Modifierade experimentella betingelser för bullerinducerad hörselnedsättning hos möss och bedömning av hörselfunktion och yttre hårcellsskador
Summary
Här presenterar vi ett protokoll för en musmodell av bullerinducerad hörselnedsättning (NIHL). För att inducera NIHL utvecklade vi en ny och enkel enhet med korrugerad plast, en råttfällbur och en högtalare. Auditiv hjärnstamsrespons och immunofluorescensavbildning användes för att bedöma hörselfunktionen respektive yttre hårcellsskador.
Abstract
En djurmodell av bullerinducerad hörselnedsättning (NIHL) är användbar för patologer, terapeuter, farmakologer och hörselforskare för att grundligt förstå mekanismen för NIHL och därefter optimera motsvarande behandlingsstrategier. Denna studie syftar till att skapa ett förbättrat protokoll för att utveckla en musmodell av NIHL. Möss av hantyp C57BL/6J användes i denna studie. Obedövade möss utsattes för höga ljud (1 och 6 kHz, presenterade samtidigt vid 115-125 dB SPL-A) kontinuerligt i 6 timmar per dag i 5 dagar i följd. Hörselfunktionen bedömdes 1 dag och 1 vecka efter bullerexponering med hjälp av auditiv hjärnstamsrespons (ABR). Efter ABR-mätningen offrades mössen och deras Corti-organ samlades in för immunofluorescensfärgning. Från mätningarna av hörselhjärnstamsrespons (ABR) observerades signifikant hörselnedsättning 1 dag efter bullerexponering. Efter 1 vecka minskade hörseltrösklarna för de experimentella mössen till ~ 80 dB SPL, vilket fortfarande var en signifikant högre nivå än kontrollmössen (~ 40 dB SPL). Från resultaten av immunofluorescensavbildning visade sig yttre hårceller (OHC) vara skadade. Sammanfattningsvis skapade vi en modell av NIHL med manliga C57BL / 6J-möss. En ny och enkel anordning för att generera och leverera rent tonbrus utvecklades och användes sedan. Kvantitativa mätningar av hörseltrösklar och morfologisk bekräftelse av OHC-skador visade båda att det applicerade bullret framgångsrikt inducerade en förväntad hörselnedsättning.
Introduction
Omkring 1,3 miljarder människor världen över lider av hörselnedsättning på grund av bullerexponering1. I denna studie syftade vi till att etablera en tydlig steg-för-steg-process för att inducera och bekräfta bullerinducerad hörselnedsättning (NIHL). NIHL är resultatet av en degeneration / förstörelse av hårcellerna (HC) och spiralganglieneuroner (SGN), skador i HC-stereocilierna och / eller förlust av synapser mellan cochleära inre HC och SGN. Sådana avvikelser kan också orsaka tinnitus och nedsatt taluppfattning (särskilt i en komplex akustisk miljö) förutom NIHL. Sociala, psykologiska och kognitiva funktioner kan påverkas sekventiellt av dessa fysiologiska brister 2,3,4,5,6.
I NIHL-relaterade prekliniska studier baserade på möss är de mest populära musstammarna CBA/CaJ 2,3,6,7 och C57BL/6 4,5,8. De manliga 3,4,7 mössen används dessutom oftare än de kvinnliga, eftersom östrogen har en skyddande effekt på hörseln. Därför använde vi bara hanmöss i denna studie9. Efter att ha hänvisat till litteraturen valde vi 1 kHz och 6 kHz som frekvenser för det applicerade bruset. Intensiteten hos det applicerade ljudet var 115 dB SPL-A (som omger buret) till 125 dB SPL-A (i mitten av buret). Efter att ha utsatt de experimentella mössen för bruset kontinuerligt i 6 timmar per dag, i 5 dagar i följd, indikerade en optimal ökning av hörseltröskeln att en optimal utsträckning av NIHL genererades i de experimentella mössen. Operationerna för att hantera djuren, bygga experimentuppsättningen och inducera buller beskrivs alla tydligt steg för steg i det medföljande protokollet.
Protocol
Representative Results
Discussion
NIHL kan delas in i två typer: tillfällig NIHL, som visar en tidsmässig förskjutning av hörseltröskeln, och permanent NIHL, som kännetecknas av en permanent hörseltröskelförskjutning. Hörselnedsättningen som vi observerade den 6:e dagen (1 dag efter bullerexponeringen) tros vara en kombination av dessa två typer. I detta fall skulle hörseltröskeln visa en gradvis återhämtning över tiden på grund av den tidsmässiga komponenten av hörselnedsättning. I våra preliminära experimentella studi…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar bidragen från ministeriet för vetenskap och teknik (MOST) i Taiwans regering (MOST 110-2314-B-715-005, MOST 111-2314-B-715-009-MY3) och intramurala forskningsbidrag från Mackay Medical College (MMC-RD-110-1B-P030, MMC-RD-111-CF-G002-03).
Materials
| 1/4" CCP Free-field Standard Microphone Set | GRAS | 428158 | For noise exposure |
| Amplifier Input Module, AMI100D | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| Bio-amplifier, BIO100C | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| Bovine Serum Albumin | SIGMA | A9647 | Immunofluorescence staining |
| Cellsens software | Olympus life science | Image acquisition | |
| Corrugated plastic | |||
| DAPI fluoromount | SouthernBiotech | 0100-20 | Immunofluorescence staining |
| Ethylenediaminetetraacetic acid | SIGMA | E5134 | Decalcification |
| Evoked Response Amplifier, ERS100C | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| Formaldehyde | APLHA | F030410 | Fixation of cochlear |
| High Performance Data Acquisition System, MP160 | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| Modular Extension Cable, MEC110C | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| Myo7A primary antibody | Proteus | 25-6790 | Immunofluorescence staining |
| Myo7A secondary antibody | Jackson immunoresearch | 711-545-152 | Immunofluorescence staining |
| Needle Electrode, Unipolar 12 mmTp, EL452 | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| phalloidin antibody | Alexa Fluor | A12381 | Immunofluorescence staining |
| phosphate-buffered saline | SIGMA | P4417 | |
| Rat trap cage | 14 cm x 17 cm x 24cm | ||
| ROMPUN- xylazine injection, solution | Bayer HealthCare, LLC | ||
| Sound amplifier, MT-1000 | unika | For noise exposure | |
| Sound generator/analyzer/miscellaneous, FW-02 | CLIO | 620300719 | For noise exposure |
| Soundproof chamber | IEA Electro-Acoustic Technology | For noise exposure and ABR | |
| Speaker | IEA Electro-Acoustic Technology | For noise exposure | |
| Stimulator Module, STM100C | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| Triton X-100 | SIGMA | T8787 | Immunofluorescence staining |
| Tubephone Set, OUT101 | BIOPAC | For auditory brainstem response | |
| Upright Microscope, BX53 | Olympus | Image acquisition | |
| Zoletil | Virbac |
References
- World Report on Hearing. World Health Organization Available from: https://www.who.int/publications/i/item/9789240020481 (2021)
- Fernandez, K. A., et al. Noise-induced cochlear synaptopathy with and without sensory cell loss. Neurosciences. 427, 43-57 (2020).
- Kujawa, S. G., Liberman, M. C. Adding insult to injury: cochlear nerve degeneration after "temporary" noise-induced hearing loss. The Journal of Neuroscience. 29 (45), 14077-14085 (2009).
- Wang, J., et al. Overexpression of X-linked inhibitor of apoptosis protein protects against noise-induced hearing loss in mice. Gene Therapy. 18 (6), 560-568 (2011).
- Takeda, S., Mannström, P., Dash-Wagh, S., Yoshida, T., Ulfendahl, M. Effects of aging and noise exposure on auditory brainstem responses and number of presynaptic ribbons in inner hair cells of C57BL/6J mice. Neurophysiology. 49 (5), 316-326 (2017).
- Rouse, S. L., Matthews, I. R., Li, J., Sherr, E. H., Chan, D. K. Integrated stress response inhibition provides sex-dependent protection against noise-induced cochlear synaptopathy. Scientific Reports. 10 (1), 18063 (2020).
- Amanipour, R. M., et al. Noise-induced hearing loss in mice: Effects of high and low levels of noise trauma in CBA mice. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2018, 1210-1213 (2018).
- Edderkaoui, B., Sargsyan, L., Hetrick, A., Li, H. Deficiency of duffy antigen receptor for chemokines ameliorated cochlear damage from noise exposure. Frontiers in Molecular Neuroscience. 11, 173 (2018).
- Hultcrantz, M., Simonoska, R., Stenberg, A. E. Estrogen and hearing: a summary of recent investigations. Acta Oto-laryngologica. 126 (1), 10-14 (2006).
- Tsai, S. C. -. S., et al. The intravenous administration of skin-derived mesenchymal stem cells ameliorates hearing loss and preserves cochlear hair cells in cisplatin-injected mice: SMSCs ameliorate hearing loss and preserve outer hair cells in mice. Hearing Research. 413, 108254 (2022).
- Choi, M. Y., Yeo, S. W., Park, K. H. Hearing restoration in a deaf animal model with intravenous transplantation of mesenchymal stem cells derived from human umbilical cord blood. Biochemical and Biophysical Research Communications. 427 (3), 629-636 (2012).
- Yu, S. -. K., et al. Morphological and functional evaluation of ribbon synapses at specific frequency regions of the mouse cochlea. Journal of Visualized Experiments. (147), e59189 (2019).
