Modifiserte eksperimentelle betingelser for støyindusert hørselstap hos mus og vurdering av hørselsfunksjon og ytre hårcelleskader
Summary
Her presenterer vi en protokoll for en musemodell av støyindusert hørselstap (NIHL). For å indusere NIHL utviklet vi en ny og enkel enhet ved hjelp av bølgepapp, et rottefellebur og en høyttaler. Auditiv hjernestammerespons og immunfluorescensavbildning ble brukt for å vurdere henholdsvis hørselsfunksjonen og ytre hårcelleskader.
Abstract
En dyremodell av støyindusert hørselstap (NIHL) er nyttig for patologer, terapeuter, farmakologer og hørselsforskere for å forstå mekanismen til NIHL grundig, og deretter optimalisere de tilsvarende behandlingsstrategiene. Denne studien tar sikte på å skape en forbedret protokoll for å utvikle en musemodell av NIHL. Mannlige C57BL/6J-mus ble brukt i denne studien. Unanesthetized mus ble utsatt for høye lyder (1 og 6 kHz, presentert samtidig ved 115-125 dB SPL-A) kontinuerlig i 6 timer per dag i 5 påfølgende dager. Hørselsfunksjonen ble vurdert 1 dag og 1 uke etter støyeksponering, ved hjelp av auditiv hjernestammerespons (ABR). Etter ABR-målingen ble musene ofret, og deres organer av Corti ble samlet for immunfluorescensfarging. Fra målinger av auditiv hjernestammerespons (ABR) ble det observert signifikant hørselstap 1 dag etter støyeksponering. Etter 1 uke sank hørselstersklene til eksperimentmusene til ~80 dB SPL, som fortsatt var et betydelig høyere nivå enn kontrollmusene (~40 dB SPL). Fra resultatene av immunfluorescensavbildning ble ytre hårceller (OHC) vist å være skadet. Oppsummert opprettet vi en modell av NIHL ved hjelp av mannlige C57BL/6J-mus. En ny og enkel enhet for å generere og levere ren tonestøy ble utviklet og deretter benyttet. Både kvantitative målinger av hørselsterskler og morfologisk bekreftelse av OHC-skade viste at den påførte støyen induserte et forventet hørselstap.
Introduction
Omtrent 1,3 milliarder mennesker over hele verden lider av hørselstap på grunn av støyeksponering1. I denne studien hadde vi som mål å etablere en klar trinnvis prosess for å indusere og bekrefte støyindusert hørselstap (NIHL). NIHL skyldes en degenerasjon / ødeleggelse av hårceller (HCs) og spiral ganglion nevroner (SGN), skade i HC stereocilia, og / eller tap av synapser mellom cochlea indre HCs og SGNs. Slike avvik kan også forårsake tinnitus og nedsatt taleoppfattelse (spesielt i et komplekst akustisk miljø) i tillegg til NIHL. Sosiale, psykologiske og kognitive funksjoner kan bli sekvensielt påvirket av disse fysiologiske manglene 2,3,4,5,6.
I NIHL-relaterte prekliniske studier basert på mus er de mest populære musestammene CBA / CaJ 2,3,6,7 og C57BL / 6 4,5,8. De mannlige 3,4,7 musene er dessuten mer vanlig brukt enn de kvinnelige, da østrogen har en beskyttende effekt på hørselen. Derfor brukte vi bare hannmus i denne studien9. Etter å ha referert til litteraturen, valgte vi 1 kHz og 6 kHz som frekvensene til den påførte støyen. Intensiteten av den påførte støyen var 115 dB SPL-A (rundt merden) til 125 dB SPL-A (i midten av merden). Etter å ha utsatt de eksperimentelle musene for støyen kontinuerlig i 6 timer per dag, i 5 påfølgende dager, indikerte en optimal økning i hørselsterskelen at en optimal grad av NIHL ble generert i eksperimentelle mus. Operasjonene for å håndtere dyrene, bygge det eksperimentelle oppsettet og indusere støy er alle tydelig beskrevet trinn for trinn i den medfølgende protokollen.
Protocol
Representative Results
Discussion
NIHL kan deles inn i to typer: midlertidig NIHL, som viser en midlertidig forskyvning av hørselsterskelen, og permanent NIHL, som kjennetegnes av en permanent hørselsterskelforskyvning. Hørselstapet som vi observerte på den 6. dagen (1 dag etter støyeksponeringen) antas å være en kombinasjon av disse to typene. I dette tilfellet vil hørselsterskelen vise en gradvis bedring over tid på grunn av den tidsmessige komponenten av hørselstap. I våre foreløpige eksperimentelle studier, resultatene oppnådd…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker tilskuddene fra departementet for vitenskap og teknologi (MOST) fra Taiwans regjering (MOST 110-2314-B-715-005, MOST 111-2314-B-715-009-MY3), og intramural forskningsstipend fra 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. 신경과학. 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).
