【造模机制】耳毒性(ototoxicity)定义为一些治疗药物或化学物质具有造成内耳功能损害和组织细胞退变的倾向，尤其是耳蜗的终器和神经及第八颅神经的前庭分支。许多药物或化学试剂具有耳毒性，可造成医源性听力下降甚至完全性耳聋和前庭功能障碍，具有很大的危害性。婴幼儿期耳毒性药物常导致重度甚至全聋，严重影响儿童的言语学习和智力发育而成为聋哑贻害终生。临床上最常见的耳毒性药物，首推为氨基糖苷类抗生素(aminoglycoside antibiotic,AmAn)，其次为含铂的抗癌药(cisplatin)、袢利尿剂(loop diuretic)及水杨酸盐(salicylate)。自从发现耳毒性药物致聋的现象后，通过临床和动物实验研究药物性聋的发病率、损害机制和病理生理学改变。建立药物性聋动物模型常用的AmAn，主要包括庆大霉素、链霉素、丁胺卡那霉素等，而这些抗生素对动物的耳毒性具有一些差别，一方面与动物的品种和品系有关，另一方面与耳毒和肾毒及其他器官的损害相关程度有关。不同动物的敏感期各不相同。如，大鼠的敏感期为生后11～20天，猫为生后13天左右。但总体来说， AmAn对内耳的损害是全面的，不仅对耳蜗内外毛细胞和听神经及纤维造成损害，而且对前庭终器感觉上皮和神经的损害也同时存在，出现听功能和前庭功能的损害。外毛细胞损害从耳蜗基底开始，逐渐向蜗顶部发展。普遍是第一排外毛细胞首先受损，再向外排扩展。内毛细胞损害较晚，蜗顶早于蜗底。损害严重时基底膜支持细胞损害，出现基底膜的塌陷或萎缩，螺旋神经和螺旋板神经元的损害亦出现。扫描电镜观察耳毒性药物损害的病理改变出现的顺序和程度一般是外毛细胞静纤毛的融合、消失，表皮板出现球形物，网状板出现空洞变形，损害严重时耳蜗基底膜毛细胞基本消失，成一薄层移行上皮。透射电镜观察可见毛细胞细胞器减少消失，线粒体嵴不明显或消失，细胞核固缩，核膜破裂。免疫组化观察可见毛细胞膜的一系列改变，有氧代谢酶的减少或消失。

　　相对于顺铂等抗癌药来说，卡铂可以选择性破坏松鼠的耳蜗内毛细胞和前庭Ⅰ型毛细胞以及与之相联系的传入神经元。在卡铂引起的松鼠单纯内毛细胞部分损害动物模型，动物具有正常的耳声发射和微音器电位以及听神经动作电位阈值。大量动物实验证明，卡铂对多数实验动物仅表现出轻微的耳毒性作用。给予CBA小鼠相当于致死剂量的卡铂(100～200mg/kg)，但是没有发现CBA小鼠的听觉障碍和内耳损害；对C57小鼠也试用过大剂量卡铂，但是C57小鼠的部分耳蜗外毛细胞缺损与同龄对照小鼠中出现的外毛细胞损害之间没有出现显著的统计学差异，说明C57小鼠对卡铂也不敏感；对沙鼠使用相当于致死剂量的卡铂(200mg/kg)同样没有发现听觉障碍和毛细胞的损害；对鸟类使用卡铂亦未见卡铂对鸽子的听觉反应阈产生影响；实验发现豚鼠对卡铂的耐受性也相当强，一般常规剂量几乎完全不能造成豚鼠的耳蜗毛细胞损伤，而只在6mg(kg·d)剂量下连续注射5周，豚鼠才会出现高频听觉反应的阈移并伴随耳蜗底回少量的外毛细胞缺损，这一现象倒有点像氨基糖苷类抗生素引起的耳蜗外毛细胞的损害。说明卡铂在上述几种实验动物中都不存在显著的耳毒性。然而，当把卡铂应用到栗鼠(chinchilla)身上时却出现了一种极不寻常的耳毒性表现，即卡铂可以选择性破坏栗鼠的耳蜗内毛细胞和前庭l型毛细胞，同时耳蜗Ⅰ型螺旋神经节(type Ⅰ spiral ganglion neuron)和那些与前庭Ⅰ型毛细胞相联系的具有较粗神经纤维终端的前庭神经元也是卡铂的特异性攻击靶目标。虽然目前尚不十分清楚卡铂的确切耳毒性机制，但是栗鼠作为唯一可被卡铂选择性破坏Ⅰ型毛细胞和Ⅰ型传入神经元的动物模型，已经引起人们的高度关注和兴趣。应用小剂量或者中等剂量卡铂可以选择性破坏栗鼠的内毛细胞，但是大剂量注射卡铂则不仅破坏栗鼠的内毛细胞，同时也会导致外毛细胞受损。卡铂造成的内毛细胞缺损一般是均匀散布在整个耳蜗基底膜上，在卡铂损害早期，发生在耳蜗底回与第二回交界处的内毛细胞缺损比耳蜗其他部位严重，但是随着时间的推移，内毛细胞的缺损数量在耳蜗其他部位逐渐有所增加，最终使内毛细胞的缺损在全耳蜗呈平坦型均匀分布。然而，卡铂引起的外毛细胞损害模式却与内毛细胞的缺损明显不同，外毛细胞的缺损首先发生在耳蜗的底回并沿着底回向顶回呈阶梯式扩展，这与其他氨基糖苷类抗生素药物造成的外毛细胞损害模式几乎完全一样。在研究毛细胞损害程度与卡铂剂量的相关性分析中，发现按照38mg/kg剂量腹腔注射卡铂可以破坏大约25％内毛细胞；按照76mg/kg剂量腹腔注射卡铂则可以破坏大约80％内毛细胞；按照100mg/kg剂量腹腔注射卡铂可以破坏大约9％～100％内毛细胞；按照126～150mg/kg剂量腹腔注射卡铂可以破坏100％内毛细胞；而要达到破坏全部内毛细胞和耳蜗底回50％外毛细胞的破坏程度，则需要使用的卡铂最小剂量要超过100mg/kg剂量。说明应用卡铂可以选择性破坏栗鼠的内毛细胞并使之处于不同的损害程度，而破坏外毛细胞所需要的卡铂剂量大约为破坏内毛细胞所需剂量的3～5倍。卡铂引起的栗鼠耳蜗内毛细胞死亡大都具有细胞凋亡的特征，即出现典型的细胞核固缩(nuclear shrinkage)或核破裂(nuclear fragmentation)。

　　外毛细胞损害消失最早出现在耳蜗基底部的第一排外毛细胞，逐渐向第二、三排发展，内毛细胞较少损害，前庭的损害也较轻。随用药量的增大和用药时间延长，对耳蜗和前庭的损害也明显加重，严重者造成耳蜗和前庭终器的广泛和严重组织细胞损害消失及塌陷和萎缩。

　　慢性水杨酸钠注射2周，豚鼠耳蜗外毛细胞出现了扩张性空泡，同时外毛细胞静纤毛柔软、弯曲，表皮板局部溶解。该类药具有耳毒性、肾毒性和肌肉阻滞等多器官副作用。由于肾脏再生强，而耳蜗却缺少再生能力，故肾毒性是可逆的，耳毒性是永久的。随着该类药物的广泛应用，已成为生后儿童致聋最常见的药物。

　　【造模方法】AmAn的耳毒性主要是注射吸收造成的，制作动物模型的药物用量较常规用量要大得多，而且根据实验要求内耳损害的程度和范围不同，在用药量和用药持续时间上均有差别。在动物选择上，因实验动物的种类和品系不同，对耳毒性药物致聋的敏感性和耐受性存在较大差异。耳毒性药物在耳毒性药物动物给药的注射途径基本有三种：肌内注射、耳蜗或内耳灌注等方法。肌内注射庆大霉素100mg/(kg·d)，连续注射14天；肌内注射乙酰水杨酸钠200mg/kg，2次/天，间隔8小时，连续注射14天；腹腔注射链霉素150mg/(kg·d)，连续10天；注射卡那霉素400mg/(kg·d)，连续10天。

　　实验动物致聋的同时，也会造成严重的肾衰竭和多器官损伤，故应考虑注射耳毒性药物对动物的致死率问题。急性耳中毒和慢性耳中毒的造模方法最大的差别，是动物给药量前者量大而时间短，后者用药量小而持续时间长。另外，同一种抗生素还应考虑不同厂家和不同批号在动物耳中毒的效果反应不同的差异。

　　【造模机制】多年的电生理学和形态学及分子生物学对AmAn耳毒性做了大量研究，但尚未探明AmAn耳毒性分子在细胞内作用位点及摄取机制。研究证实AmAn药物在内耳淋巴液的蓄积作用是该类药物对耳蜗的特异性毒性。另有研究者认为AmAn进入毛细胞后可以抑制磷酸肌醇第二信使系统，还可能影响腺苷酸环化酶、乌苷酸脱羧酶活性，影响谷胱甘肽代谢，引起氧化应激反应或兴奋毒性。庆大霉素通过与铁结合成复合物而被激化，随后引起细胞内自由基的生成，进而损伤细胞。研究表明内毛细胞传入神经突触内存在N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDA)及AmAn具有聚胺特性，AmAn毒性过度刺激NMDA受体活性，而加强谷氨酸的传递作用，可导致毒性物质释放和兴奋性损伤。已知NMDA受体过度激活可导致NO过量释放，引起细胞内钙离子浓度增加，使钙与钙调蛋白结合并激活NOS，催化NO生成，干扰细胞能量代谢，引起细胞死亡，是AmAn耳毒性的重要机制。AmAn可以诱导组织产生过量的活性氧物质(ROS)自由基，大量研究表明ROS可以损伤DNA、蛋白质、膜脂质、细胞表面受体及抗氧化酶。从而导致细胞的凋亡或死亡。

　　袢利尿剂的耳毒性机制可能与肾小管的Na+- K+-2Cl-共同转运作用有关，它同样存在于耳蜗血管纹的边缘细胞及暗细胞，而血管纹负责内淋巴的分泌，因而这类药的耳毒性可能是间接的，可能与内淋巴体积及其中离子组成的改变有关。袢利尿药能引起耳蜗外侧壁发生缺血及再灌注变化，这一过程可能导致自由基的大量产生而损伤耳蜗。

　　【模型特点】AmAn损害的耳蜗毛细胞始于基底部，以外毛细胞损害消失逐渐向顶回发展，轻中度时毛细胞呈散在或局部连续性损害消失，严重时毛细胞大多数或全部消失，基底膜和血管纹塌陷萎缩，螺旋神经节细胞变性消失。卡铂可以选择性破坏松鼠的耳蜗内毛细胞和前庭l毛细胞以及与之相联系的传入神经元。水杨酸钠注射导致耳蜗外毛细胞出现了SSC扩张性空泡形成，同时外毛细胞静纤毛柔软、弯曲，表皮板局部溶解。

　　【模型来源】动物肌肉连续注射或中耳局部给药可以制作耳毒性药物中毒的动物模型。

　　【模型评估和应用】AmAn耳中毒制作的动物模型，是研究感音神经性聋的主要动物模型，因为此类动物模型不仅造成耳蜗毛细胞的损害消失，而且还造成螺旋神经节细胞、血管纹等组织损害，同时还造成前庭终器的毛细胞和神经细胞的损害消失。但因耳毒性药物的动物选择性和敏感性以及动物的耐受性差异，应该进行预实验选择。 AmAn耳中毒制作的动物模型，在感音神经性耳聋的病理机制与预防治疗、毛细胞死亡的分子机制以及耳蜗毛细胞再生研究中发挥着重要作用。抗癌药卡铂可以选择性破坏灰鼠的耳蜗内毛细胞和前庭Ⅰ型毛细胞以及与之相联系的传入神经元，是研究耳蜗内外毛细胞病理生理机制的最好模型。而水杨酸钠注射导致耳蜗外毛细胞出现扩张性空泡形成，同时外毛细胞静纤毛柔软、弯曲、表皮板局部溶解等病理，是研究耳鸣的理想动物模型。在研究中药拮抗耳中毒的研究中，AmAn耳中毒制作的动物模型常常应用于中药方剂及单方的验证实验。