張馳吳瑋，韓浩倫王剛王鴻南丁瑞英周麗斌北京大學(xué)解放軍306醫(yī)院教學(xué)醫(yī)院（北京000）解放軍306醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科（北京000）

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模擬航天環(huán)境對(duì)大鼠內(nèi)耳淋巴液容積的影響

張馳1吳瑋1，2韓浩倫2王剛2王鴻南2丁瑞英2周麗斌2
1北京大學(xué)解放軍306醫(yī)院教學(xué)醫(yī)院（北京100101）
2解放軍306醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科（北京100101）

【摘要】目的探討模擬中長(zhǎng)期飛船艙內(nèi)失重及噪聲復(fù)合因素對(duì)大鼠聽力及內(nèi)耳淋巴液容積的影響。方法健康SD大鼠22只隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組（失重+噪聲組）12只，對(duì)照組10只。分別于暴露前、暴露后2周、4周、8周檢測(cè)其雙耳聽性腦干誘發(fā)電位（ABR）閾值，并進(jìn)行內(nèi)耳MRI掃描，通過專用軟件對(duì)內(nèi)耳淋巴液容積進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果1.實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物ABR閾值在暴露4周時(shí)開始與實(shí)驗(yàn)前出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），且8周時(shí)ABR閾值與實(shí)驗(yàn)前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。2.實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物雙耳內(nèi)耳淋巴液容積在暴露2周時(shí)與暴露前無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），在暴露4周時(shí)與暴露前開始出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），在暴露8周時(shí)與暴露前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。對(duì)照組動(dòng)物內(nèi)爾淋巴液容積在實(shí)驗(yàn)前后均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。結(jié)論模擬中長(zhǎng)期飛船艙內(nèi)失重和噪聲復(fù)合因素可造成SD大鼠聽覺電生理的損傷，且會(huì)導(dǎo)致大鼠內(nèi)耳淋巴液容積增大。

【關(guān)鍵詞】模擬失重；噪聲；聽性腦干反應(yīng)；內(nèi)耳淋巴液容積

This study was financially supported by the the 12th Five-Year significante subjects of military.

Conflicts of interest :The authors declare that they have no competing interests.

宇航員在太空中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，面臨著失重狀態(tài)、穩(wěn)態(tài)噪聲的持續(xù)暴露等諸多情況。曾有研究證明，宇航員在太空中會(huì)出現(xiàn)聽閾的暫時(shí)性閾移甚至永久性閾移［1，2］。既往本課題組發(fā)現(xiàn)短期失重環(huán)境可使豚鼠內(nèi)耳淋巴液容積增大，失重加噪聲復(fù)合因素會(huì)加重內(nèi)耳淋巴液容積的變化［3］。但隨著載人航天事業(yè)的發(fā)展以及人類在宇宙中停留時(shí)間的延長(zhǎng)，關(guān)于中長(zhǎng)期載人航天環(huán)境對(duì)人類聽力學(xué)及內(nèi)爾淋巴液容積影響的研究仍是空缺，本文主要觀察模擬中長(zhǎng)期飛船艙內(nèi)噪聲和失重復(fù)合因素對(duì)大鼠聽性腦干誘發(fā)電位（ABR）閾值和內(nèi)耳淋巴容積的影響。

1　材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

健康SD大鼠22只（北京海淀區(qū)興隆實(shí)驗(yàn)動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)提供），均為雄性，體重180～220g，耳廓反應(yīng)靈敏，鼓膜標(biāo)志清晰，無強(qiáng)噪聲暴露及耳毒性藥物使用史，隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組12只（24耳）及對(duì)照組10只（20耳）。

1.2噪聲系統(tǒng)

穩(wěn)態(tài)噪聲由白噪聲信號(hào)發(fā)生器UZ-3型（北京長(zhǎng)城無線電廠生產(chǎn)），經(jīng)均衡器（MEQ），功率放大器（PA-1000）傳到揚(yáng)聲器（YZ20-7）。采用自由場(chǎng)給聲，將揚(yáng)聲器放置于大鼠籠前2米并固定。噪聲聲級(jí)用BK2250手持式分析儀測(cè)量，測(cè)得其聲壓級(jí)為（72±2）dB SPL，每天持續(xù)給予8小時(shí)穩(wěn)態(tài)噪聲暴露。

1.3模擬失重方法

對(duì)實(shí)驗(yàn)組大鼠采用目前最常用的頭低位模擬失重法［4］（Morey-Holton法），尾部利用膠帶纏于懸吊的鐵絲，保持動(dòng)物頭低位，后肢完全離地，前肢承擔(dān)部分身體重量，身體縱軸與水平面呈30o夾角。懸吊期間保證動(dòng)物可以自由活動(dòng)、自由進(jìn)食［5］，持續(xù)8周。

1.4聽性腦干誘發(fā)電位（ABR）閾值的測(cè)定

大鼠給予咪唑安定（80mg/kg）和鹽酸賽拉嗪注射液（200mg/kg）進(jìn)行肌肉注射麻醉（麻醉深度達(dá)角膜反射消失，必要時(shí)給予總量的20％-30％維持）。實(shí)驗(yàn)前分別對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組應(yīng)用聽性腦干反應(yīng)儀（MEDSEN丹麥）檢測(cè)短聲誘發(fā)雙側(cè)聽性腦干誘發(fā)電位閾值，并分別于暴露后2周、4周、8周再次進(jìn)行檢測(cè)。記錄電極置于前額正中皮下，參考電極置于對(duì)側(cè)耳后乳突區(qū)皮下，接地電極置于鼻尖。刺激短聲方波脈寬0.1-0.2ms，頻率100-3000Hz，解析時(shí)間10ms，頻率從高聲強(qiáng)開始，依次以20、10、5dB SPL逐漸衰減，以能誘發(fā)出可辨認(rèn)波Ⅲ的最低強(qiáng)度為反應(yīng)閾，在閾值強(qiáng)度重復(fù)檢測(cè)1次。

1.5MRI成像及測(cè)定

參考本課題組既往研究方法［3］，使用3TTrio Tim Siemens全身掃描儀，小柔線圈包裹大鼠，三維高分辨等體素FSET2WI序列：TR/TE=1500/110，F(xiàn)OV=50×50mm，Matrix=128×128，分辨率=0.4×0.4× 0.4mm，BW=210，TA=8分27秒，突出顯示內(nèi)耳淋巴液。對(duì)雙側(cè)內(nèi)耳淋巴液容積使用北京師范大學(xué)編寫的專用軟件進(jìn)行測(cè)量，取其均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，各組各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)ABR采用方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1大鼠內(nèi)耳MRI成功顯像，內(nèi)耳結(jié)構(gòu)如圖所示。圖示箭頭所指處即為單側(cè)內(nèi)耳結(jié)構(gòu)。

內(nèi)耳核磁圖像

Magnetic resonance inner ear images

2.2兩組大鼠聽力變化見表1、表2

表1　實(shí)驗(yàn)組ABR閾值（dB SPL）Table 1 ABR threshold in experimental group（dB SPL）

表2　對(duì)照組暴露前后ABR閾值（dB SPL）Table 2 ABR threshold in control group（dB SPL）

從表1、表2可知：實(shí)驗(yàn)組大鼠雙耳ABR閾值在暴露2周時(shí)與暴露前無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），4周時(shí)開始與暴露前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），8周時(shí)與暴露前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.1）；對(duì)照組雙耳ABR閾值至暴露4周時(shí)與暴露前無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），暴露8周時(shí)與暴露前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組兩組存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.3兩組大鼠內(nèi)耳淋巴液容積變化見表3、表4

表3　實(shí)驗(yàn)組大鼠內(nèi)耳淋巴液容積數(shù)值Table 3 The inner ear lymphatic fluid volume in experimental group

表4　對(duì)照組大鼠內(nèi)耳淋巴液容積數(shù)值Table 4 The inner ear lymphatic fluid volume in control group

從表3、表4可知：實(shí)驗(yàn)組大鼠雙耳內(nèi)耳淋巴液容積在暴露2周時(shí)與暴露前無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，4周時(shí)開始與暴露前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），8周時(shí)與暴露前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.01）。對(duì)照組暴露前后四個(gè)之間點(diǎn)間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。（P＜0.01）

3　討論

隨著載人航天事業(yè)的發(fā)展，人類在宇宙中健康狀態(tài)的研究日益被重視。宇宙中的作業(yè)環(huán)境與地面不同，面臨著失重、噪聲、輻射等諸多復(fù)合因素的影響。這些因素對(duì)人體的影響是持續(xù)存在的。執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)各種機(jī)器產(chǎn)生的噪聲接近于穩(wěn)態(tài)噪聲。噪聲對(duì)聽力的損傷是顯著的。失重環(huán)境亦會(huì)對(duì)聽力造成損傷［6］。且載人航天環(huán)境會(huì)導(dǎo)致人體體液的重新分布［7］，進(jìn)而可能會(huì)影響內(nèi)耳淋巴液容積變化。

本課題組通過3T Trio Tim Siemens對(duì)大鼠進(jìn)行內(nèi)耳核磁掃描，通過不同的參數(shù)對(duì)內(nèi)耳結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯像，可以滿足本研究對(duì)內(nèi)耳淋巴液容積的需求。對(duì)雙側(cè)內(nèi)耳淋巴液容積的測(cè)量是使用北京師范大學(xué)設(shè)計(jì)的專用軟件選取最大截面積進(jìn)行測(cè)量。由于大鼠頭部狹小，內(nèi)耳MRI精細(xì)顯像困難，為保證數(shù)值精確，所有測(cè)量結(jié)果均為雙盲、三次測(cè)量取均值后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

對(duì)ABR閾值進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)驗(yàn)組大鼠雙耳聽力在暴露4周時(shí)開始與暴露前出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。且這一點(diǎn)與內(nèi)耳淋巴液容積的表現(xiàn)趨勢(shì)相一致。并且實(shí)驗(yàn)組大鼠聽力與對(duì)照組聽力兩組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?？芍е丶霸肼晱?fù)合因素確實(shí)會(huì)對(duì)大鼠聽力造成損傷，符合本課題組既往研究。但對(duì)照組大鼠聽力隨著研究實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，亦有所增加，考慮可能與大鼠的反復(fù)麻醉、測(cè)聽有關(guān)，亦可能與鼠齡增長(zhǎng)有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步研究。但考慮兩組之間干擾因素相一致，故對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響。

內(nèi)耳又稱迷路，其埋藏位置較深，結(jié)構(gòu)精細(xì)而復(fù)雜［8］。從組織學(xué)角度可以將其分為骨迷路與膜迷路。骨迷路的組成成分為致密的骨質(zhì)，而膜迷路則固定在骨迷路內(nèi)。膜迷路和骨迷路之間填充著外淋巴液，而膜迷路以內(nèi)則填充著內(nèi)淋巴液。既往有研究表明，外淋巴液主要來源于腦脊液和毛細(xì)血管的血液超濾液，內(nèi)淋巴液則主要由上皮細(xì)胞以內(nèi)分泌的方式產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)組大鼠內(nèi)耳淋巴液容積增大，在4周時(shí)與暴露前有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。而對(duì)照組內(nèi)耳淋巴液容積一直無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。證實(shí)失重及噪聲復(fù)合因素會(huì)對(duì)大鼠內(nèi)耳淋巴液容積產(chǎn)生影響。

Andrews等［9］報(bào)告指出，當(dāng)豚鼠處于頭低位時(shí)比處于平臥位時(shí)內(nèi)淋巴液外淋巴液壓力均會(huì)增高?？紤]一方面動(dòng)物長(zhǎng)期處于模擬失重及噪聲環(huán)境中，使體液大量流向頭側(cè)，造成腦循環(huán)淤血，更有利于內(nèi)耳淋巴液的形成。另一方面被懸吊的大鼠長(zhǎng)期處于應(yīng)激狀態(tài)，植物神經(jīng)紊亂，交感神經(jīng)反應(yīng)性增高且副交感神經(jīng)被抑制，最后可能造成內(nèi)耳微循環(huán)障礙，導(dǎo)致內(nèi)耳淋巴液壓力增高。內(nèi)耳淋巴液壓力的增高可壓迫血管紋、螺旋韌帶及微血管［10-11］，雖不至于引起血管塌陷，但足以影響血流。且內(nèi)耳對(duì)這種影響非常敏感，隨著耳間血流的失衡，相對(duì)缺血側(cè)內(nèi)耳功能受損；而微機(jī)械系統(tǒng)的改變可影響壺腹嶺頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)和基底膜的反應(yīng)，從而導(dǎo)致內(nèi)耳功能的損害［12］，進(jìn)而導(dǎo)致聽力下降。

本課題的研究為中長(zhǎng)期失重及噪聲復(fù)合因素對(duì)大鼠聽力及內(nèi)耳淋巴液變化的影響。但僅能從總體對(duì)內(nèi)耳淋巴液容積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析，下一步課題將進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，更精確的研究模擬中長(zhǎng)期復(fù)合因素對(duì)內(nèi)淋巴液及外淋巴液各自的影響。

致謝：本文內(nèi)耳淋巴液測(cè)量專用軟件系北京師范大學(xué)信息工程學(xué)院姚力教授課題組編寫，特此感謝！

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Effects of Simulated Spacecraft Environment on Rat Auditory System and Inner Ear Lymphatic Fluid Volume

ZHANG Chi1，WU Wei1，2，HAN Haolun2，WANG Gang2，WANG Hongnan2，DING Ruiying2，ZHOU Libin2
1 The people's liberation army 306 hospital of Beijing university teaching hospital（Beijing 100101）
2 the people's liberation army 306 hospital otolaryngology head and neck surgery（Beijing 100101）
Corresponding author:WU WeiEmail:entwuwei@126.com

【Abstract】Objective To study the effects of compound factors of weightlessness and noise in spaceship on the auditory system and inner ear lymphatic fluid volume in rats.Methods Twenty two SD rats were randomly selected to be exposed to simulated spaceship noise for 8 weeks（the experimental group，n=12）or to be in the control group（n=10）.Auditory brainstem response（ABR）thresholds were tested bilaterally before noise exposure，and at 2 weeks，4 weeks and 8 weeks after exposure.The inner ear lymphatic fluid volume was calculated using a dedicated software each time ABR thresholds were tested.Results 1.In the experimental group，there were significant ABR changes at 4 weeks（P＜0.05）and 8 weeks（P＜0.01）after exposure.2.In the experimental group，the inner ear lymphatic fluid volume showed no significant change at 2 weeks after exposure（P＞0.05），but demonstrated changes at 4 weeks（P＜0.05）and 8 weeks（P＜0.01）after exposure.In the control group，there was no significant change in the inner ear lymphatic fluid volume.Conclusions The effects of compound factors of weightlessness and noise in a spaceship can cause damage to the auditory system and lead to expansion in the inner ear fluid volume in SD rats.

【Key Words】Simulated weightlessness；Noise；Auditory brainstem response；Inner Ear Lymphatic Fluid Volume

【中圖分類號(hào)】R764

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1672-2922（2016）02-278-4

DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2016.02.030

基金項(xiàng)目：全軍十二五重大課題子課題（AWS11J003）

作者簡(jiǎn)介：張馳，研究生在讀，住院醫(yī)師，研究方向:耳科學(xué)及臨床研究

通訊作者：吳瑋，Email:entwuwei@126.com

收稿日期：（2015-11-18審核人：韓維舉）