血液内淋巴液屏障（即传统意义上的血-迷路屏障），还包括内外淋巴液屏障、迷路液组织液屏障（如脑脊液迷路液屏障，中耳、内耳液屏障），因此血-迷路屏障系统又被称之为内耳屏障系统。 血-迷路屏障系统的存在保持了内耳液微环境的相对稳定，从而保证内耳在一个稳定的环境中行使正常生理功能。
作为存在于血液和内耳迷路之间的具有选择通透性的一种生理屏障系统，血-迷路屏障虽然在功能上与血-脑屏障、血-视网膜屏障类似，但在解剖上具有其自身特点。
血-迷路屏障主要包括耳蜗外侧壁血管纹、螺旋韧带处连续无窗的毛细血管内皮细胞、与边缘细胞之间和基底细胞之间的致密闭锁带，以及蜗轴细胞间的连接复合体。 其中耳蜗外侧壁血管纹（stria vascularis，StV）是血-迷路屏障重要的形态学基础，主要由边缘细胞（marginal cell）、中间细胞（intermediate cell）、基底细胞（basal cell）等三种细胞组成。 血管内皮细胞接触面近管腔侧和边缘细胞之间均为紧密连接（TJ），其内皮细胞周围被周细胞包绕，后者向内皮伸出纤维突起，也与之形成紧密连接。 另外，螺旋韧带（spiral ligament，SL）中的毛细血管内皮细胞也是无窗连续的，其内皮细胞间也是紧密连接。 可见，血-迷路屏障的紧密连接分布广泛，是血-迷路屏障生理功能的重要结构基础。 另外，耳蜗外侧壁血管纹（StV）的主要功能是分泌K+和吸收内淋巴液电解质，并产生内淋巴正电位。 内淋巴中高浓度的K+聚积及内、外淋巴液中K+循环是保持正常毛细胞功能的必要条件，也是维持耳蜗功能和内环境稳定的基础。 这也说明细胞间紧密连接的广泛存在保证了血-迷路屏障的高选择性通透和内外淋巴液的正常循环。
三、血-迷路屏障的发现
19 世纪80 年代，神经解剖学者首先提出了血-脑屏障的概念，认为它是维持中枢神经系统环境稳定的基础。 20 世纪60 年代初，Miszahy 等用极谱法分别比较了血-脑屏障及血内耳迷路对维生素C、碘化物（碘化钠和碘化钾）、氯丙嗪等不同物质的通透性，发现血-脑屏障对以上物质均不具有通透性，而血内耳迷路则对这些物质存在选择性的通透，且通透性物质进入迷路液，同血液中的浓度相比有明显的时间延搁。 Miszahy 等据此提出内耳中存在着一种类似血-脑屏障，但通透性又不同的物质交换机制，将其称为血-迷路屏障。 此后，Schnieder等依据这一思想，先后开展了内耳解剖、组织、生理学研究，在结合耳毒性药物作用机制探讨的基础上，强调了血-迷路屏障的存在，并指出这类屏障的功能须依赖血管纹和螺旋韧带的完整性，因为这些组织对内淋巴的产生起主要作用，同时也须依靠前庭膜的活性及和排泄代谢废物有关组织的正常生理活性，这不仅包括血管纹和螺旋韧带，也包括外沟和Claudias 细胞。 Juim 等用放射性核素示踪技术分别研究了钠、钾、钙离子及白蛋白、呋塞米、葡萄糖、尿素等不同物质进入灰鼠迷路液的药动学，发现上述各物质从血液进入外淋巴液的速度、峰浓度值、外淋巴与血液峰浓度比均不相同，进而证实这些差别与该物质的分子量、分子直径、脂溶性和代谢活性有关，同物质进入脑脊液的情形相似，从而进一步说明存在着一种在功能上和血-脑屏障相似而通透性又不相同的血-迷路屏障，对维持内耳迷路液成分相对稳定作用发挥重要作用。
四、血-迷路屏障的生理功能
血-迷路屏障是一种与血-脑屏障相似，且具有选择通透性的生理屏障系统。 它可通过弥散、超滤、渗透、类脂的可溶性、特殊组织的亲和力和内耳组织代谢活性来达到内耳内环境的稳定性，对血液、内外淋巴之间选择性高分子、离子的转运及维持化学成分梯度起重要作用。用高压液相色谱法在外淋巴中检测经全身注射的不同物质的水平，发现水、离子与一部分非离子试剂的转运速率与分子量/大小成反比；钠、钙、白蛋白进入内耳则十分缓慢；甘露醇、耳毒性物质（卡那米星、呋塞米）通过的量极少；甘油、尿素进入淋巴虽比血液滞后，但浓度与血中相当；小分子亲水溶质如牛磺酸都可以被动转运方式很快弥散进入外淋巴。
血-迷路屏障的选择性通透作用使屏障之内的器官组织与血液相隔。 血-迷路屏障可阻挡抗原抗体，就相应减少了自身免疫反应和免疫应答对内耳的损伤。 当外伤、手术后一侧内耳血-迷路屏障损坏，其中的蛋白溢出到达淋巴器官就会激发免疫反应，诱导针对病侧及对侧耳蜗的细胞毒性作用，发生类似交感性眼炎的“伴随性迷路炎”。 活动性免疫疾病导致血内淋巴屏障的崩溃，成为听力损失伴随自身免疫和其他免疫疾病的基础。
五、血-迷路屏障的发育
脑毛细血管内皮细胞间形成的紧密连接是血-脑屏障行使功能的主要结构基础，它包括内皮细胞表面少量的胞饮囊泡和脑毛细血管内皮细胞表面均匀的负电荷层。 普遍认为，一些物种的新生儿血-脑屏障比成年个体更具通透性，如小鼠的血-脑屏障功能的成熟期被认为是在出生后第十二天至第二十四天之间。 血-迷路屏障的功能与血-脑屏障相似，它也与内皮细胞的运输系统相关，存在紧密连接和活跃在内皮细胞的胞饮囊泡。 研究发现，与成熟的内耳相比，发育中的内耳对耳毒性药物特别敏感，这与血-迷路屏障未完全发育成熟密切相关。
通过对不同发育期大鼠注射阳离子聚乙烯亚胺（PEI），观察聚乙烯亚胺在毛细血管基底膜阴离子位点的分布，可以反映内皮细胞转运系统在不同发育期的改变。 研究发现，与处于发育晚期和成年的大鼠相比，PEI 在发育早期大鼠的血管纹和螺旋韧带中的分布更多，说明大鼠耳蜗中的内皮细胞转运系统在出生后处于持续不断的发育过程中，而出生后PEI 在血管内皮细胞基底膜分布的减少证实PEI 在出生后的运输严格受到血管内皮细胞的调控。
与成年大鼠相比，4 日龄、7 日龄和11 日龄的大鼠血管纹内皮细胞基底膜上，PEI 颗粒的数量明显高于14 日龄和21 日龄的大鼠，说明大鼠血管纹的血管内皮细胞转运系统在出生后12～14 天趋于发育成熟。 组成血管纹的每一种细胞类型（边缘细胞、中间细胞和基底细胞）的超微结构外观在大鼠出生后都会进行一系列的改变。 此外，由血管纹产生的大鼠耳蜗电位在出生后11 ～13 天发育迅速，在出生后17 天即可达到与成年个体一致的电位值。 因此，血管纹内皮细胞的转运系统的成熟可能与血管纹超微结构或耳蜗内电位的发育有关。
与7 日龄大鼠相比，11 日龄大鼠螺旋韧带内皮细胞基底膜上PEI 颗粒的数量明显减少，证实螺旋韧带内皮细胞转运系统的发育成熟期处于出生后8 ～11 天。 螺旋韧带作为处于淋巴管周围间隙的毛细血管，在形态和功能上都与大脑的毛细血管相类似。 大鼠血-脑屏障在出生后早期（产后1 ～7 天）处于发育不完全阶段，在出生后晚期趋于发育成熟（至出生后14 天）。 因此，螺旋韧带毛细血管的发育，无论形态还是功能都与脑毛细血管的发育相类似。
大鼠螺旋韧带内皮细胞运输系统的成熟稍早于血管纹。 在发育过程中，大脑不同脑区的内皮细胞的发育成熟存在时序性。 在大鼠大脑发育过程中，血-脑屏障在各解剖区域的发育成熟也有所不同。 血-脑屏障在不同脑区发育成熟的差异可能与不同脑区内皮细胞的发育成熟有关。 因此，血管纹和螺旋韧带的转运系统的发育差异也可能与内皮细胞的成熟差异密切相关。
此外，负电荷屏障的形成可能早于内皮细胞转运系统的功能发育完全。 位于毛细血管基底层的阴离子位点被认为是一个负电荷屏障，有助于带电的大分子和离子选择性穿过耳蜗毛细血管。 目前研究表明，大鼠耳蜗中内皮细胞的选择性转运系统在出生后早期处于不成熟期（血管纹部位至生后11 天，螺旋韧带部位至生后7 天）。 而在血管纹毛细血管和螺旋韧带未成熟时，已有毛细血管基底层的阴离子位点的存在。
六、影响血-迷路屏障的因素及其机制
（一）耳毒性药物
研究发现，有近百种耳毒性药均有可能通过多种途径进入内耳，如血液循环、脑脊液或窗膜等，并最终引起毒性效应。 其中最主要的两类是氨基苷类抗生素和铂类抗肿瘤药物。
氨基苷类抗生素是由氨基糖与氨基环醇以苷键相结合的易溶于水的化合物。 包括由链霉菌产生的抗生素（链霉素、卡那米星、新霉素、核糖霉素等）、由小单孢菌产生的抗生素（庆大霉素、西索米星、异帕米星注液、奈替米星等）以及对氨基苷类药物进行结构修饰后的新型衍生物等。 研究发现，卡那米星反复给药会引起药物在外淋巴快速大量的积聚，但外淋巴中卡那米星残基并不会随着浓度峰值的增加而增加，提示卡那米星反复给药可能造成血-迷路屏障的损伤。 卡那米星缓释给药会减少血管纹、螺旋韧带毛细血管基底层的阴离子位点的数目，重复给药可通过破坏血-迷路屏障的功能，从而提高大分子（如卡那米星）透过耳蜗外壁血管的通透性，造成内耳损伤。
目前已上市的铂类抗肿瘤药物包括第一代铂类抗肿瘤药物（顺二氯二氨合铂，简称顺铂）、第二代铂类抗肿瘤药物（卡铂）、第三代铂类抗肿瘤药物（奥利沙铂）等。 研究发现，血管纹的电荷屏障极易受到卡铂的影响，而耳蜗底转、第三转的基底膜、前庭膜受损甚微。P-糖蛋白是一种多药耐受癌细胞的药物运载体，在机体多个器官的毛细血管内皮细胞膜上都有表达。 环胞霉素A 可抑制位于毛细血管上的膜转运蛋白P-糖蛋白，从而提高长春碱和多柔比星（阿霉素）在鼠内耳的积聚。 三者联合用药3 周后，鼠ABR 听阈明显上升，至8 周后恢复。 进入内耳的药物还能使内淋巴囊受损，使其吸收与排泄减少。 药物在内耳高浓度长时间的聚集终将使耳蜗和前庭诸感觉上皮的毛细胞、神经末梢、神经纤维、神经元等发生退行性变。 由于血管纹中毒，分泌内淋巴液的功能丧失，无法稀释和排除已进入淋巴液的毒物，故又加重耳中毒。
（二）噪声暴露
血液和血管纹之间存在的屏障功能在噪声暴露后会发生改变。 噪声暴露后可引起耳蜗底转、第二转的血管纹血管通透性增加，造成内皮转运系统功能变化，并诱导Corti 器的损伤。 有学者认为，基底膜下的血管向Corti 器的细胞输送营养和大分子如耳毒性药物，因此这些区域血管通透性在维持正常耳蜗毛细胞功能方面起重要作用。 Suzuki 等利用透射电镜观察噪声诱导后PEI 在血管纹、螺旋韧带、螺旋缘和基底膜内皮细胞的分布以了解局部通透性的变化。 噪声诱导增加了底转和第二转血管纹、各转前庭膜PEI 的分布，但螺旋韧带、螺旋缘、基底膜的PEI 分布无明显变化，说明噪声诱导提高了通过前者的内皮细胞大分子的转运效能。 前庭膜上PEI 分布增加的机制可能是：①PEI 经内淋巴穿过前庭膜上皮的表面；②PEI 穿过与前庭膜结合处的血管纹上部。 试验并未观察到边缘细胞表面或前庭膜的内外淋巴面PEI 分布增加，说明血管纹通透性增加并不会增加内淋巴中PEI 的浓度。 但正电荷耳毒性药物如氨基苷类、顺铂在噪声暴露中或随后也会进入耳蜗。因此，耳毒性药物在噪声暴露下静脉给药会在耳蜗更多、更快地积聚。 因为耳蜗毛细胞损伤的程度依赖于耳毒性药物积聚的量，噪声诱导的正电荷分子转运的增加就会导致耳毒性药物致聋的几率增加。
（三）炎症
病毒、细菌和自身免疫反应都会诱发内耳炎症。 炎症急性期可出现细胞因子和一氧化氮水平增高和血管通透性升高，血-迷路屏障损坏；炎症慢性期则可发生不可逆的迷路骨化。通过将活性肺炎链球菌注入小鼠中耳腔建立中耳炎模型，发现中耳炎症会导致血-迷路屏障破坏，血管通透性增加，螺旋韧带的下部和螺旋缘的connexin 26 表达减少，且伴有明显的纤维蛋白原染色，证实螺旋韧带是造成耳蜗功能丧失的主要部位。 此外，活性氮作为脑膜炎引起脑损伤的主要介质，也会引起血-迷路屏障的损伤。
（四）微循环障碍
通过光化学法建立豚鼠耳蜗微循环障碍的动物模型，证实内耳局部发生微循环障碍后，血-迷路屏障通透性明显增高，同时伴随一系列病理变化及功能异常。 这可能是微循环障碍致内耳损伤的原因之一，但是具体机制不明，可能和微循环障碍时局部缺血致自由基、血管通透性介质等释放有关。
（赵芳）
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