Научно-исследовательское применение лазерно-индуцированной ударной волны для изучения взрывоиндуцированного повреждения улитки

Резюме

В данной статье мы описываем экспериментальные протоколы создания животной модели взрывоиндуцированного повреждения улитки с использованием лазерно-индуцированной ударной волны (LISW). Воздействие LISW на височную кость позволяет воспроизвести бласт-индуцированную патофизиологию улитки. Эта животная модель может стать платформой для выяснения патологии улитки и изучения потенциальных методов лечения взрывных травм.

Аннотация

Ухо является органом, наиболее восприимчивым к избыточному давлению при взрыве, и травмы улитки часто возникают после воздействия взрыва. Взрывное воздействие может привести к сенсоневральной тугоухости (SNHL), которая представляет собой необратимую потерю слуха, негативно влияющую на качество жизни. Ранее были задокументированы детальные бласт-индуцированные кохлеарные патологии, такие как потеря волосковых клеток, спиральных ганглиозных нейронов, синапсов улитки и нарушение стереоцилии. Тем не менее, определение ухудшения состояния кохлеарной сенсоневральной оболочки после взрывной травмы является сложной задачей, поскольку у животных, подвергшихся воздействию избыточного давления взрывной волны, обычно наблюдается перфорация барабанной перепонки (TMP), которая вызывает сопутствующую кондуктивную тугоухость. Чтобы оценить чисто сенсоневральную кохлеарную дисфункцию, мы разработали экспериментальную модель травмы улитки, вызванной взрывом, на животных с использованием ударной волны, вызванной лазером. Этот метод позволяет избежать ТМП и сопутствующих системных повреждений и воспроизводит функциональное снижение компонента SNHL энергетически зависимым образом после воздействия LISW. Эта животная модель может стать платформой для выяснения патологических механизмов и изучения потенциальных методов лечения взрывной дисфункции улитки.

Введение

Потеря слуха и шум в ушах являются одними из наиболее распространенных видов инвалидности, о которых сообщается у 62% ветеранов¹. Сообщалось о нескольких слуховых осложнениях, вызванных взрывом, включая сенсоневральную тугоухость (SNHL) и перфорацию барабанной перепонки (TMP), у лиц, подвергшихся воздействию взрывного избыточного давления². Более того, исследования на людях, подвергшихся воздействию взрывной волны, показывают, что воздействие взрыва часто приводит к дефектам слухового временного разрешения, даже когда пороги слышимости находятся в пределах нормы, что известно как «скрыта....

протокол

Все экспериментальные процедуры были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию Медицинского колледжа национальной обороны (одобрение #18050) и выполнены в соответствии с рекомендациями Национальных институтов здравоохранения и Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии. Были приложены все усилия, чтобы свести к минимуму количество животных и их страдания.

1. Животные

1. Используйте 8-недельных самцов мышей CBA/J для соблюдения этого протокола. Перед экспериментом подвергните мышей тесту функции слуха и эндоскопическому наблюдению за бараба....

Результаты

Форма волны LISW
Воспроизводимость формы сигнала давления LISW была измерена в 5 раз при 2,0 Дж/^см2 следующим образом. Формы сигналов были в целом схожими и стабильными и демонстрировали резкое увеличение с временной широтой, пиковым давлением и импульсом 0,.......

Обсуждение

Это исследование было направлено на валидацию мышиной модели взрывного повреждения улитки с использованием LISW. Наши результаты показали, что после введения LISW через височную кость у подвергшихся воздействию уха мышей наблюдалось последовательное патологическое и ?.......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
532 nm Q-switched Nd:YAG laser	Quantel	Brilliant b
ABR peak analysis software	Mass Eye and Ear	N/A	EPL Cochlear Function Test Suite
Acrylic resin welding adhesive	Acrysunday Co., Ltd	N/A
confocal fluorescence microscopy	Leica	TCS SP8
cryosectioning compound	Sakura	Tissue-Tek O.C.T
CtBP2 antibody	BD Transduction	#612044
Dielectric multilayer mirrors	SIGMAKOKI CO.,LTD	TFMHP-50C08-532	M1-M3
Digital oscilloscope	Tektronix	DPO4104B
Earphone	CUI	CDMG15008-03A
Hydrophone	RP acoustics e.K.	FOPH2000
Image J software plug-in	NIH	measurement line	https://myfiles.meei.harvard.edu/xythoswfs/webui/_xy-e693768_1-t_wC4oKeBD
Light microscope	Keyence Corporation	BZ-X700
Myosin 7A antibody	Proteus Biosciences	#25–6790
Neurofilament antibody	Sigma	#AB5539
Plano-convex lens	SIGMAKOKI CO.,LTD	SLSQ-30-200PM
Prism software	GraphPad	N/A	ver.8.2.1
Scanning electron microscope	JEOL Ltd	JSM-6340F
Small digital endoscope	AVS Co. Ltd	AE-C1
Ultrasonic jelly	Hitachi Aloka Medical	N/A
Variable attenuator	Showa Optronics Co.	N/A	Currenly avaiable successor: KYOCERA SOC Corporation, RWH-532HP II
Water-soluble encapsulant	Dako	#S1964