模拟航天环境对大鼠内耳淋巴液容积的影响

张驰吴玮，韩浩伦王刚王鸿南丁瑞英周丽斌北京大学解放军306医院教学医院（北京000）解放军306医院耳鼻咽喉头颈外科（北京000）



模拟航天环境对大鼠内耳淋巴液容积的影响

张驰1吴玮1，2韩浩伦2王刚2王鸿南2丁瑞英2周丽斌2
1北京大学解放军306医院教学医院（北京100101）
2解放军306医院耳鼻咽喉头颈外科（北京100101）

【摘要】目的探讨模拟中长期飞船舱内失重及噪声复合因素对大鼠听力及内耳淋巴液容积的影响。方法健康SD大鼠22只随机分为实验组（失重+噪声组）12只，对照组10只。分别于暴露前、暴露后2周、4周、8周检测其双耳听性脑干诱发电位（ABR）阈值，并进行内耳MRI扫描，通过专用软件对内耳淋巴液容积进行计算。结果1.实验组动物ABR阈值在暴露4周时开始与实验前出现统计学差异（P＜0.05），且8周时ABR阈值与实验前有统计学差异（P＜0.01）。2.实验组动物双耳内耳淋巴液容积在暴露2周时与暴露前无统计学差异（P＞0.05），在暴露4周时与暴露前开始出现统计学差异（P＜0.05），在暴露8周时与暴露前有统计学差异（P＜0.01）。对照组动物内尔淋巴液容积在实验前后均无统计学差异。结论模拟中长期飞船舱内失重和噪声复合因素可造成SD大鼠听觉电生理的损伤，且会导致大鼠内耳淋巴液容积增大。

【关键词】模拟失重；噪声；听性脑干反应；内耳淋巴液容积

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.

宇航员在太空中执行任务时，面临着失重状态、稳态噪声的持续暴露等诸多情况。曾有研究证明，宇航员在太空中会出现听阈的暂时性阈移甚至永久性阈移［1，2］。既往本课题组发现短期失重环境可使豚鼠内耳淋巴液容积增大，失重加噪声复合因素会加重内耳淋巴液容积的变化［3］。但随着载人航天事业的发展以及人类在宇宙中停留时间的延长，关于中长期载人航天环境对人类听力学及内尔淋巴液容积影响的研究仍是空缺，本文主要观察模拟中长期飞船舱内噪声和失重复合因素对大鼠听性脑干诱发电位（ABR）阈值和内耳淋巴容积的影响。

1　材料和方法

1.1实验动物及分组

健康SD大鼠22只（北京海淀区兴隆实验动物养殖场提供），均为雄性，体重180～220g，耳廓反应灵敏，鼓膜标志清晰，无强噪声暴露及耳毒性药物使用史，随机分为实验组12只（24耳）及对照组10只（20耳）。

1.2噪声系统

稳态噪声由白噪声信号发生器UZ-3型（北京长城无线电厂生产），经均衡器（MEQ），功率放大器（PA-1000）传到扬声器（YZ20-7）。采用自由场给声，将扬声器放置于大鼠笼前2米并固定。噪声声级用BK2250手持式分析仪测量，测得其声压级为（72±2）dB SPL，每天持续给予8小时稳态噪声暴露。

1.3模拟失重方法

对实验组大鼠采用目前最常用的头低位模拟失重法［4］（Morey-Holton法），尾部利用胶带缠于悬吊的铁丝，保持动物头低位，后肢完全离地，前肢承担部分身体重量，身体纵轴与水平面呈30o夹角。悬吊期间保证动物可以自由活动、自由进食［5］，持续8周。

1.4听性脑干诱发电位（ABR）阈值的测定

大鼠给予咪唑安定（80mg/kg）和盐酸赛拉嗪注射液（200mg/kg）进行肌肉注射麻醉（麻醉深度达角膜反射消失，必要时给予总量的20％-30％维持）。实验前分别对实验组和对照组应用听性脑干反应仪（MEDSEN丹麦）检测短声诱发双侧听性脑干诱发电位阈值，并分别于暴露后2周、4周、8周再次进行检测。记录电极置于前额正中皮下，参考电极置于对侧耳后乳突区皮下，接地电极置于鼻尖。刺激短声方波脉宽0.1-0.2ms，频率100-3000Hz，解析时间10ms，频率从高声强开始，依次以20、10、5dB SPL逐渐衰减，以能诱发出可辨认波Ⅲ的最低强度为反应阈，在阈值强度重复检测1次。

1.5MRI成像及测定

参考本课题组既往研究方法［3］，使用3TTrio Tim Siemens全身扫描仪，小柔线圈包裹大鼠，三维高分辨等体素FSET2WI序列：TR/TE=1500/110，FOV=50×50mm，Matrix=128×128，分辨率=0.4×0.4× 0.4mm，BW=210，TA=8分27秒，突出显示内耳淋巴液。对双侧内耳淋巴液容积使用北京师范大学编写的专用软件进行测量，取其均值进行统计学处理。

1.6统计学分析

数据采用SPSS19.0统计学软件处理数据，各组各实验点ABR采用方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1大鼠内耳MRI成功显像，内耳结构如图所示。图示箭头所指处即为单侧内耳结构。

内耳核磁图像

Magnetic resonance inner ear images

2.2两组大鼠听力变化见表1、表2

表1　实验组ABR阈值（dB SPL）Table 1 ABR threshold in experimental group（dB SPL）

表2　对照组暴露前后ABR阈值（dB SPL）Table 2 ABR threshold in control group（dB SPL）

从表1、表2可知：实验组大鼠双耳ABR阈值在暴露2周时与暴露前无统计学差异（P＞0.05），4周时开始与暴露前有统计学差异（P＜0.05），8周时与暴露前有统计学差异（P＜0.1）；对照组双耳ABR阈值至暴露4周时与暴露前无统计学差异（P＞0.05），暴露8周时与暴露前有统计学差异（P＜0.01）。实验组和对照组两组存在统计学差异。

2.3两组大鼠内耳淋巴液容积变化见表3、表4

表3　实验组大鼠内耳淋巴液容积数值Table 3 The inner ear lymphatic fluid volume in experimental group

表4　对照组大鼠内耳淋巴液容积数值Table 4 The inner ear lymphatic fluid volume in control group

从表3、表4可知：实验组大鼠双耳内耳淋巴液容积在暴露2周时与暴露前无统计学差异，4周时开始与暴露前有统计学差异（P＜0.05），8周时与暴露前有统计学差异（P＜0.01）。对照组暴露前后四个之间点间均无统计学差异。实验组和对照组两组间有统计学差异。（P＜0.01）

3　讨论

随着载人航天事业的发展，人类在宇宙中健康状态的研究日益被重视。宇宙中的作业环境与地面不同，面临着失重、噪声、辐射等诸多复合因素的影响。这些因素对人体的影响是持续存在的。执行飞行任务时各种机器产生的噪声接近于稳态噪声。噪声对听力的损伤是显著的。失重环境亦会对听力造成损伤［6］。且载人航天环境会导致人体体液的重新分布［7］，进而可能会影响内耳淋巴液容积变化。

本课题组通过3T Trio Tim Siemens对大鼠进行内耳核磁扫描，通过不同的参数对内耳结构进行显像，可以满足本研究对内耳淋巴液容积的需求。对双侧内耳淋巴液容积的测量是使用北京师范大学设计的专用软件选取最大截面积进行测量。由于大鼠头部狭小，内耳MRI精细显像困难，为保证数值精确，所有测量结果均为双盲、三次测量取均值后进行统计学分析。

对ABR阈值进行观测，实验组大鼠双耳听力在暴露4周时开始与暴露前出现统计学差异。且这一点与内耳淋巴液容积的表现趋势相一致。并且实验组大鼠听力与对照组听力两组之间有统计学差异。可知失重及噪声复合因素确实会对大鼠听力造成损伤，符合本课题组既往研究。但对照组大鼠听力随着研究实验的进行，亦有所增加，考虑可能与大鼠的反复麻醉、测听有关，亦可能与鼠龄增长有关，具体原因有待进一步研究。但考虑两组之间干扰因素相一致，故对实验结果无影响。

内耳又称迷路，其埋藏位置较深，结构精细而复杂［8］。从组织学角度可以将其分为骨迷路与膜迷路。骨迷路的组成成分为致密的骨质，而膜迷路则固定在骨迷路内。膜迷路和骨迷路之间填充着外淋巴液，而膜迷路以内则填充着内淋巴液。既往有研究表明，外淋巴液主要来源于脑脊液和毛细血管的血液超滤液，内淋巴液则主要由上皮细胞以内分泌的方式产生。实验组大鼠内耳淋巴液容积增大，在4周时与暴露前有统计学差异。而对照组内耳淋巴液容积一直无统计学差异。证实失重及噪声复合因素会对大鼠内耳淋巴液容积产生影响。

Andrews等［9］报告指出，当豚鼠处于头低位时比处于平卧位时内淋巴液外淋巴液压力均会增高。考虑一方面动物长期处于模拟失重及噪声环境中，使体液大量流向头侧，造成脑循环淤血，更有利于内耳淋巴液的形成。另一方面被悬吊的大鼠长期处于应激状态，植物神经紊乱，交感神经反应性增高且副交感神经被抑制，最后可能造成内耳微循环障碍，导致内耳淋巴液压力增高。内耳淋巴液压力的增高可压迫血管纹、螺旋韧带及微血管［10-11］，虽不至于引起血管塌陷，但足以影响血流。且内耳对这种影响非常敏感，随着耳间血流的失衡，相对缺血侧内耳功能受损；而微机械系统的改变可影响壶腹岭顶的运动和基底膜的反应，从而导致内耳功能的损害［12］，进而导致听力下降。

本课题的研究为中长期失重及噪声复合因素对大鼠听力及内耳淋巴液变化的影响。但仅能从总体对内耳淋巴液容积进行统计及分析，下一步课题将进一步优化实验方法，更精确的研究模拟中长期复合因素对内淋巴液及外淋巴液各自的影响。

致谢：本文内耳淋巴液测量专用软件系北京师范大学信息工程学院姚力教授课题组编写，特此感谢！

参考文献

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3吴玮，韩浩伦，金真，等.模拟失重和噪声复合因素对豚鼠内耳淋巴液容积的影响［J］.中华耳科学杂志，2011，9（3）:334-337.Wei Wu，Haolun Han，Zhen Jin et al.Changes in Inner Ear Volume induced by Simulated Weightlessness and Noise Exposure in Guinea Pigs［J］.Chinese Journal of Otology，2011，9（3）:334-337.

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9Andrews JC et al.The measurement and manipulation of intralabyrinthine pressure in experimental endolymphatic hydrops［J］.Laryngoscope，1991，101（6Pt1）:661-668.

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12韩维举.内耳淋巴液压力及其对内耳功能的影响［J］.国外医学耳鼻咽喉科学分册，1996，20（4）:193-196.Weiju Han.The Effects of Inner Ear Fluid Pressure on the Inner Ear Function.Foreign Medical Sciences（Section of Otolray Ngology Foreign Medical），1996，20（4）:193-196.

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

【中图分类号】R764

【文献标识码】A

【文章编号】1672-2922（2016）02-278-4

DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2016.02.030

基金项目：全军十二五重大课题子课题（AWS11J003）

作者简介：张驰，研究生在读，住院医师，研究方向:耳科学及临床研究

通讯作者：吴玮，Email:entwuwei@126.com

收稿日期：（2015-11-18审核人：韩维举）