脉冲噪声暴露后大鼠频率特异性听性脑干反应变化特点及意义*

廖华 郜元坤 华清泉 杨琨 杨仕明 于宁

脉冲噪声暴露后大鼠频率特异性听性脑干反应变化特点及意义*

廖华1郜元坤1华清泉1杨琨1杨仕明2于宁2

目的 探讨脉冲噪声暴露后不同时间大鼠频率特异性听性脑干反应变化特点及意义。方法 成年SD大鼠50只分为5组：正常组及脉冲噪声暴露后3、7、14、28天组，每组10只。脉冲噪声条件为：平均压力峰值为156 d B SPL，脉宽0.25 ms，暴露50次，分别于暴露前后对大鼠行ABR检测，刺激声为短音（tone pip），频率范围为2～32 k Hz。结果 ①正常大鼠2、4、8、16、32 k Hz的平均听阈分别为68.5±2.67、58.2±2.58、39.3±3.33、37.5±2.95、37.3±3.60 dB SPL；②与脉冲噪声暴露前相比较，暴露后各组2、4、8、16、32 k Hz ABR阈值均明显提高，差异有统计学意义（P＜0.05），其中高频阈移的幅度较低频阈移幅度大；在暴露后恢复第7天时，各频率ABR阈值有所恢复，第14天时恢复明显，第28天时与第14天接近。结论 脉冲噪声暴露后大鼠频率特异性听性脑干反应阈值升高，第7天后开始有所恢复，可为后期进一步研究听觉中枢可塑性建立稳定有效的急性声损伤动物模型。

脉冲噪声； 听性脑干反应； 大鼠

脉冲噪声（impulse noise）是由持续时间短和幅度大的不规则脉冲或者噪声尖峰组成的非稳态噪声，其持续时间小于1秒，是日常生活中引起爆震性聋的主要原因。有关脉冲噪声引起的听力损失在国内外已有相关研究［1，2］，然而其导致声损伤与许多因素有关，如噪声强度、脉冲宽度、上升时间、每分钟重复率、脉冲次数以及是否伴有稳定噪声和反射噪声等等［3］。不同条件的脉冲噪声，所产生的听力损失程度及其机理有可能不同。本文选用平均压力峰值级为156 dB SPL、脉宽为0.25 ms的脉冲噪声，每次脉冲噪声暴露次数为50次，间隔6 s。通过对脉冲噪声暴露后大鼠频率特异性听性脑干反应（auditory brainstem responses，ABR）的变化进行观察，初步探讨脉冲噪声所引起大鼠听功能损伤的特点，并为后期研究听觉中枢可塑性机制建立稳定有效的急性去传入损伤动物模型。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 正常成年SD大鼠50只（体重180～200 g），均无噪声暴露及耳毒性药物使用史。随机分为正常对照组及脉冲噪声暴露后3、7、14、28天组，每组10只。正常对照组动物不接受噪声暴露。

1.2 脉冲噪声条件及暴露方法 脉冲噪声由电火花发生器（上海五角场仪表厂D286型）产生，将清醒状态下大鼠置于长方形铁丝笼内，以塑料泡沫固定大鼠头部，防止其转头，将其头部置于声源管口水平正前方40 cm处。脉冲噪声平均压力峰值级为156 dB SPL，脉宽为0.25 ms。每只豚鼠一次性给予脉冲噪声50次暴露，每次间隔6 s，每次暴露前应用声级计（BK2209，丹麦）对该位置处的噪声强度进行测量并校准。

1.3 听性脑干反应（ABR）阈值测试 于噪声暴露前和暴露后相应时间行ABR测试，对照组行一次测试。所有实验动物腹腔内注射水合氯醛（0.4 ml／ 100 g）麻醉后进行ABR测试。测试在隔声屏蔽室内进行，隔声室环境噪声符合国家标准GB／T16403规定，并采取电磁屏蔽措施，专业地线接地。测试仪器用TDT（美国TDT公司）发声、放大、检测、记录短音诱发的双侧听性脑干反应。电极设置：颅顶为记录电极，测试耳垂为参考电极，鼻尖处为地线。单耳给声刺激，刺激声选用短音（tone pip，2、4、8、16、32 k Hz），强度20～110 d B SPL，上升／下降时间1 ms，衰减间隔5 d B，叠加1 024次，扫描时间为10 ms，耳罩式耳机距外耳道口1.5 cm。以ABR波Ⅲ刚出现的刺激声强度为反应阈。

1.4 统计学方法 采用SPSS13.0软件运用单因素方差分析比较各组间差异。

2 结果

对照组及其余各组脉冲噪声暴露前后ABR阈值见表1，变化趋势如图1所示。可见，与对照组及暴露前相比，暴露后各组2、4、8、16、32 k Hz ABR阈值均明显提高，差异有统计学意义（P＜0.05），其中高频阈移的幅度较低频阈移幅度大；暴露后第7天时，各频率ABR阈值有所恢复，第14天时恢复明显，第28天时恢复与第14天接近，与暴露前相比，仍存在40～60 dB的阈移。

表1 实验各组脉冲噪声暴露前后各频率ABR阈值（d B SPL，¯x±s）

图1 脉冲噪声暴露前后各组大鼠ABR阈值变化

3 讨论

形态学研究表明，强噪声暴露后耳蜗毛细胞的损伤主要发生于耳蜗的第一和第二回，即对应于高频区。因此，在噪声损伤后了解其高频区的听力学变化特征十分必要。目前，测试动物模型听力变化的主要方法是ABR，而国内采用的刺激声多为短声（click），亦有少量文献采用短纯音，但最高频率也仅为8 k Hz［4］。显然，click声和8 k Hz并不能真实反映实验动物（主要为豚鼠和大鼠）的高频听力学特征。本实验通过测试强脉冲噪声暴露后大鼠频率特异性ABR的变化，对脉冲噪声所引起的听功能损伤，尤其是高频区（16、32 k Hz）的损伤特点进行了初步探讨，目前国内尚未见相关报道。

脉冲噪声的特点是高强度和短峰间期。脉冲噪声的峰值越大，暴露时间越长，暴露次数越多，则其导致声损伤的损害程度越重［5］。Duan等［6］的研究结果显示，豚鼠在平均压力峰值为160 dB SPL脉冲噪声下，暴露400次后1天、恢复1、2及4周后，其各频率ABR阈值较暴露前均显著升高，阈移大于40 dB，部分频率（12.5、16、31.5、40 k Hz）ABR阈值在暴露后恢复的过程中有所降低，在恢复2周后趋于稳定，但与暴露前比较仍有显著差异。而相同条件噪声下，暴露次数为50次及100次时，暴露前后豚鼠各频率反应阈变化无统计学意义。王进等［7］选用压力峰值为176 d B SPL、脉宽为0.2 ms的脉冲噪声，每次发射5发，间隔10 s后观察豚鼠耳蜗形态学及听功能变化，发现耳蜗病理改变首先出现在底回和第二回，DPOAE中高频受损严重，频率越高，DPOAE幅值下降越明显；暴露后20天0.5、0.7、1 k Hz DPOAE幅值处基本恢复至暴露前水平，1.5～8 k Hz幅值较暴露后即刻明显提高，但仍低于暴露前水平，暴露后40天DPOAE幅值与暴露后20天无明显改变。

听觉外周的去传入损伤会引起听觉中枢的可塑性变化［8］，目前大多数采用耳蜗毁损的方法建立去传入损伤的动物模型［9，10］。而本研究所采用的强脉冲噪声能引起实验动物急性听损伤，为建立急性去传入损伤动物模型的建立提供了新的、简单易行的方法。结果显示，与暴露前相比，暴露后各组2、4 k Hz，尤其是8、16、32 k Hz ABR阈值明显提高，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中高频阈移的幅度较低频阈移幅度大；在暴露后第7天时，各频率ABR阈值有所恢复，第14天时恢复明显，第28天时恢复与第14天接近。说明本研究所采用的脉冲噪声对大鼠高频听功能的影响相对较大，结合耳蜗各回基底膜与感受声音频率的对应关系，推测本研究中的脉冲噪声对耳蜗底回的影响较顶回大，这与王进等［7］的研究结果一致。而在暴露14天组和28天组，各频率听阈基本趋于稳定，且仍存在40～60 dB的阈移，为后期听觉中枢可塑性机制研究中建立稳定有效的急性去传入损伤动物模型奠定了基础。

急性声损伤的发病机制较复杂，其对耳蜗的损伤主要包括机械性损伤和代谢性损伤［1，6］。脉冲噪声所产生的强大的液体涡流冲击蜗管，可能首先造成耳蜗基底膜毛细胞的机械性损伤，随后继发代谢性损伤。另外，有研究报道，脉冲噪声还能够造成耳蜗Corti隧道中传出神经纤维损伤，从而影响豚鼠的听功能［2］，其具体机制有待进一步研究。

本研究结果还显示，正常大鼠低频反应阈较高频反应阈高，说明其对高频刺激声较为敏感，这可能与大鼠高频听力的发育相对于豚鼠更完善有关。在脉冲噪声暴露后一段时间内，实验动物听阈有所恢复这一现象说明可能存在着中枢的可塑性机制。而其具体机制如何，哪些环节起关键作用则需要在本模型的基础上，设计更加完善的实验来进行研究和验证。

（致谢：衷心感谢李兴启教授在实验及文章的撰写中给与的宝贵意见！）

1 周义德，李兆基，吴浩，等.强脉冲噪声对缺铁大鼠耳蜗的影响［J］.中华航海医学杂志，1991，1：195.

2 周义德，沈小华，吴皓.强脉冲噪声暴露对豚鼠耳蜗Corti隧道中传出神经纤维损伤的定量观察［J］.中华航海医学与高气压医学杂志，2000，7：147.

3 Spoendlin H.Histopathology of noise deafness［J］.J Otolaryngol 1985，14：282.

4 程小华，翟所强.噪声对大鼠听力损伤及防治可能性的实验研究［J］.中国临床康复，2003，7：394.

5 王士礼，江敏，苏鸿禧.噪声对耳蜗结构影响研究进展［J］.国外医学耳鼻咽喉科学分册，1990，14：333.

6 Duan M，Laurell G，Qiu J，et al.Susceptibility to impulse noise trauma in differentspecies：Guinea pig，rat and mouse［J］.Acta Oto－Laryngologica，2007，128：3，277.

7 王进，柯振武，杨伟炎.豚鼠爆震性聋耳蜗结构与功能的动态变化［J］.西南军医，2007，9：3.

8 Moller AR.Symptoms and signs caused by neural plasticity［J］.Neurol Res，2001，23：565.

9 郜元坤，华清泉，廖华，等.大鼠双侧耳蜗毁损后下丘核生长相关蛋白表达研究［J］.听力学及言语疾病杂志，2010，18：48.

10 李孟，华清泉，廖华，等.双侧耳蜗毁损后大鼠听皮层突触素表达的变化［J］.听力学及言语疾病杂志，2008，16：495.

（2010－09－24收稿）

（本文编辑 周涛）

Effect of ImpuIse Noise on the Frequency－Specific Auditory Brainstem Response in Rat

Liao Hua，Gao Yuankuan，Hua Qingquan，Yang Kun，Yang Shiming，Yu Ning
（Department of OtorhinoIaryngoIogy Head and Neck Surgery，Renmin HospitaI of Wuhan University，Wuhan，430060，China）

Objective To investigate the characteristic changes of frequency－specific auditory brainstem responses（ABRs）after impulse noise exposure in rat.Methods Fifty adult SD rats were divided into 5 groups which were：normal group，3 days post－exposure group，7 days post－exposure group，14 days post－exposure group and 28 days post－exposure group with 10 rats in each group.Impulse noise at 156 dB SPL with 50 pulses（pulse duration was 0.25 ms）was used for the exposure.Tone pips at different frequencies ranging from 2 k Hz to 32 k Hz were used for ABR induction.ABR were detected pre－exposure，3 days，7 days，14 days and 28 days after the exposure，respectively.ResuIts 1.In the normal group，ABR average thresholds at 2，4，8，16，32 k Hz were 68.5± 2.67，58.2±2.58，39.3±3.33，37.5±2.95 and 37.3±3.6 d B SPL，respectively.2.Comparing to those of pre－exposure，ABR thresholds at different frequencies in all exposed groups significantly elevated（P＜0.05）with a recovery at day 7 post－exposure and an obvious recovery at day 14，however there were no further recovery after day 14 post－exposure.ConcIusion ABRs stimulated by frequency－specific tone pip could reflect the auditory characteristic changes after impulse noise exposure in rat，thus providing an effective animal model for acute acoustic trauma.

Impulse noise； Auditory brain stem response； Rat

10.3969／j.issn.1006－7299.2011.01.017

R764.04

A

1006－7299（2011）01－0056－03

* 国家自然科学基金面上项目（30772397）资助

1 武汉大学人民医院耳鼻咽喉－头颈外科（武汉 430060）；

2 解放军总医院耳鼻咽喉－头颈外科

廖华（Email：liaohuadoctor＠163.com）； 杨仕明（Email：yangsm301＠263.net）