3月11日，山东第一医科大学医学科技创新中心/临床与基础医学院付小龙团队在《美国国家科学院院报》(PNAS)在线发表题为“GSDMD介导的边缘细胞线粒体功能障碍：顺铂耳毒性中炎性和血管纹损伤的潜在驱动因素”（GSDMD-mediated mitochondrial dysfunction in marginal cells: A potential Driver of Inflammation and Stria Vascularis Damage in CIHL）的研究论文。山东第一医科大学付小龙教授、高建刚教授、东南大学柴人杰教授为本文的共同通讯作者，肖雨博士为本文第一作者。

顺铂作为一种临床广泛使用的化疗药物，在癌症治疗中效果显著，但其副作用之一——不可逆的耳毒性（Cisplatin-induced hearing loss, CIHL）给患者带来了极大的困扰。由于顺铂耳毒性的发病机制尚未明确，目前对CIHL的治疗效果并不理想。因此，迫切需要阐明CIHL发生发展的根本机制，从而预防和治疗顺铂耳毒性。

研究首先模拟临床顺铂用量构建稳定的顺铂耳毒性小鼠模型，对听力损伤的小鼠耳蜗进行转录组学测序分析，发现在顺铂耳毒性小鼠耳蜗中，GSDMD介导的细胞焦亡信号通路的高表达。进一步确认发现，体内药理学抑制细胞焦亡确实能够有效减轻顺铂引起的听力损失及血管纹、螺旋神经节及毛细胞损伤。随后，为了探究GSDMD介导的细胞焦亡在顺铂耳毒性中的作用，团队利用Gsdmd全敲小鼠（Gsdmd^-/-）构建顺铂耳毒性小鼠模型。结果显示，敲除Gsdmd几乎完全抵抗顺铂引起的听力域值升高，同时有效抑制毛细胞丢失、血管纹损伤及内耳炎性，说明抑制细胞焦亡对于顺铂耳毒性具有保护作用。

鉴于GSDMD表达升高的部位在柯蒂氏器和血管纹，团队探究了GSDMD介导的细胞焦亡是否作用于某种或某类特定的细胞。团队通过毛细胞特异性敲除Gsdmd小鼠(Atoh1-Gsdmd^-/-)和Gsdmd^-/-小鼠耳蜗外植体证实GSDMD介导的毛细胞焦亡不是CIHL发病的主要原因。同时研究团队发现，顺铂暴露1天后，小鼠的耳蜗内电位（EP）降低，而听觉脑干反应（ABR）阈值并无明显变化，说明顺铂对血管纹的损伤发生在毛细胞损失之前。团队进一步探究发现，血管纹的边缘细胞形态优先于其他细胞响应顺铂损伤，血管纹荧光染色及转录组测序揭示线粒体代谢相关通路参与了Gsdmd^-/-小鼠的CIHL抵抗，GSDMD缺乏显著减轻了边缘细胞的线粒体功能障碍。这些数据表明，边缘细胞的线粒体损伤是顺铂耳毒性的早期级联事件，线粒体可能在顺铂诱导的边缘细胞GSDMD介导的细胞焦亡中发挥关键作用。

随后，研究团队通过体外构建AAV1-GSDMD-N-GFP病毒，体内回补Gsdmd^-/-小鼠的GSDMD的N端活性结构域。研究发现，GSDMD-N可定位于边缘细胞的线粒体上，诱导线粒体损伤。回补AAV1-GSDMD-N-GFP的Gsdmd^-/-小鼠抵消了对顺铂耳毒性的抵抗，出现了听力域值升高、毛细胞丢失及血管纹线粒体损伤等。这些结果进一步确认了GSDMD的活性N端是顺铂耳毒性的重要分子诱导剂，血管纹线粒体损伤在CIHL中发挥重要作用。

细胞焦亡在顺铂耳毒性中的作用机制

综上所述，这项研究阐明了细胞焦亡在顺铂耳毒性中的重要作用机制，揭示了血管纹边缘细胞在抵抗顺铂进入和内耳炎性中的作用机理。该研究成果进一步加深了对顺铂耳毒性的认识，为临床防治提供了全新的靶点，为新药物的设计提供了新的思路。

该研究获得国家重点研发计划项目（2024YFC2511104）、国家自然科学基金优秀青年基金（Nos. 82322019）、山东省自然科学基金（Nos. ZR2022QH338, ZR2021QH269, and ZR2022QH205）等项目资助。

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2415805122

作者：肖雨  责任编辑：李冬月  审核：张书平