噪声习服预防噪声性听力损失作用机制研究进展

王艳军

噪声危害已经成为当今世界各国主要的职业危害之一，噪声污染已被认为是世界七大公害之首，噪声性听力损失的防治成为各国关注和研究的重要课题。报道指出，噪声性听力损失的程度部分取决于受试者既往的噪声接触史，并观察到以下现象:(1)反复的中等强度噪声暴露所产生的暂时性听阈偏移(temporary thresho1d shift，TTS)逐渐被削弱;(2)低强度非损伤性噪声暴露可使听觉系统对其后的高强度噪声性听损害产生一定的保护作用。这两种现象统称为耳蜗韧化或噪声习服，即由于非创伤性条件化噪声的锻炼，耳蜗对噪声的损害产生了缓冲和抵抗作用。在豚鼠、沙鼠、栗鼠、小鼠以及人类等多个物种中均发现了这一现象［1］。习服现象产生的条件包括暴露方式、暴露的声强度、暴露声音的频谱以及暴露持续的时间，在不同的动物种属之间这些条件存在着差异。研究报道的实验动物习服性暴露强度大多在较窄的范围内(85～100 dB)，目的使动物的听觉系统经受习服锻炼而不致听力损伤，强度越大，所保护的频率范围越宽。也有研究报道，习服暴露方式并不是习服效应产生的决定因素，无论采用哪种暴露方式，习服效应都能够在一定的条件下产生。近年来，有关噪声习服发生机制的报道较多，研究人员主要从以下几个方面进行了探索。

1 耳蜗毛细胞内物质发生改变

耳蜗毛细胞的机械－电能转换及主动运动均参与听敏度的调节，毛细胞内物质的变化在噪声习服机制研究中具有重要意义［2］。但对于这些改变与噪声性听力损失的关系及其变化机制尚不清楚。肌动蛋白是毛细胞的主要骨架蛋白，在行使其功能时大都以聚合体丝束肌动蛋白(fi1amentous actin，F－actin)的形式出现，F－actin 是毛细胞能动性的物质基础，与毛细胞的晚期病理改变有关。Hu BH等［3］报道预先暴露于0.5 Hz倍频程宽带噪声90 dB声压级(sound pressure 1eve1，SPL)6 h/d，连续10 d，能够使耳蜗组织内 F－actin 表达降低，且其降低在噪声习服停止5 d后最为明显，这一结果也与条件噪声暴露停止5 d后其保护效应最大是相对应的。这种降低可能会导致外毛细胞纤毛的刚性减弱而韧性增加，从而可以耐受高强度噪声的损害。Hongyan Zuo等［4］报道，预先暴露于宽带噪声92 dB SPL，4 h/d，连续7 d，能够增强细胞内F－actin、热休克蛋白70(HSP70)和钙调蛋白(CaM)的合成，降低强噪声所致细胞内钙超载。毛细胞内细胞骨架系统的加强及胞内钙稳态的维持，可减少其后强噪声损伤暴露引起的毛细胞缺失，对听力损失产生保护作用。HSP70在噪声习服中的作用机制，可能为一方面加速蛋白质的合成，促进细胞损伤的修复;另一方面维持胞内钙稳态及细胞骨架蛋白系统的自稳，保证细胞功能的正常发挥。不同的损伤刺激模式对F－actin的表达的影响可能不同，有的研究结果表明噪声习服后F－actin表达降低，有的结果表明F－actin表达增强，其在耳蜗保护效应中的作用仍需进一步研究。

2 耳蜗毛细胞主动性发生改变

近年来研究证明，耳蜗外毛细胞(OHC)有主动活动能力，其自身生理学及功能的改变对于研究噪声习服现象的生物学基础是非常有用的。OHC可能起着获得对高强度声压的适应性以及控制基底膜阻尼声特性的作用，故习服暴露后听觉系统对噪声敏感性下降可能与毛细胞的主动活动有关。彭建华等［5］报道，采用 90 dB SPL，8 h/d，习服暴露连续 14 d，豚鼠耳蜗低频段(1～3 Hz)畸变产物耳声发射(distortion product otoacoustic emission，DPOAE)各强度段幅值升高，尤以在高强度段(50～70 dB SPL)升高的幅度较大;在高频段DPOAE幅值在各个强度均出现轻度下降，表明习服暴露可以使豚鼠耳蜗外毛细胞低频段的主动性增强。耳蜗外毛细胞的主动能动性是耳蜗产生耳声发射的基础，耳蜗主动性源自细胞膜外侧壁上的马达蛋白prestin构象的改变，噪声习服后这种耳蜗生理习性的改变可能与其保护机制相关［6］。Prestin蛋白是外毛细胞电运动及机械－电换能作用所必须的分子基础，同时外毛细胞电动性过程也伴随细胞轴向劲度(stiffness)的变化，驱动产生耳蜗放大器作用，提高听觉的敏感性、频率选择性。噪声习服后，耳蜗外毛细胞主动性的升高可能与prestin蛋白表达改变有关，具体机制尚有待于进一步研究。

3 内源性抗氧化能力增加

噪声性听力损失的程度与耳蜗的代谢有关，研究认为习服暴露过程中的耳蜗代谢活动增强可能为毛细胞的易损性提供了保护的生化基础，进而对听觉损伤产生一定的抵抗力。报道较多的是噪声引起的过氧化反应与耳蜗损伤有关。强噪声引起耳蜗组织氧自由基大量产生，耳蜗内含有高浓度的抗氧化酶类，当产生的自由基超过了耳蜗的抗氧化酶系的清除能力时，氧化－抗氧化平衡被打破，造成耳蜗内大量自由基的产生和堆积，可以造成毛细胞脂质、蛋白质、DNA、细胞表面受体和抗氧化酶损伤，引起细胞死亡和缺失，最终引起进行性听力损伤。研究报道，90 dB SPL、中心频率为0.5 kHz的一个倍频程噪声下连续暴露10 d，每天6 h，习服后再暴露于强噪声环境，与单纯强噪声暴露组相比，动物耳蜗中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽(GSH)活力明显增强，丙二醛(MDA)的含量降低。SOD、CAT和GSH－Px是体内最重要的超氧阴离子自由基清除剂，其含量的高低间接反应了机体清除自由基的能力。MDA是细胞内氧自由基攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸的产物，组织内MDA含量是细胞活性氧堆积水平和细胞损伤程度的重要指标。噪声习服可以提高耳蜗抗氧化酶的活力，减轻自由基造成的膜脂质过氧化损伤，从而产生听力保护［7］。Harris KC等［8］报道，自由基的生成需要体内氧化酶系统的催化反应，其中最具代表性的是烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NADPH)系统。习服噪声的暴露，可能通过抑制体内氧化酶系统，一方面使P47phox磷酸化水平降低，从而降低了NADPH氧化酶的活化水平，减少了活性氧(reactive oxygen species，ROS)的生成，另一方面，习服噪声的暴露抑制了一氧化氮合酶(iNOS)的生成，减少一氧化氮(NO)的大量生成而抑制了NO自由基的生成，从而减轻了耳蜗组织在强噪声暴露后的损伤。

4 耳蜗橄榄束自控系统发生改变

耳蜗橄榄束(o1ivo coch1ear bund1e，OCB)是听觉传导的下行纤维，是一种具有反馈调节机制的自控系统，可以通过增加耳蜗的阻抗，减弱听觉传入性活动，高频电刺激交叉的耳蜗橄榄束可降低耳蜗受刺激后的TTS。目前认为，内侧耳蜗传出神经系统具有听觉易感性方面的可塑性，并且很大程度上依赖其暴露史，传出纤维对阈移的影响可能通过外毛细胞实现。Le Pre11 CG等［9］研究表明，损伤性噪声刺激导致内耳毛细胞神经递质过度释放，对外侧耳蜗橄榄状复合体产生兴奋性毒性，可导致听神经活性降低。有文献报道，酪氨酸羟化酶阳性神经元在耳蜗外侧橄榄状复合体各部位均有分布。损伤性噪声暴露导致内耳毛细胞酪氨酸羟化酶表达水平降低。噪声习服暴露导致环磷酸腺苷(cAMP)合成增加，蛋白激酶活性增加，促进耳蜗外侧输出系统和橄榄状复合体酪氨酸羟化酶的表达上调，导致外侧输出系统多巴胺生成增加，多巴胺对听觉神经的活性产生紧张性抑制作用，从而保护内耳毛细胞传入神经(树突)免受噪声刺激引起的兴奋性毒性。

5 影响耳蜗毛细胞凋亡进程

噪声性听觉损失耳蜗的形态学改变主要是毛细胞的死亡缺失。Hu BH等［10］研究发现强噪声暴露后早期存在外毛细胞的核固缩及DNA断裂现象，这种外毛细胞的凋亡在暴露2 d后仍然存在，证实噪声暴露后早期，引起毛细胞死亡的机制之一是细胞凋亡。由此可以认为，如果阻断了早期的毛细胞凋亡途径，就可能有效防止噪声对耳蜗的损伤，习服对强噪声所致听觉损伤的保护机制可能与条件噪声阻断了毛细胞凋亡途径、促进损伤修复有关。Niu X等［11］研究发现，高强度的噪声暴露可以引起外毛细胞内线粒体向细胞浆释放过多的细胞色素C，同时Bc1－2表达下降，习服暴露可能通过使Bc1－2表达上调，抑制细胞色素C的释放而有效阻断毛细胞凋亡的启动。Izzo AD等［12］报道，噪声暴露后耳蜗cfos基因表达增高，且耳蜗核c－fos蛋白的表达水平与噪声刺激强度呈正相关，即在c－fos癌基因蛋白产物表达较高时，听性脑干反应(auditory brainstem response，ABR)反映出的听阈损失较重。这提示c－fos蛋白样免疫反应阳性产物的表达与耳蜗毛细胞、螺旋神经节等结构的损伤修复存在一定的相关性。噪声习服可能通过影响耳蜗核c－fos蛋白的表达水平，促进毛细胞损伤修复，发挥听觉保护作用，具体机制还有待于深入研究。

6 改善耳蜗微循环

耳蜗微血管存在复杂的调节机制，影响因素包括交感神经系统、局部调节、药物、代谢产物和血液成分等。强噪声刺激引起的耳蜗微循环障碍，内耳供血不足，局部缺血缺氧，造成耳蜗内环境代谢紊乱，被认为是噪声性听力损失的发病机制之一。应用改善微循环药物治疗在临床上取得良好的疗效。Attanasio G等［13］应用多普勒技术观察沙鼠噪声习服效应中耳蜗血流变化，发现在85 dB，4 kHz，每天6 h的条件暴露，持续10 d的习服训练中，开始的4 d，耳蜗的血流减少，4 d之后耳蜗的血流急剧增加。说明习服效应中耳蜗血流的增加可能是抵抗更强噪声暴露的机制之一。习服噪声暴露引起的耳蜗组织缺氧程度不足以造成细胞损伤，而是造成天冬氨酸羟化酶(FIH－1)活性抑制，可以使耳蜗组织缺氧诱导因子(HIF－1a)表达显著上调

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