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背景及目的噪声对人体产生直接和间接的健康损害效应。其中,噪声性听力损失（Noiseinduced hearing loss,NIHL）已成为重大的公共卫生问题之一,因其发病机制复杂,目前仍没有特效治疗方法。此外,长期的噪声接触还会损伤神经、心血管、内分泌以及消化等系统,并与高血压、糖尿病、肥胖症以及各种代谢性病症关联。因此,了解噪声接触引起的代谢变化并探寻能够识别和诊断NIHL的生物标志物确属必要。本研究基于非靶向代谢组学技术探究噪声暴露对代谢谱的影响,分析噪声可能干扰的代谢途径,并筛选可以识别和诊断NIHL的生物标志物,为职业性噪声暴露所致健康损害风险评估和早期预防控制提供参考依据。方法1.基于课题组于2006年建立的河南省某钢铁厂职业噪声暴露工人前瞻性队列,根据纳入排除标准随机选取30名噪声暴露且听力正常的工人作为接噪对照组（NHL）,按照1:1匹配从该队列中随机选取30名噪声暴露且有高频听力损失的工人作为接噪病例组（HL）。同时,根据年龄、工龄以及身体质量指数等基本特征为接噪的每一对病例和对照工人匹配一名同工厂中非噪声作业且听力正常的工人作为非接噪对照组（Control）。收集三组研究对象（共90人,30人/组）的基本临床信息及血浆样本进行代谢组学分析。将HL组与NHL组合并为接噪组（Noise）,与Control组代谢物进行比较,探究职业噪声接触对代谢组的影响;将HL组与NHL组比较,探究可能参与职业性噪声听力损失的相关代谢通路。两个比较组均根据正交偏最小二乘判别分析（Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA）的投影重要度（Variable importance of projection,VIP）值≥1且Wilcoxon秩和检验的P值＜0.05的标准筛选差异代谢物,并基于京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）数据库将显著差异的代谢物进行通路富集分析。通过ROC曲线分析检验差异代谢物在识别NIHL患者中的诊断效能。2.根据职业噪声人群累积噪声暴露量,构建噪声暴露大鼠模型。24只Wistar雄性大鼠被随机分为三组,低噪组（LN,n=8）和高噪组（HN,n=8）分别被暴露在95 d B和105 d B SPL的噪声强度下,每天暴露4h,连续30天,并设置对照组（Ctr,n=8）在背景噪声（≤40 d B SPL）下进行伪暴露。最后一次噪声暴露结束后,测量大鼠听性脑干反应（auditory brainstem response,ABR）阈值,并收集各组大鼠的血清样本进行代谢组学分析。根据以上人群研究中差异代谢物的筛选标准分别筛选Ctr与LN比较组、Ctr与HN比较组的差异代谢物,进行富集分析。最终将职业人群差异代谢通路与实验动物差异代谢通路比较分析,探究结果之间的关联性,以进一步验证研究人群的结果。结果1.职业人群基本信息Noise组（包括NHL组与HL组）的双耳高频听阈比Control组人群显著增高（P＜0.001）。年龄、吸烟、饮酒、高血压以及身体质量指数在两组中分布均衡。HL组比NHL组双耳高频平均听阈显著增高（P＜0.001）,其余因素在两组间的差异无统计学差异。2.职业人群血浆差异代谢物及差异代谢通路根据显著性差异代谢物筛选标准,共筛选正负离子模式下的Noise组与Control组469个,NHL与HL组63个差异代谢物。其中花生四烯酸、神经酰胺类（C17-sphinganine,N-Stearoylsphingosine）、亚油酸和L-组氨酸等20种代谢物在两个比较组中差异均有统计学意义。通路富集分析显示,Noise组与Control组差异代谢物共富集到54个代谢通路,NHL与HL组间的差异代谢物富集到10个显著代谢通路。其中,内源性大黄麻素信号通路,鞘脂类信号通路,Fc受体介导的吞噬作用,维生素消化吸收,磷脂酶D信号通路是两个比较组中显著富集的代谢通路。6种在三组比较组中均显著的差异代谢物,包括7-羟基去氢表雄酮、腺嘌呤、环（脯氨酸-色氨酸）二肽、3.beta,7.alpha.-二羟基-5-胆固醇酸、钙化醇以及D-异木糖。这些代谢物用于诊断NIHL的曲线下面积（Area under cure,AUC）分别为0.607、0.626、0.720、0.703、0.640、0.592,均大于0.5。3.噪声暴露大鼠模型的听阈变化噪声暴露后的ABR测量结果显示,与Ctr组比较,LN组和HN组在Click、2k、4k、8k以及16k HZ频率下的ABR阈值均显著升高,暴露在95 d B SPL和105 d B SPL的噪声强度下30天均引起了实验大鼠的听力损伤。4.大鼠血清差异代谢物及差异代谢通路根据筛选标准共筛选出Ctr与LN组大鼠血清中差异代谢物70种,Ctr与HN组差异代谢物98种,其中脂质和类脂分子类代谢物占比最大。Ctr与LN组显著差异的代谢途径主要涉及初级胆汁酸生物合成、硫胺素新陈代谢以及胆汁分泌3条代谢途径,在Ctr与HN组的差异代谢物中则富集到16条代谢途径。动物实验筛选的差异代谢通路中,醛固酮的合成和分泌,胆汁分泌,癌症中的中心碳代谢,环磷腺苷信号转导途径以及酒精依赖5条代谢通路与职业人群研究中的差异代谢通路相重合。结论噪声暴露及职业人群NIHL的发生可影响多个代谢途径。其中,内源性大黄麻素信号通路、鞘脂类信号通路、维生素消化吸收、Fc受体介导的吞噬细胞吞噬作用及磷脂酶D信号通路这5条代谢途径的异常与职业人群NIHL的发生相关。醛固酮的合成和分泌,胆汁分泌,酒精依赖,癌症的中枢碳代谢以及环磷腺苷信号转导途径可能在噪声接触的多种负面健康效应中发挥重要作用。7-羟基去氢表雄酮、腺嘌呤、环（脯氨酸-色氨酸）二肽、3.beta,7.alpha.-二羟基-5-胆固醇酸、钙化醇以及D-异木糖有可能是代谢组水平上早期识别NIHL的生物标志物。