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 «скрытая потеря слуха (HHL)»3. Хорошо известно, что при бласт-ассоциированной патологии улитки происходит значительная потеря кохлеарных синапсов между внутренними волосковыми клетками (ИГХ) и слуховыми нейронами (АН)4. Синаптическая дегенерация приводит к нарушению слуховой обработки и является основным фактором, способствующим развитию HHL5. Таким образом, органы слуха являются хрупкими компонентами, содержащими сложные и высокоорганизованные структуры. Однако точный механизм, с помощью которого взрывные волны воздействуют на внутреннее ухо на клеточном уровне, остается неясным. Это связано с трудностями в воспроизведении точных клинических и механических сложностей взрывных травм в лабораторных условиях, а также со сложностью кохлеарных патологий, вызванных взрывом.
Основным компонентом взрывной травмы является ударная волна (SW), характеризующаяся быстрым и высоким повышением пиковогодавления6. Сложность взрывных травм была подробно изучена в многочисленных ретроспективных исследованиях 7,8,9. Существуют различные устройства для генерации взрыва, такие как сжатый газ10, ударные трубки11 и маломощные взрывчатые вещества12, при различных уровнях давления. Форма волны давления ПО, генерируемая недавно разработанными устройствами, очень напоминала форму реального взрыва. Важной концепцией в создании модели сенсоневральной тугоухости у животных является минимизация сопутствующих травм, отличных от повреждения слуха, для снижения смертности животных. Таким образом, были разработаны исследования взрывных травм, в которых ударные трубки были миниатюризированы, а выходная мощность может быть точно контролирована, чтобы животные, подвергшиеся воздействию, редко умирали. Однако, несмотря на то, что у этих животных моделей обычно развиваются осложнения, такие как ТМП, оценка функции улитки затруднена из-за сопутствующей кондуктивной тугоухости2. Ранее мы провели исследование травм от взрыва с использованием берушей на животных с использованием защитных ушей и не обнаружили случаев TMP13. Беруши могут частично ослаблять серьезное повреждение улитки, но не центральную слуховую нейродегенерацию или развитие тиннитуса. Таким образом, беруши защищают улитки, а также барабанную перепонку. Тем не менее, для изучения патофизиологии улитки, вызванной взрывными повреждениями, вызванными взрывными травмами, требуется животная модель чистого повреждения улитки без ТМП.
Ранее мы разработали модель топического взрывного повреждения внутреннего уха у крыс и мышей с использованием лазерно-индуцированной ударной волны (LISW)14,15. Этот метод может быть безопасно и легко выполнен на стандартном лабораторном уровне и использовался для создания моделей взрывных травм легких и головы16,17. Энергию LISW можно регулировать, изменяя тип и мощность лазера, что позволяет контролировать степень повреждения улитки. Модель LISW-индуцированной травмы улитки представляет ценность для изучения механизмов SNHL, вызванных взрывными травмами, и для изучения потенциальных методов лечения. В этом исследовании мы описываем подробные экспериментальные протоколы для создания мышиной модели бласт-индуцированного повреждения улитки с использованием LISW и демонстрируем дегенерацию улитки, включая потерю волосковых клеток (ГК), синапсов улитки и спиральных ганглиозных нейронов (SGN), энергетически зависимым образом у мышей после воздействия LISW.