許多COVID-19患者報告了影響耳朵的癥狀，其中包括聽力損失和耳鳴。頭暈和平衡問題也可能發生，這表明SARS-CoV-2病毒可能會感染內耳。麻省理工學院(MIT)和馬薩諸塞州眼耳科的一項新研究提供了證據，其證明該病毒確實能感染內耳細胞–包括對聽力和平衡都至關重要的毛細胞。
研究人員還發現，在人類內耳組織中看到的感染模式跟10名報告有各種耳朵相關癥狀的COVID-19患者的研究中看到的癥狀一致。
研究人員在研究中使用了他們開發的人類內耳的新型細胞模型及難以獲得的成年人類內耳組織。這種組織的有限可用性阻礙了以前對COVID-19和其他可導致聽力損失的病毒的研究。
MIT醫學工程和科學研究所Hermann L.F. von Helmholtz教授Lee Gehrke說道：“擁有模型是第一步，這項工作不僅為處理SARS-CoV-2而且為處理其他影響聽力的病毒開闢了道路。”
Konstantina Stankovic是哈佛醫學院的前副教授，也是馬薩諸塞州眼耳科的前耳科和神經科主任，現在是斯坦福大學醫學院Bertarelli基金會教授和耳鼻喉-頭頸外科系主任，她共同領導了這項研究。Stankovic實驗室的前博士后、現在斯坦福大學醫學院的Minjin Jeong則是該論文的第一作者，該論文於2021年10月29日發表在《Communicaitons Meddicine》上。
耳朵感染的模型
在COVID-19大流行開始之前，Gehrke和Stankovic開始合作進行一個項目以開發細胞模型來研究人類內耳的感染。巨細胞病毒、腮腺炎病毒和肝炎病毒等病毒都能導致耳聾，但它們究竟是如何做到的，人們並不十分了解。
2020年初，在SARS-CoV-2病毒出現后，研究人員改變了他們的計劃。在馬薩諸塞州眼耳科，Stankovic開始看到那些出現聽力損失、耳鳴和頭暈的病人，他們的COVID-19檢測呈陽性。“當時非常不清楚這是有因果關係還是巧合，因為聽力損失和耳鳴是如此普遍，”她回憶道。
她和Gehrke決定使用他們正在研究的模型系統來研究SARS-CoV-2的感染。他們通過採取人類皮膚細胞並將其轉化為誘導多能幹細胞來創建他們的細胞模型。然後，他們能刺激這些細胞分化成內耳中的幾種類型的細胞：毛細胞、支持細胞、神經纖維和隔離神經元的許旺細胞。
這些細胞可以在平坦的二維層中生長，也可以組織成三維的器官。此外，研究人員還能從正在接受手術的病人那裡獲得難以獲得的內耳組織樣本，這些病人患有導致嚴重眩暈發作的疾病或患有導致聽力損失和眩暈的腫瘤。
在人類內耳樣本和幹細胞衍生的細胞模型中，研究人員發現某些類型的細胞–毛細胞和許旺細胞–表達SARS-CoV-2病毒進入細胞所需的蛋白質。這些蛋白質包括在細胞表面發現的ACE2受體以及兩種叫做弗林蛋白酶和跨膜蛋白酶Serine 2的酶，它們會幫助病毒跟宿主細胞融合。
研究人員隨後表明，該病毒實際上可以感染內耳特別是毛細胞–以及在較小程度上感染許旺細胞。他們發現，他們模型中的其他細胞類型對SARS-CoV-2感染不敏感。
研究人員研究的人類毛細胞是前庭毛細胞，它們參與感知頭部運動和維持平衡。參與聽覺的耳蝸毛細胞，在細胞模型中更難獲得或生成。然而研究人員指出，小鼠的耳蝸毛細胞也有允許SARS-CoV-2進入的蛋白質。
病毒的聯繫
研究人員在其組織樣本中發現的感染模式似乎跟一組10名COVID-19患者中觀察到的癥狀相符，他們在感染后報告了跟耳朵有關的癥狀。這些患者中有9人患有耳鳴，6人經歷了眩暈，並且都經歷了輕度到深度的聽力損失。
耳蝸毛細胞的損傷可能會導致聽力損失，這通常可以通過測量耳聲發射來評估–感覺毛細胞對聽覺刺激做出反應時發出的聲音。在該研究中接受這種測試的6名COVID-19患者中，所有的人都存在耳聲發射減少或消失的情況。
雖然這項研究強烈表明COVID-19可以引起聽覺和平衡問題，但COVID-19患者中出現耳朵相關問題的總體比例並不清楚。
“最初這是因為被診斷為COVID的病人不容易進行常規測試，另外，當病人出現更多威脅生命的併發症時，他們並不太注意他們的聽力是否下降或是否有耳鳴，”Stankovic說道，“我們仍不知道發病率是多少，但我們的發現確實需要加強對接觸COVID的人的聽前庭癥狀的關注。”
病毒進入耳朵的可能途徑包括咽鼓管，它連接着鼻子和中耳。Stankovic表示，病毒還可能通過嗅覺神經周圍的小開口從鼻子里逃出來。這將使它能進入大腦空間並感染顱神經，包括連接內耳的神經。
約翰霍普金斯大學醫學院耳鼻喉科-頭頸外科教授、未參加這項研究的Yuri Agrawal指出：“這篇文章提供了非常有說服力的證據，它證明了Sars-CoV-2感染了內耳，並且可能跟一些COVID-19感染患者的聽力和平衡癥狀有因果關係。我們領域的另一個令人興奮的進展是使用二維和三維體外器官觀察內耳的Sars-CoV-2感染。這提供了一個強大的平台來研究其他一些暴露，包括其他感染、毒素和癌症對內耳的影響。”
研究人員現在希望利用他們的人類細胞模型來測試由SARS-CoV-2和其他病毒引起的內耳感染的可能療法。