柴油机尾气和噪声联合暴露致大鼠听力损失的实验研究_周晓滢.pdf

工业卫生与职业病2023 年 3 月第 49 卷第 2 期Ind Hlth&Occup Dis，Mar 2023，Vol.49，No.2论著柴油机尾气和噪声联合暴露致大鼠听力损失的实验研究周晓滢1，崔师伟1，于宁2，胡伟江1，张美辨1，孙新1（1.中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所，北京 100050；2.中国人民解放军总医院耳鼻咽喉研究所，北京 100853）【摘要】目的探讨柴油机尾气和噪声联合暴露对SD大鼠听力损失的影响。方法24只SD大鼠随机分为4组，每组6只，分别为柴油机尾气暴露组、噪声暴露组、柴油机尾气和噪声联合暴露组、对照组。在暴露结束后第4天，进行听性脑干反应测试。取耳蜗固定后，进行扫描电镜检查和免疫荧光染色，观察耳蜗内外毛细胞形态变化和带状突触损伤的情况。结果各实验组大鼠均出现不同程度的听力损失，听力阈值位移：联合暴露组（43.338.31）dB SPL噪声暴露组（39.259.05）dB SPL柴油机尾气暴露组（32.8313.22）dB SPL对照组（27.3312.90）dB SPL，并且观察到联合暴露组大鼠出现不同程度的耳蜗毛细胞倒伏粘连，带状突触减少。对照组耳蜗带状突触平均荧光表达强度最高，柴油机尾气暴露组、噪声暴露组依次降低，柴油机尾气和噪声联合暴露组最低，对照组与各暴露组耳蜗带状突触平均荧光表达强度差异均有统计学意义（F=94.96，P0.05）、柴油机尾气暴露组与噪声暴露组、柴油机尾气暴露组与联合暴露组耳蜗带状突触平均荧光表达强度差异均有统计学意义（q=5.484，8.767，P0.05）。结论柴油机尾气和噪声联合暴露对听力损失有增强作用，主要表现在耳蜗外毛细胞和耳蜗突触严重受损。【关键词】柴油机尾气；联合暴露；噪声性听力损失；耳蜗突触损伤中图分类号 R135.8文献标识码 A文章编号 10007164（2023）02010007DOI：10.13692/ki.gywsyzyb.2023.02.002Experimental research on hearing loss of rats co-exposure to dieselengine exhaust and noiseZHOU Xiao-ying*，CUI Shi-wei*，YU Ning，HU Wei-jiang*，ZHANG Mei-bian*，SUN Xin*National Institute for Occupational Health and Poison Control，Chinese Center for Disease Control andPrevention，Beijing 100050，China【Abstract】ObjectiveTo investigate the effects of co-exposure of diesel engine exhaust and noise on hearingloss of SD rats.MethodsTwenty-four SD rats were randomly divided into four groups，including diesel engine exhaustexposure group，noise exposure group，diesel engine exhaust and noise co-exposure group，and control group.On thefourth day after the end of exposure，an auditory brainstem response test was performed.The cochleas of rats were fixedfor scanning electron microscopy and immunofluorescence staining to observe the morphological changes of the hair cellsinside and outside the cochlea and the damage of the ribbon synapses.ResultsThe rats in all experimental groupsshowed different degrees of hearing loss and the ranking of hearing thresholds：co-exposure group（43.338.31）dB SPL noise exposure group（39.259.05）dB SPL diesel engine exhaust exposure group（32.8313.22）dB SPLcontrol group（27.3312.90）dB SPL，and different degrees of cochlear hair cell inversion adhesion and reduction of ribbonsynapses were observed in the co-exposure group.The mean fluorescence expression intensity of cochlear ribbon synapseswas the highest in control group，decreased in diesel exhaust exposure group and noise exposure group，and the lowest indiesel exhaust and noise combined exposure group.The difference in mean fluorescence expression intensity of cochlearribbonsynapsesbetweenthecontrolgroupandeachexposuregroup was statistically significant（F=94.96，P0.05），and the difference between the diesel exhaust exposure基金项目作者简介通信作者“十四五”国家重点研发计划“常见多发病防治研究”重点研发计划项目（2022YFC2503200）周晓滢（1997-），女，硕士研究生。孙新，E-mail： 100工业卫生与职业病2023 年 3 月第 49 卷第 2 期Ind Hlth&Occup Dis，Mar 2023，Vol.49，No.2WHO 最新发布的 世界听力报告 显示，目前全球约有五分之一的人听力受损，共计影响15亿人左右，预计到2050年，将有近25亿人患有某种程度的听力损失1，其中，工业噪声是造成成年人听力损失的主要原因之一2。柴油机尾气（Diesel EngineExhaust，DEE）是指柴油发动机内柴油燃烧后喷出的尾气，是城市空气污染的重要来源之一3。1989年，国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer，IARC）将DEE列为可能的人类致癌物（2A 类），2012年调整为明确的人类致癌物（1类）。DEE是由气相和颗粒物相两类物质构成的复杂混合物，含有许多已知的和可疑的致癌、致畸与致突变成分4。DEE中含有的有机组份（甲苯、乙苯和苯乙烯等）已被证明具有耳毒性，同时研究表明苯环上有单侧链的有机物可能具有耳毒性，并且耳毒性会随着侧链碳原子的增多而增强5。人群研究证实，工作场所接触单一或混合有机溶剂与听力损失的增加有关6-8。本研究建立 SD大鼠柴油机尾气和噪声联合暴露动物模型，探讨柴油机尾气和噪声联合暴露对大鼠听力损失的影响，通过比较不同组别大鼠听力阈值、耳蜗内外毛细胞形态学改变以及耳蜗突触（synaptic ribbon）损伤程度，探讨柴油机尾气和噪声联合暴露所致大鼠听力损伤的可能机制。1材料与方法1.1实验动物选择 SPF级雄性 SD大鼠，年龄为 68周，体质量为（20020）g，购自斯贝福（北京）生物技术有限公司，动物许可证号为 SCXK（京）2019-0010。试验期间自由饮用蒸馏水，饲养条件为温度 2025，湿度为 40%55%，环境噪声50 dB（A），自然光照，正常饲养，隔天更换垫料。筛选听性脑干反应测试（Auditory Brainstem Response，ABR）听阈正常的大鼠入组，共 24 只。适应性饲养一周后，将大鼠按数字表法随机分为 4组，分别为噪声暴露组、柴油机尾气暴露组、柴油机尾气和噪声联合暴露组、对照组，每组各 6只大鼠。本试验得到中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所实验动物管理与福利伦理审查委员会的许可。1.2方法1.2.1柴油机尾气溶剂提取物制备用 1.5 m 长的细软管连接风冷柴油机（173F）排气管和50 L采气袋，使用标准 0 号无铅柴油，柴油机活塞排量为0.246 L，以1 200 r/min的转速启动柴油机，收集柴油机尾气 500 L。将收集的柴油机尾气用采样泵以 2 L/min的流速收集到玻璃纤维滤膜上。将滤膜置于 50 ml离心管中，加入 30 ml二氯甲烷至完全没过滤膜，超声萃取30 min，重复两次。合并二氯甲烷提取液，用氮气吹干，称重。吹干后的柴油机尾气溶剂提取物残渣，加入 0.9%的生理盐水溶液配制至浓度10 mg/ml的储备液，备用。1.2.2柴油机尾气和噪声联合暴露大鼠模型建立本实验采取非暴露式气管滴注的方式对柴油机尾气和噪声联合暴露组大鼠进行染毒。大鼠用 2%戊巴比妥钠（0.3 ml/100 g，腹腔注射）麻醉后，进行非暴露式气管插管，每只大鼠气管滴注柴油机尾气有机溶剂提取物 250 l/次，分别在第 1天、第 8天各进行一次气管滴注，共染毒两次。气管滴注柴油机尾气有机溶剂提取物后，联合暴露组大鼠给予 100dB 白噪声（功率谱密度在整个频域内是常数的噪声），每次暴露4 h，每周连续暴露5 d，重复两周。噪声暴露组大鼠给予 100 dB SPL 白噪声，每次暴露 4 h，每周连续暴露 5 d，重复两周。具体方法：将一组大鼠（6只）置于鼠笼中，扬声器放置在鼠笼正上方，距离扬声器中心左右两侧各 3只大鼠，呈对称分布。实验前用标准声级计对声音进行校准，测量声音在鼠笼中的强度是否符合标准。为确保每只大鼠暴露噪声强度差异控制在 1 dB 之内，每暴露80 min调整一次大鼠在鼠笼中的位置分布，使每只大鼠均匀暴露噪声。柴油机尾气暴露组大鼠，采取非暴露式气管滴注的方式进行染毒。每只大鼠气管滴注柴油机尾气有机溶剂提取物250 l/次，分别在第 1天、第 8天各进行一次气管滴注，染毒两次。对照组大鼠试验期间自由饮用蒸馏水，环境噪声50 dB（A），自然光照，正常饲养。1.2.3听性脑干反应测试（ABR）听性脑干反应group and the noise exposure group，and between the diesel exhaust exposure group and the co-exposure group were allstatistically significant（q=5.484，8.767，P0.05）.ConclusionCo-exposure of diesel engine exhaust andnoise exposure had an enhancing effect on hearing loss of rats，and showed severe degree of the outer cochlear hair cellsdamage.【Keywords】Diesel engine exhaust；DEE；Co-exposure；Noise-induced hearing loss；