強噪聲急性暴露對豚鼠機體和神經(jīng)認知功能作用效應(yīng)的研究.pdf

1、噪聲是一種存在于自然界、社會生活、工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、城市建設(shè)、軍事訓(xùn)練與作戰(zhàn)及其他多種職業(yè)環(huán)境下的有害因素，當前大量人群普遍暴露于不同水平的具有潛在危害的噪聲環(huán)境中。研究表明，噪聲對機體的損害是多方面的，它不僅會直接對聽覺系統(tǒng)造成特異性損傷，還可通過聽覺器官作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進而對聽覺外的神經(jīng)內(nèi)分泌、心血管、免疫、呼吸、消化、生殖等多個系統(tǒng)以及精神心理和認知方面產(chǎn)生不同程度的非特異性損傷，其損傷程度與噪聲的性質(zhì)、強度、頻率、暴露時間

2、、個體易感性等有關(guān)。目前學(xué)術(shù)界從不同角度對此進行了許多調(diào)查研究，但對強噪聲的生物效應(yīng)其機制的探索還不夠系統(tǒng)深入，特異有效的預(yù)防措施更少。
　　因此，本研究以健康成年豚鼠為研究對象，給予120dB白噪聲持續(xù)暴露4小時后，用攝像機實時錄像觀察其神經(jīng)行為活動變化;用Morris水迷宮測試其空間認知能力;用自發(fā)活動箱測試其自發(fā)活動性的變化;用聽覺腦干誘發(fā)電位(ABR)測試判定其聽功能損失情況;利用耳蝸鋪片和免疫組化觀察耳蝸結(jié)構(gòu)形態(tài)變化;用

3、全自動血液分析儀和生化儀檢測血常規(guī)和生化代謝酶;用酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測豚鼠血清中應(yīng)激激素、神經(jīng)肽和腦紅蛋白的含量;通過解剖學(xué)和病理學(xué)方法觀察顳葉皮層、海馬、下丘腦等認知相關(guān)腦區(qū)以及其他各臟器的大體和顯微病理形態(tài)。通過上述實驗觀察強噪聲急性暴露后豚鼠機體多方面的改變，探討強噪聲對機體和神經(jīng)認知功能的損傷效應(yīng)及其特點，尋找強噪聲性機體和神經(jīng)認知功能損傷的早期敏感生物標志物，從而為強噪聲對機體和神經(jīng)認知的作用規(guī)律、機制、防護的深入研究以及軍事

4、應(yīng)用提供生物學(xué)參考。研究內(nèi)容分為四個部分，其主要研究結(jié)果如下：
　　1.強噪聲對豚鼠行為活動和認知功能的影響
　　采用現(xiàn)場攝像實時觀察分析、Morris水迷宮測試和自發(fā)活動實驗，比較噪聲組和對照組豚鼠的神經(jīng)行為、自發(fā)活動性和空間學(xué)習記憶能力的差異，確定120dB白噪聲持續(xù)暴露4h對豚鼠神經(jīng)行為和認知功能的影響。
　　1.1神經(jīng)行為表現(xiàn)
　　通過觀察分析強噪聲暴露前、中、后豚鼠的戰(zhàn)斗逃避行為、心理情緒行為、飲食排便

5、行為等的變化發(fā)現(xiàn):強噪聲暴露初期（5分鐘內(nèi)），豚鼠出現(xiàn)驚恐、躁動和逃避反應(yīng)，隨后表現(xiàn)為逐漸安靜、背向聲源躲避、縮頭縮腦、毛發(fā)聳立、雙眼微睜等;暴露中后期(1-3h)，有呆立、抓耳撓腮，精神萎靡、僵臥、排便增多等;暴露停止后:部分表現(xiàn)為焦躁轉(zhuǎn)圈和驚叫，部分呆頭呆腦、對刺激反應(yīng)遲鈍，不活躍，個別動物出現(xiàn)偏癱甚至死亡。上述結(jié)果表明該參數(shù)的強噪聲累積暴露量引起了以神經(jīng)系統(tǒng)不適癥狀為主的神經(jīng)行為異常和功能障礙。
　　1.2空間學(xué)習和記憶能力

6、
　　進一步用Morris水迷宮實驗檢測了兩組豚鼠的空間學(xué)習記憶能力，結(jié)果顯示:經(jīng)120dB的強噪聲連續(xù)暴露4h后，豚鼠的平均逃避潛伏期較對照組明顯延長，跨越平臺次數(shù)和目標象限停留時間均較對照組明顯降低，并且強噪聲暴露結(jié)束后三天，豚鼠的逃避潛伏期基本恢復(fù)到噪聲暴露前水平。這說明該參數(shù)的強噪聲導(dǎo)致豚鼠的空間學(xué)習和記憶能力下降，顯著損傷其認知功能，但此改變是暫時和可逆的。
　　1.3自發(fā)活動性
　　自發(fā)活動實驗結(jié)果分析顯示

7、:與對照相比，強噪聲急性暴露后即刻，豚鼠自發(fā)活動的運動總距離、移動時間和休息次數(shù)均顯著降低，休息時間明顯增加而平均運動速度有下降趨勢，但沒有明顯的統(tǒng)計學(xué)差異。而強噪聲暴露后7天再次進行該實驗，發(fā)現(xiàn)豚鼠自發(fā)活動的運動總距離和移動時間又有所增加，但與對照組仍存在差異，這表明該參數(shù)強噪聲暴露可使豚鼠的自發(fā)活動性顯著下降，但噪聲去除后活動性可隨時間推移逐漸恢復(fù)。
　　通過上述實驗，確定了120dB的強噪聲急性暴露4h可造成成年豚鼠神經(jīng)認知

8、功能的可逆性損傷，表現(xiàn)為神經(jīng)行為異常變化、自發(fā)活動性和空間學(xué)習記憶能力的可逆性下降。
　　2.強噪聲暴露對豚鼠聽覺系統(tǒng)功能和形態(tài)的影響
　　噪聲可直接對聽覺系統(tǒng)造成特異性損傷，引發(fā)噪聲性聽力損失，其主要原因是噪聲對耳蝸結(jié)構(gòu)的破壞引起的。故對噪聲暴露后耳蝸外毛細胞受損情況的評估對判斷噪聲性聽力損失的程度有重要意義，受損的部位和程度取決于噪聲的頻率、強度和作用時間。為闡明120dB白噪聲持續(xù)暴露4h對豚鼠聽覺功能和形態(tài)的影響，分

9、別進行了以下研究。
　　2.1聽力功能檢測
　　將豚鼠暴露于120dB的白噪聲4h后，用聽覺腦干誘發(fā)電位(ABR)檢測該參數(shù)的的強噪聲急性暴露對豚鼠聽功能的影響。結(jié)果顯示:與對照組相比，豚鼠的聽力閾值顯著升高，平均聽力閾移為48dB，這說明強噪聲造成了豚鼠聽功能的嚴重損傷，達到了不完全可逆的程度。
　　2.2耳蝸的顯微病理形態(tài)觀察
　　為進一步確定該參數(shù)的強噪聲急性暴露對聽覺系統(tǒng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，在暴露后即刻對噪聲

10、最易損傷的部位—耳蝸的病理形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn):部分毛細胞纖毛輕至重度的散亂倒伏，散在局部或廣泛性脫落缺失及部分毛細胞凋亡壞死等不同程度損傷。這種形態(tài)的改變是強噪聲造成聽功能不可逆性損傷的病理學(xué)基礎(chǔ)。
　　總之，聽覺腦干誘發(fā)電位測定和耳蝸形態(tài)學(xué)觀察結(jié)果提示:120dB強噪聲持續(xù)暴露4h引起了耳蝸毛細胞的缺失凋亡和結(jié)構(gòu)損傷以及不完全可逆的聽力損失，對聽覺功能和結(jié)構(gòu)均造成了明顯的損傷。
　　3.強噪聲對血液中生理生化指標的影響
　

11、　3.1血常規(guī)的變化
　　血常規(guī)的檢測顯示:強噪聲暴露后血液中紅細胞、血紅蛋白和血小板均明顯增高，而淋巴細胞和嗜酸性粒細胞顯著減少，其余各細胞雖有上升的趨勢，但其變化幅度無統(tǒng)計學(xué)差異，這與以往研究證實的應(yīng)激時血細胞的變化狀態(tài)基本一致。說明強噪聲對血常規(guī)也有一定影響，血液系統(tǒng)參與了噪聲應(yīng)激，淋巴細胞絕對值降低還提示強噪聲可能引起機體細胞免疫能力的下降。
　　3.2血生化代謝酶的變化
　　血液生化酶檢測顯示:強噪聲暴露后血

12、清中ALT、AST、LDH、CK等生化代謝酶的含量均明顯增加，其中以CK含量變化最為明顯。說明此參數(shù)的強噪聲能引起豚鼠體內(nèi)多種生化代謝酶紊亂，對腦和心、肝、腎等多臟器的結(jié)構(gòu)和功能有一定損傷，CK含量測定可考慮作為評價噪聲性機體和腦損傷程度的一項敏感的參考指標。
　　3.3血清應(yīng)激激素和C反應(yīng)蛋白的變化
　　ELISA檢測結(jié)果顯示:120dB白噪聲連續(xù)暴露4h后，豚鼠血清中應(yīng)激激素CRH、ACTH、CORT、AVP、OT、NE

13、和C反應(yīng)蛋白等的含量均明顯減少，ALD和E均明顯增加，其中以CORT和NE含量變化最為明顯，AngⅡ的含量雖有上升趨勢但其變化無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　3.4血清中神經(jīng)肽和腦紅蛋白的變化
　　ELISA檢測結(jié)果顯示:強噪聲急性暴露后即刻，豚鼠血清中NP-P、NP-Y、NGB的含量均明顯增加，其NGB變化尤為明顯。提示它們可能對噪聲性神經(jīng)認知功能損傷的定量評價有一定意義。
　　經(jīng)強噪聲急性暴露后，豚鼠血細胞以及血清應(yīng)激激素、生

14、化代謝酶、神經(jīng)肽和腦紅蛋白等生理生化指標均出現(xiàn)了不同趨勢和程度的變化，尤以CORT、CK、NE、NPY、NPP和NGB的含量變化較為顯著，提示強噪聲造成了機體生理生化代謝的紊亂，同時它們也可考慮作為噪聲性機體和認知損傷的敏感指標。
　　4.強噪聲暴露對豚鼠各臟器形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
　　4.1大體病理觀察
　　強噪聲暴露后即刻大體解剖可見:豚鼠部分內(nèi)臟器官出現(xiàn)了不同程度的損傷，其中大腦皮層彌漫性充血、肺片狀充血明顯最為明顯。

15、
　　4.2顯微病理觀察
　　豚鼠各臟器病理切片觀察分析顯示:120dB的強噪聲暴露4h后豚鼠的肺臟出現(xiàn)充血、水腫和滲液;附睪出現(xiàn)有少量淋巴細胞侵潤血管擴張充血;出現(xiàn)胃粘膜出現(xiàn)輕度脫落，胃壁輕度水腫;而顳葉皮層、海馬、下丘腦、心、肝、脾、腎和胰腺等臟器未發(fā)現(xiàn)明顯病理變化。
　　上述病理結(jié)果提示，強噪聲急性暴露可引起神經(jīng)、內(nèi)分泌、呼吸、消化、生殖等多系統(tǒng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變，從形態(tài)上直接揭示了強噪聲損傷的效應(yīng)器官。
　　

16、綜上所述，本研究完成了豚鼠在強噪聲急性暴露下的損傷效果的行為學(xué)和病理生理學(xué)檢測，發(fā)現(xiàn)120dB的白噪聲持續(xù)暴露4h可致使豚鼠:(1)出現(xiàn)明顯的不適感、神經(jīng)行為異常和認知功能損傷;(2)耳蝸毛細胞損傷凋亡以及聽力功能的不可逆性損失;(3)腦、心、肺、肝、腎、胃、睪丸等多個器官系統(tǒng)的病理形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同程度的損傷;(4)血清中和噪聲應(yīng)激、臟器損傷及神經(jīng)認知變化關(guān)系密切的激素、代謝酶和神經(jīng)肽等生理生化指標呈現(xiàn)不同趨勢不同程度的變化。這些研究