Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Burada, lazer kaynaklı şok dalgası (LISW) kullanarak patlamaya bağlı koklear hasarın bir hayvan modelini oluşturmak için deneysel protokolleri açıklıyoruz. Temporal kemiğin LISW'ye maruz kalması, blast ile indüklenen koklear patofizyolojinin çoğaltılmasına izin verir. Bu hayvan modeli, koklear patolojiyi aydınlatmak ve patlama yaralanmaları için potansiyel tedavileri keşfetmek için bir platform olabilir.
Kulak, patlama aşırı basıncına en duyarlı organdır ve koklear yaralanmalar sıklıkla patlamaya maruz kaldıktan sonra meydana gelir. Patlamaya maruz kalma, yaşam kalitesini olumsuz yönde etkileyen geri dönüşü olmayan bir işitme kaybı olan sensörinöral işitme kaybına (SNHL) yol açabilir. Tüy hücrelerinin kaybı, spiral ganglion nöronları, koklear sinapslar ve stereosiliaların bozulması gibi blast kaynaklı ayrıntılı koklear patolojiler daha önce belgelenmiştir. Bununla birlikte, bir patlama yaralanmasından sonra koklear sensörinöral bozulmanın belirlenmesi zordur, çünkü patlama aşırı basıncına maruz kalan hayvanlar genellikle timpanik membran perforasyonu (TMP) yaşar ve bu da eşzamanlı iletim tipi işitme kaybına neden olur. Saf sensörinöral koklear disfonksiyonu değerlendirmek için, lazer kaynaklı bir şok dalgası kullanarak patlamaya bağlı koklear hasarın deneysel bir hayvan modelini geliştirdik. Bu yöntem, TMP ve eşlik eden sistemik yaralanmaları önler ve LISW maruziyetinden sonra SNHL bileşenindeki fonksiyonel düşüşü enerjiye bağlı bir şekilde yeniden üretir. Bu hayvan modeli, patolojik mekanizmaları aydınlatmak ve blast kaynaklı koklear disfonksiyon için potansiyel tedavileri araştırmak için bir platform olabilir.
İşitme kaybı ve kulak çınlaması, gazilerin %62'sinde bildirilen en yaygın engeller arasındadır1. Blast aşırı basıncına maruz kalan kişilerde sensörinöral işitme kaybı (SNHL) ve timpanik membran perforasyonu (TMP) dahil olmak üzere patlamaya bağlı çeşitli işitsel komplikasyonlar bildirilmiştir2. Ayrıca, patlamalara maruz kalan bireyler üzerinde yapılan araştırmalar, patlamaya maruz kalmanın, işitme eşikleri normal aralıkta olsa bile, "gizli işitme kaybı (HHL)" olarak bilinen işitsel zamansal çözünürlükteki kusurlara yol açtığını göstermektedir3. Blast ile ilişkili koklear patolojide iç tüylü hücreler (IHC'ler) ve işitsel nöronlar (AN'ler) arasında önemli bir koklear sinaps kaybı olduğu iyi bilinmektedir4. Sinaptik dejenerasyon, işitsel işlemenin bozulmasına neden olur ve HHL5'in gelişiminde önemli bir faktördür. Bu nedenle, işitme organları karmaşık ve oldukça organize yapılar içeren kırılgan bileşenlerdir. Bununla birlikte, patlama dalgalarının iç kulağı hücresel düzeyde etkilediği kesin mekanizma belirsizliğini korumaktadır. Bunun nedeni, laboratuvar ortamlarında patlama yaralanmalarının kesin klinik ve mekanik karmaşıklıklarının tekrarlanmasındaki zorluklar ve patlamaya bağlı koklear patolojilerin karmaşıklığıdır.
Bir patlama yaralanmasının birincil bileşeni, tepe basıncında hızlı ve yüksek bir artış ile karakterize edilen şok dalgasıdır (SW)6. Patlama yaralanmalarının karmaşıklığı çok sayıda retrospektif çalışmada kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır 7,8,9. Farklı basınç seviyelerinde sıkıştırılmış gaz10, şok tüpleri11 ve küçük büyüklükteki patlayıcılar12 gibi patlama üretimi için çeşitli cihazlar vardır. Yakın zamanda geliştirilen cihazlar tarafından üretilen SW'nin basınç dalga biçimi, gerçek bir patlamanınkine çok benziyordu. Patlamaya bağlı sensörinöral işitme kaybının bir hayvan modelinin oluşturulmasında önemli bir kavram, hayvan ölümünü azaltmak için işitsel hasar dışında eşlik eden yaralanmaları en aza indirmektir. Bu nedenle, şok tüplerinin minyatürleştirildiği ve çıktının hassas bir şekilde kontrol edilebildiği patlama yaralanması çalışmaları geliştirilmiştir, böylece maruz kalan hayvanlar nadiren ölür. Bununla birlikte, bu hayvan modelleri genellikle TMP gibi komplikasyonlar geliştirse de, eşzamanlı iletim tipi işitme kaybı nedeniyle koklear fonksiyonun değerlendirilmesi zordur2. Daha önce kulak tıkacı kullanarak patlama yaralanması üzerine kulak korumalı bir hayvan çalışması yaptık ve TMP13 insidansı bulamadık. Kulak tıkaçları ciddi koklear hasarı kısmen azaltabilir, ancak merkezi işitsel nörodejenerasyon veya kulak çınlaması gelişimini azaltamaz. Böylece kulak tıkaçları kokleaları ve kulak zarını korur. Bununla birlikte, patlama yaralanmalarının neden olduğu koklear patofizyolojiyi incelemek için TMP'siz patlamaya bağlı saf koklear hasarın bir hayvan modeli gereklidir.
Daha önce, lazer kaynaklı bir şok dalgası (LISW) kullanarak sıçanlarda ve farelerde iç kulağın topikal bir patlama yaralanması modeli geliştirmiştik14,15. Bu yöntem, standart bir laboratuvar düzeyinde güvenli ve kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir ve akciğer ve kafa patlaması yaralanmalarının modellerini oluşturmak için kullanılmıştır16,17. LISH'nin enerjisi, lazer tipi ve gücü değiştirilerek ayarlanabilir, bu da koklear hasarın derecesi üzerinde kontrol sağlar. LISW ile indüklenen koklear yaralanma modeli, patlama yaralanmalarının neden olduğu SNHL mekanizmalarını incelemek ve potansiyel tedavileri araştırmak için değerlidir. Bu çalışmada, LISW kullanarak patlamaya bağlı koklear hasarın bir fare modelini oluşturmak için ayrıntılı deneysel protokolleri tanımladık ve LISW maruziyetini takiben farelerde enerjiye bağlı bir şekilde tüy hücrelerinin (HC'ler), koklear sinapsların ve spiral ganglion nöronlarının (SGN'ler) kaybı dahil olmak üzere koklear dejenerasyonu gösterdik.
Tüm deneysel prosedürler, Ulusal Savunma Tıp Koleji Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (onay # 18050) tarafından onaylandı ve Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Japonya Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın yönergelerine uygun olarak gerçekleştirildi. Hayvanların sayısını ve acılarını en aza indirmek için her türlü çaba gösterildi.
1. Hayvanlar
2. LISW maruziyetinin deneysel ayarları
3. Koklear fonksiyon testi
NOT: İşitsel beyin sapı yanıtı (ABR) testleri daha önce bildirildiği gibi yapılmıştır14,15.
4. Histolojik değerlendirme
NOT: Histolojik değerlendirme daha önce tarif edildiği gibi yapıldı14,15.
5. İstatistiksel analiz
LISW dalga formu
LISW basınç dalga formunun tekrarlanabilirliği 2.0 J/cm2'de 5x olarak aşağıdaki gibi ölçüldü. Dalga formları genellikle benzer ve kararlıydı ve zaman genişliği, tepe basıncı ve 0.43±0.4 μs, 92.1 ± 6.8 MPa ve 14.1 ± 1.9 Pa (medyan ± SD) darbe ile keskin bir artış gösterdi, bu da SW özelliklerine karşılık gelir (Şekil 1B). LISW'ler hızlı yükselme süresi, yüksek tepe basıncı, k...
Bu çalışma, LISW kullanarak patlamaya bağlı koklear hasarın bir fare modelini doğrulamayı amaçladı. Bulgularımız, temporal kemik yoluyla LISW uygulamasını takiben, maruz kalan fare kulağının kokleada tutarlı bir patolojik ve fizyolojik düşüş sergilediğini ve buna LISW aşırı basıncında bir artışın eşlik ettiğini gösterdi. Bu sonuçlar, bu fare modelinin LISW çıktısını ayarlayarak çeşitli koklear patolojileri çoğaltmak için uygun olduğunu göste...
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Bu çalışma, JSPS KAKENHI'den iki hibe ile desteklenmiştir (Hibe Numaraları 21K09573 (K.M.) ve 23K15901 (T.K.)).
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır