噪聲習服預防噪聲性聽力損失作用機制研究進展

王艷軍

噪聲危害已經成為當今世界各國主要的職業(yè)危害之一，噪聲污染已被認為是世界七大公害之首，噪聲性聽力損失的防治成為各國關注和研究的重要課題。報道指出，噪聲性聽力損失的程度部分取決于受試者既往的噪聲接觸史，并觀察到以下現(xiàn)象:(1)反復的中等強度噪聲暴露所產生的暫時性聽閾偏移(temporary thresho1d shift，TTS)逐漸被削弱;(2)低強度非損傷性噪聲暴露可使聽覺系統(tǒng)對其后的高強度噪聲性聽損害產生一定的保護作用。這兩種現(xiàn)象統(tǒng)稱為耳蝸韌化或噪聲習服，即由于非創(chuàng)傷性條件化噪聲的鍛煉，耳蝸對噪聲的損害產生了緩沖和抵抗作用。在豚鼠、沙鼠、栗鼠、小鼠以及人類等多個物種中均發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象［1］。習服現(xiàn)象產生的條件包括暴露方式、暴露的聲強度、暴露聲音的頻譜以及暴露持續(xù)的時間，在不同的動物種屬之間這些條件存在著差異。研究報道的實驗動物習服性暴露強度大多在較窄的范圍內(85～100 dB)，目的使動物的聽覺系統(tǒng)經受習服鍛煉而不致聽力損傷，強度越大，所保護的頻率范圍越寬。也有研究報道，習服暴露方式并不是習服效應產生的決定因素，無論采用哪種暴露方式，習服效應都能夠在一定的條件下產生。近年來，有關噪聲習服發(fā)生機制的報道較多，研究人員主要從以下幾個方面進行了探索。

1 耳蝸毛細胞內物質發(fā)生改變

耳蝸毛細胞的機械－電能轉換及主動運動均參與聽敏度的調節(jié)，毛細胞內物質的變化在噪聲習服機制研究中具有重要意義［2］。但對于這些改變與噪聲性聽力損失的關系及其變化機制尚不清楚。肌動蛋白是毛細胞的主要骨架蛋白，在行使其功能時大都以聚合體絲束肌動蛋白(fi1amentous actin，F(xiàn)－actin)的形式出現(xiàn)，F(xiàn)－actin 是毛細胞能動性的物質基礎，與毛細胞的晚期病理改變有關。Hu BH等［3］報道預先暴露于0.5 Hz倍頻程寬帶噪聲90 dB聲壓級(sound pressure 1eve1，SPL)6 h/d，連續(xù)10 d，能夠使耳蝸組織內 F－actin 表達降低，且其降低在噪聲習服停止5 d后最為明顯，這一結果也與條件噪聲暴露停止5 d后其保護效應最大是相對應的。這種降低可能會導致外毛細胞纖毛的剛性減弱而韌性增加，從而可以耐受高強度噪聲的損害。Hongyan Zuo等［4］報道，預先暴露于寬帶噪聲92 dB SPL，4 h/d，連續(xù)7 d，能夠增強細胞內F－actin、熱休克蛋白70(HSP70)和鈣調蛋白(CaM)的合成，降低強噪聲所致細胞內鈣超載。毛細胞內細胞骨架系統(tǒng)的加強及胞內鈣穩(wěn)態(tài)的維持，可減少其后強噪聲損傷暴露引起的毛細胞缺失，對聽力損失產生保護作用。HSP70在噪聲習服中的作用機制，可能為一方面加速蛋白質的合成，促進細胞損傷的修復;另一方面維持胞內鈣穩(wěn)態(tài)及細胞骨架蛋白系統(tǒng)的自穩(wěn)，保證細胞功能的正常發(fā)揮。不同的損傷刺激模式對F－actin的表達的影響可能不同，有的研究結果表明噪聲習服后F－actin表達降低，有的結果表明F－actin表達增強，其在耳蝸保護效應中的作用仍需進一步研究。

2 耳蝸毛細胞主動性發(fā)生改變

近年來研究證明，耳蝸外毛細胞(OHC)有主動活動能力，其自身生理學及功能的改變對于研究噪聲習服現(xiàn)象的生物學基礎是非常有用的。OHC可能起著獲得對高強度聲壓的適應性以及控制基底膜阻尼聲特性的作用，故習服暴露后聽覺系統(tǒng)對噪聲敏感性下降可能與毛細胞的主動活動有關。彭建華等［5］報道，采用 90 dB SPL，8 h/d，習服暴露連續(xù) 14 d，豚鼠耳蝸低頻段(1～3 Hz)畸變產物耳聲發(fā)射(distortion product otoacoustic emission，DPOAE)各強度段幅值升高，尤以在高強度段(50～70 dB SPL)升高的幅度較大;在高頻段DPOAE幅值在各個強度均出現(xiàn)輕度下降，表明習服暴露可以使豚鼠耳蝸外毛細胞低頻段的主動性增強。耳蝸外毛細胞的主動能動性是耳蝸產生耳聲發(fā)射的基礎，耳蝸主動性源自細胞膜外側壁上的馬達蛋白prestin構象的改變，噪聲習服后這種耳蝸生理習性的改變可能與其保護機制相關［6］。Prestin蛋白是外毛細胞電運動及機械－電換能作用所必須的分子基礎，同時外毛細胞電動性過程也伴隨細胞軸向勁度(stiffness)的變化，驅動產生耳蝸放大器作用，提高聽覺的敏感性、頻率選擇性。噪聲習服后，耳蝸外毛細胞主動性的升高可能與prestin蛋白表達改變有關，具體機制尚有待于進一步研究。

3 內源性抗氧化能力增加

噪聲性聽力損失的程度與耳蝸的代謝有關，研究認為習服暴露過程中的耳蝸代謝活動增強可能為毛細胞的易損性提供了保護的生化基礎，進而對聽覺損傷產生一定的抵抗力。報道較多的是噪聲引起的過氧化反應與耳蝸損傷有關。強噪聲引起耳蝸組織氧自由基大量產生，耳蝸內含有高濃度的抗氧化酶類，當產生的自由基超過了耳蝸的抗氧化酶系的清除能力時，氧化－抗氧化平衡被打破，造成耳蝸內大量自由基的產生和堆積，可以造成毛細胞脂質、蛋白質、DNA、細胞表面受體和抗氧化酶損傷，引起細胞死亡和缺失，最終引起進行性聽力損傷。研究報道，90 dB SPL、中心頻率為0.5 kHz的一個倍頻程噪聲下連續(xù)暴露10 d，每天6 h，習服后再暴露于強噪聲環(huán)境，與單純強噪聲暴露組相比，動物耳蝸中的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽(GSH)活力明顯增強，丙二醛(MDA)的含量降低。SOD、CAT和GSH－Px是體內最重要的超氧陰離子自由基清除劑，其含量的高低間接反應了機體清除自由基的能力。MDA是細胞內氧自由基攻擊生物膜中的多不飽和脂肪酸的產物，組織內MDA含量是細胞活性氧堆積水平和細胞損傷程度的重要指標。噪聲習服可以提高耳蝸抗氧化酶的活力，減輕自由基造成的膜脂質過氧化損傷，從而產生聽力保護［7］。Harris KC等［8］報道，自由基的生成需要體內氧化酶系統(tǒng)的催化反應，其中最具代表性的是煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)系統(tǒng)。習服噪聲的暴露，可能通過抑制體內氧化酶系統(tǒng)，一方面使P47phox磷酸化水平降低，從而降低了NADPH氧化酶的活化水平，減少了活性氧(reactive oxygen species，ROS)的生成，另一方面，習服噪聲的暴露抑制了一氧化氮合酶(iNOS)的生成，減少一氧化氮(NO)的大量生成而抑制了NO自由基的生成，從而減輕了耳蝸組織在強噪聲暴露后的損傷。

4 耳蝸橄欖束自控系統(tǒng)發(fā)生改變

耳蝸橄欖束(o1ivo coch1ear bund1e，OCB)是聽覺傳導的下行纖維，是一種具有反饋調節(jié)機制的自控系統(tǒng)，可以通過增加耳蝸的阻抗，減弱聽覺傳入性活動，高頻電刺激交叉的耳蝸橄欖束可降低耳蝸受刺激后的TTS。目前認為，內側耳蝸傳出神經系統(tǒng)具有聽覺易感性方面的可塑性，并且很大程度上依賴其暴露史，傳出纖維對閾移的影響可能通過外毛細胞實現(xiàn)。Le Pre11 CG等［9］研究表明，損傷性噪聲刺激導致內耳毛細胞神經遞質過度釋放，對外側耳蝸橄欖狀復合體產生興奮性毒性，可導致聽神經活性降低。有文獻報道，酪氨酸羥化酶陽性神經元在耳蝸外側橄欖狀復合體各部位均有分布。損傷性噪聲暴露導致內耳毛細胞酪氨酸羥化酶表達水平降低。噪聲習服暴露導致環(huán)磷酸腺苷(cAMP)合成增加，蛋白激酶活性增加，促進耳蝸外側輸出系統(tǒng)和橄欖狀復合體酪氨酸羥化酶的表達上調，導致外側輸出系統(tǒng)多巴胺生成增加，多巴胺對聽覺神經的活性產生緊張性抑制作用，從而保護內耳毛細胞傳入神經(樹突)免受噪聲刺激引起的興奮性毒性。

5 影響耳蝸毛細胞凋亡進程

噪聲性聽覺損失耳蝸的形態(tài)學改變主要是毛細胞的死亡缺失。Hu BH等［10］研究發(fā)現(xiàn)強噪聲暴露后早期存在外毛細胞的核固縮及DNA斷裂現(xiàn)象，這種外毛細胞的凋亡在暴露2 d后仍然存在，證實噪聲暴露后早期，引起毛細胞死亡的機制之一是細胞凋亡。由此可以認為，如果阻斷了早期的毛細胞凋亡途徑，就可能有效防止噪聲對耳蝸的損傷，習服對強噪聲所致聽覺損傷的保護機制可能與條件噪聲阻斷了毛細胞凋亡途徑、促進損傷修復有關。Niu X等［11］研究發(fā)現(xiàn)，高強度的噪聲暴露可以引起外毛細胞內線粒體向細胞漿釋放過多的細胞色素C，同時Bc1－2表達下降，習服暴露可能通過使Bc1－2表達上調，抑制細胞色素C的釋放而有效阻斷毛細胞凋亡的啟動。Izzo AD等［12］報道，噪聲暴露后耳蝸cfos基因表達增高，且耳蝸核c－fos蛋白的表達水平與噪聲刺激強度呈正相關，即在c－fos癌基因蛋白產物表達較高時，聽性腦干反應(auditory brainstem response，ABR)反映出的聽閾損失較重。這提示c－fos蛋白樣免疫反應陽性產物的表達與耳蝸毛細胞、螺旋神經節(jié)等結構的損傷修復存在一定的相關性。噪聲習服可能通過影響耳蝸核c－fos蛋白的表達水平，促進毛細胞損傷修復，發(fā)揮聽覺保護作用，具體機制還有待于深入研究。

6 改善耳蝸微循環(huán)

耳蝸微血管存在復雜的調節(jié)機制，影響因素包括交感神經系統(tǒng)、局部調節(jié)、藥物、代謝產物和血液成分等。強噪聲刺激引起的耳蝸微循環(huán)障礙，內耳供血不足，局部缺血缺氧，造成耳蝸內環(huán)境代謝紊亂，被認為是噪聲性聽力損失的發(fā)病機制之一。應用改善微循環(huán)藥物治療在臨床上取得良好的療效。Attanasio G等［13］應用多普勒技術觀察沙鼠噪聲習服效應中耳蝸血流變化，發(fā)現(xiàn)在85 dB，4 kHz，每天6 h的條件暴露，持續(xù)10 d的習服訓練中，開始的4 d，耳蝸的血流減少，4 d之后耳蝸的血流急劇增加。說明習服效應中耳蝸血流的增加可能是抵抗更強噪聲暴露的機制之一。習服噪聲暴露引起的耳蝸組織缺氧程度不足以造成細胞損傷，而是造成天冬氨酸羥化酶(FIH－1)活性抑制，可以使耳蝸組織缺氧誘導因子(HIF－1a)表達顯著上調

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