前言
听力残疾是指由于各种原因导致的双耳听力丧失或听觉障碍，严重影响着患者的生存质量。据世界卫生组织2014年发布的数据显示，全球约有3.6亿人患有耳聋疾病，占全球总人口的5％，其中，7岁以下患儿高达80万。耳聋疾病严重影响患者的生活、工作和人际交往等。因此，利用合适的动物模型对耳聋疾病的发生、发展进行研究，可为该类疾病的治疗及相关药物的研发提供新的理论依据，具有非常重要的意义。
斑马鱼是近年来兴起研究的一种新型脊椎动物模式生物，斑马鱼虽无外耳和中耳，但具有脊椎动物典型的内耳解剖结构。斑马鱼内耳由三个半规管（前、后和水平半规管）、耳石器官（椭圆囊、球囊和听壶）组成；半规管、椭圆囊主要行前庭平衡功能，而球囊及听壶则司听觉感知功能。除内耳外，斑马鱼还具有另一感觉神经器官——侧线系统，其由大量单个神经丘组成，每个神经丘中央包含一簇由神经支配的感觉毛细胞，其功能为探测自身局部水流及低频振动、调节诸如学习、逃避及扑食等行为。由于侧线毛细胞与内耳毛细胞功能及分子结构极为相似且便于活体观察及干预，现已广泛用于毛细胞发育、再生、听觉及前庭功能障碍研究。鉴于以上生物学特性，斑马鱼在听力研究领域应用日益广泛，耳科学研究者亦采用斑马鱼模型探讨毛细胞再生、遗传性聋机制、耳毒性和抗耳毒性药物筛查等。基于此，本文对近年来斑马鱼模型在听觉领域的研究进展及应用对其进行介绍。
斑马鱼模型在听觉领域研究中的进展
斑马鱼模型在遗传性耳聋中的研究进展
据统计，我国新生儿极重度聋发病率约为1／1000，其中50％以上与遗传因素有关。经过科研人员二十多年的努力，目前已鉴定出超150个遗传性聋基因。
2000年，Ernest等首先报道斑马鱼mariner突变体可出现内耳毛细胞束异常、内耳微音器电位减弱等，此形态及功能缺陷与编码异常肌球蛋白7a（myosin Ⅶa）小鼠shaker-1突变体极为类似。研究发现，grh12bT086突变系斑马鱼表现为听泡扩大、耳石变小及半规管畸形，但其毛细胞发育正常，而注射人工合成野生型斑马鱼grh12b、人类grh12或小鼠grh12（grainyhead-like2）mRNA则可拯救突变表型，表明grh12bT086突变斑马鱼品系为研究人类DFNA28渐进性听力损失的理想动物模型。此外可用于遗传性聋的斑马鱼模型还包括eyal、colorless、sputnik等。
斑马鱼模型在耳毒性药物评价中的研究进展
耳毒性药物是指其毒副作用主要损害听觉系统，中毒症状为耳鸣、眩晕、耳聋和平衡失调等的一类药物。目前由于缺少简便而有效的耳毒性评价模型，因此临床上批准上市的药物大多数缺乏耳毒性的评价指标。
2005 年，Ton等首次以斑马鱼作为实验动物，评价了药物的耳毒性，并初步建立了斑马鱼药源性耳毒模型。2011年，赵壮等利用斑马鱼模型，研究了3种氨基糖苷类抗生素（庆大霉素、新霉素和链霉素）的耳毒性作用。结果发现，上述3种药物均可影响斑马鱼的耳囊结构和感觉毛细胞数量，同时还可影响听觉器官发育相关的4种基因（Eya1、Val、Otx2和Dlx6a）的表达。2016年，Yoo等研究了纳米银离子的耳毒性作用，结果显示，纳米银离子对斑马鱼的感觉毛细胞具有明显的破坏作用。而后年，Yoo等利用斑马鱼作为实验动物，研究了尼古丁对感觉毛细胞的毒害效应。结果显示，尼古丁可诱导感觉毛细胞发生凋亡，且其毒性效果与尼古丁的作用浓度呈剂量依赖性。
斑马鱼模型在抗耳毒性药物筛选中的研究进展
氨基苷类抗生素是一种由氨基糖与氨基环醇通过氧桥连接而成的苷类抗生素，因具有抗菌谱广、抗菌能力强、用药成本低、过敏反应少等特点，在临床上应用非常广泛。目前，最常见的氨基糖苷类抗生素包括庆大霉素、新霉素、链霉素、妥布霉素和阿米卡星等，但是，这类药物具有较强的耳毒性，能够杀死哺乳动物内耳中的感觉毛细胞，导致听力的永久性损伤。截止目前为止，氨基糖苷类药源性耳聋尚无理想的治疗方法或者药物，所以应用合适的动物模型筛选防治该类疾病的药物显得至关重要。
与人类内耳中的感觉毛细胞类似，斑马鱼的感觉毛细胞对氨基糖苷类抗生素的耳毒性反应也相当敏感，因此以斑马鱼作为动物模型，筛选具有抗耳毒性的药物正日益受到人们的重视。
有研究人员分别利用斑马鱼模型，对美国食品药品监督管理局批准的部分药物进行了耳毒性保护活性筛查，结果发现，六氢芬宁、莱克多巴胺和他莫昔芬等可抑制部分氨基糖苷类抗生素的耳毒性。2014年，Song等应用斑马鱼模型研究了一种新型坏死抑制剂（NecroX-5）的感觉毛细胞保护活性，结果发现，NecroX-5对新霉素诱导的感觉毛细胞凋亡和线粒体损失具有明显抑制效果。Wu等应用斑马鱼模型证实，维生素C、N-乙酰半胱氨酸和罗布麻素等，均可通过降低体内ROS的含量，进而缓解新霉素对感觉毛细胞的损伤。2016年，Oh等以斑马鱼作为实验动物，研究了抗氧化类物质——褪黑素的耳毒性保护作用，研究结果发现，褪黑素可减少新霉素对感觉毛细胞的损伤。Hirose等利用斑马鱼模型对18种候选药物的耳毒性保护活性进行了筛查，结果发现槲皮素、儿茶素和单宁酸等3种化合物对新霉素诱导的感觉毛细胞损伤具有保护作用。Esterberg等研究了氨基糖苷类抗生素耳毒性的作用机制，发现当氨基糖苷类抗生素作用于斑马鱼后，线粒体对钙离子的摄取可发生改变，进而诱导大量ROS的产生，而这可能就是氨基糖苷类抗生素诱导感觉毛细胞死亡的作用机制。2019年，吴艾欣等利用斑马鱼模型研究了丹参提取物对庆大霉素导致的毛细胞损伤的保护作用，结果显示，丹参提取物对庆大霉素诱导产生的耳毒性具有一定的保护功效，其中，丹酚酸Ｂ的稳定性经过改善后，有望成为潜在的耳毒性保护药物。
斑马鱼模型在毛细胞再生领域中的研究进展
哺乳动物内耳中的感觉毛细胞是一种终末分化的细胞，因此不可再生，如何通过技术手段，实现感觉毛细胞的再生，一直是听力研究领域的难题之一。
2003年，Harris等首次报道，斑马鱼的感觉毛细胞在缺损后存在再生现象，因此斑马鱼模型在感觉毛细胞再生领域具有区别于哺乳动物的独特优势。通过研究斑马鱼感觉毛细胞再生的机制，有助于科研人员早日破解哺乳动物感觉毛细胞再生这一难题。后又有研究证实，斑马鱼再生的侧线感觉毛细胞多来源于表达Sox2基因的前体细胞。Millimaki等发现，Sox2基因可维持斑马鱼感觉毛细胞的正常生存。除此之外，在感觉毛细胞再生过程中，该基因还具有调控支持细胞直接转化为毛细胞的功能。2011年，Schuck等发现，腹腔注射人工合成的生长激素，可促进斑马鱼内耳中感觉毛细胞的增殖。2012年，Mackenzie等证实，支持细胞在斑马鱼感觉毛细胞的再生过程中起着重要作用。2013年，周婷婷等发现，Eya1和Six1b两基因在斑马鱼神经丘处感觉毛细胞再生的过程中起着重要作用。2014年，Jiang等发现Wnt／β-catenin信号通路不参与调控斑马鱼感觉毛细胞再生过程的启动，只在感觉毛细胞再生过程的后期起作用，他们的工作为感觉毛细胞再生相关的信号通路研究奠定了基础。2016年，Lee等发现MYC与FGF两条信号通路对于斑马鱼感觉毛细胞的再生是必须的，其中MYC主要参与细胞增殖，FGF主要参与细胞分化。2019年，Tang等应用斑马鱼模型研究发现，当斑马鱼的神经丘毛细胞被新霉素破坏时，Wnt和FGF两条信号通路可以紧密结合，共同调控祖细胞与再生细胞的增殖。
结语
斑马鱼作为一种介于细胞与哺乳动物之间的新型脊椎动物模式生物，在听力研究领域拥有巨大的潜力，以其作为实验动物，有助于科研人员对药物或化合物的耳毒性及耳毒性保护活性进行高通量的快速筛选评价。除此之外，科研人员还可借助斑马鱼模型，对听力相关基因的功能进行深入研究，为人类听觉毛细胞再生这一难题的破解提供新的实验思路与科研数据。目前，随着斑马鱼基因组计划的进一步完善，以及转基因和基因编辑等分子生物学技术的不断涌现，斑马鱼模型在听力研究领域的应用必将更为广泛。
以上内容参考文献：
1.《听力学及言语疾病杂志》发表的周金章、龙孝斌题为“脊柱模式生物斑马鱼用于内耳科学领域研究的进展”；
2.《山东科学》发表的刘可春、高燕、张云、何秋霞、韩利文、李宁、季秀娜、孙晨题为“模式生物斑马鱼在听觉领域的应用”。
