$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
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, kısa süre ve pozitif basınç baskınlığı ile karakterize edilir. Biyolojik dokuya uygulandığında, hedef jöle yoluyla doğrudan canlı doku üzerine yerleştirilir ve SW'nin dokuya uygulanan ölçülen SW ile hemen hemen aynı özelliklere sahip olduğu düşünülebilir. LISW'ye maruz kaldıktan sonra, TMP oluşumu küçük bir dijital endoskop kullanılarak değerlendirildi. LISW enerji grubundaki farelerin hiçbiri maruziyetten sonra TMP sergilemedi (Şekil 1C).
İşitsel değerlendirme
İşitsel fonksiyonu belirlemek için ABR muayenesi yapıldı. ABR, işitsel yoldaki sesle uyarılan potansiyelin bir ölçümüdür ve ABR P1, koklear sinirde birikmiş nöral aktiviteyi temsil eder. LISW maruziyetinden bir gün sonra, maruz kalan kulak, farklı LISW grupları arasında ABR eşik kaymasında önemli bir fark gösterdi (iki yönlü ANOVA, p < 0.0001; Şekil 2A). ABR eşik kaymasındaki bu artış, 2.25 ve 2.5 J /cm2 gruplarında LISW maruziyetinden sonra 1 aya kadar devam etti (iki yönlü ANOVA, 2.25 J / cm2, p < 0.0001; 2.5 J / cm2, p < 0.0001). Özellikle, yüksek frekanslı bölge, ABR eşik kaymasında kayda değer bir artış sergiledi. Bununla birlikte, ABR eşikleri, 2.0 J grubundaki ön ışınlamadan önemli ölçüde farklı olmayan bir seviyeye geri döndü (iki yönlü ANOVA, 2.0 J / cm2, p = 0.76), bu da eşik yükselmesinin enerjiye bağlı olduğunu gösterdi. ABR P1 genlikleri ile ilgili olarak, LISW ile ışınlanmış tüm gruplar, LISW maruziyetinden 1 gün ve 1 ay sonra tüm frekanslarda ABR P1 genliklerinde önemli bir azalma gösterdi (iki yönlü ANOVA, p < 0.0001; Şekil 2B). Maruz kalmamış kulak (kontrol; sol kulak), LISW maruziyetini takiben ABR işitme eşiğinde gözle görülür bir değişiklik göstermedi (veriler gösterilmemiştir).
HC'lerin ve SGN'nin Sağkalımı
LISW'ye maruz kalan kulakların mikroskobik gözlemi, LISW maruziyetini takiben koklealarda kırık ve çıkık, yuvarlak pencere zarı yırtılması veya intrakoklear kanama gibi mekanik bir hasar ortaya çıkarmadı (veriler gösterilmemiştir), bu da önceki bulgularla tutarlıdır 6,14.
Myo7A ile HC'lerin, CtBP2 ile sinaptik şeritlerin ve NF ile koklear sinirin floresan immün boyaması Şekil 3A'da gösterilmiştir. Grupların hiçbirinde HC veya sinir liflerinin kaybı gibi ciddi koklear hasar gözlenmedi. Bununla birlikte, Myo7A pozitif OHC sağkalımının kantitatif değerlendirmesi gruplar arasında anlamlı farklılık gösterdi (iki yönlü ANOVA, p = 0.002; Şekil 3B). 2.5 J /cm2 grubu, özellikle yüksek frekans bölgesinde, kontrol grubuna göre önemli ölçüde daha düşük OHC sağkalım oranları gösterdi (iki yönlü ANOVA, 2.5 J / cm2, p = 0.0002). Bununla birlikte, IHC'lerin sağkalım oranları gruplar arasında karşılaştırılabilirdi, bu da OHC'lerin yüksek enerjili LISW'ye karşı savunmasız olduğunu gösteriyor (iki yönlü ANOVA, p = 0.76). Sinaptik şerit sağkalımının kantitatif bir değerlendirmesi Şekil 3C'de gösterilmiştir. Sinaptik ribonlar hem 2.25 hem de 2.5 J /cm2 gruplarında kontrole kıyasla önemli ölçüde azaldı (iki yönlü ANOVA, 2.25 J / cm2, p < 0.0001; 2.5 J / cm2, p < 0.0001) ve daha yüksek frekanslar, ABR eşik kayması ve OHC sağkalımına benzer şekilde daha güçlü bir azalma eğilimi sergiledi.
Daha sonra, Şekil 3D'de gösterildiği gibi SGN yoğunluğu değerlendirildi. Gruplar arasında SGN yoğunluğu açısından anlamlı bir fark vardı (iki yönlü ANOVA, p = 0.76) ve 2.5 J / cm2 grubu, kontrol gruplarına kıyasla anlamlı derecede düşük SGN sağkalım oranları gösterdi (iki yönlü ANOVA, 2.5 J / cm2, p = 0.007). Bununla birlikte, 2.0 ve 2.25 J/cm2 grupları, kontrollere kıyasla karşılaştırılabilir SGN sağkalımı gösterdi. Bu sonuç, koklear dejenerasyon ve işitme disfonksiyonunun şiddetinin, ABR ve HC sağkalım sonuçlarıyla tutarlı olan LISW enerji maruziyetine bağlı olduğunu göstermektedir.
Stereosiliyer demeti
20 kHz'in üzerindeki frekanslarda hem 2.25 hem de 2.5 J /cm2 gruplarında ABR eşiğinde yaklaşık 30 dB olan kayda değer bir artış gözlemledik ve bu da LISW maruziyetini takiben 1 aya kadar devam etti ( Şekil 2A'da gösterildiği gibi). Bununla birlikte, gözlemlediğimiz 30 dB'lik eşik kayması, yalnızca OHC'lerin kaybına, koklear sinapsların dejenerasyonuna veya azalmış SGC sayısına atfedilemez (Şekil 3). Önceki bir çalışma, sinaptik ribbon sayısı P oranında azaldığında ABR eşik kaymalarının minimum olduğunu göstermiştir19. Bu nedenle, ABR eşik yükselmesinin nedenini araştırmak için SEM yaptık. 2.5 J /cm2'lik bir yoğunlukta LISW maruziyetini takiben, özellikle yüksek frekanslı bölgelerde bazı stereosiliyer OHC demetlerinin bozulduğu görülmüştür (Şekil 4A), bu da LISW maruziyetini takiben artmış ABR eşiğinin nedenlerinden biri olabilir. Stereosiliyer bozulmanın kantitatif değerlendirmesi, bozulma oranının enerjiye bağlı bir şekilde daha yüksek frekans bölgesinde daha yüksek olma eğiliminde olduğunu ortaya koymuştur (Şekil 4B).

Şekil 1: LISW'nin deneysel ayarları ve basınç profili. (A) Hayvanlarda LISW oluşturmak için deney düzeneği. (B) 2.0 J/cm2 olarak ayarlanan LISW basınç dalga formlarının özellikleri. (C) Kulak zarının temsili görüntüleri. LISW'ye maruz kalan kulakların hiçbirinde TMP'ler gözlenmedi. Referans olarak, temsili patlama kaynaklı TMP (sarı ok uçları) bir kumlama tüpü kullanılarak gösterilmiştir. Kısaltmalar: LISW = lazer kaynaklı şok dalgası; PET = polietilen tereftalat; TMP = timpanik membran perforasyonu; YAG = itriyum alüminyum granat; SHG = ikinci harmonik üretimi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: LISW'ye maruz kaldıktan sonra ABR sonuçları. (A) LISW'ye maruz kaldıktan 1 gün sonra tüm gruplarda önemli ABR eşik kaymaları gözlenmiştir. 2.25 ve 2.5 J /cm2 gruplarındaki ABR eşik kaymaları, LISW'ye maruz kaldıktan sonra 1 aya kadar önemli ölçüde yüksek kalmıştır. (B) LISW'ye maruz kaldıktan 1 gün ve 1 ay sonra ABR P1 genliği tüm gruplarda önemli ölçüde azalmıştır. Yıldız işaretleri, maruziyet öncesi değerlere kıyasla gruplar arasında önemli farklılıklar göstermektedir (**p < 0.001, ****p < 0.0001). Hata çubukları, ortalamanın standart hatasını gösterir. Kısaltmalar: ABR = işitsel beyin sapı tepkisi; LISW = lazer kaynaklı şok dalgası; P1 = tepe 1; SPL = ses basıncı seviyesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: LISW'ye maruz kaldıktan sonra koklear patoloji. (A) LISW'ye maruz kaldıktan sonra Myo7A (mavi), CtBP2 (kırmızı) ve NF (yeşil) ile boyanmış 20 kHz bölgesindeki Corti organının konfokal floresan görüntüleri. (B) Hayatta kalan HC'lerin ortalama yüzdeleri sitokokleogramlarda gösterilir. Kantitatif değerlendirme, 2.5 J /cm2'de önemli bir OHC kaybı olduğunu ortaya koydu, ancak gruplar arasında IHC sağkalımı açısından anlamlı bir fark yoktu. (C) Presinaptik şeritlerin maruziyet öncesi değerlere kıyasla hayatta kalma oranı 2.25 ve 2.5 J /cm2 gruplarında önemli ölçüde azalmıştır. (D) LISW'ye maruz kaldıktan 1 ay sonra tüm gruplardaki SGN'lerin temsili fotomikrografları. SGN sağkalım oranı 2.5 J /cm2'de önemli ölçüde azaldı. Yıldız işaretleri, maruziyet öncesi değerlere kıyasla önemli farklılıklar gösterir (**p < 0.001, ****p < 0.0001). Hata çubukları, ortalamanın standart hatasını gösterir. Ölçek çubukları = 5 μm (A), 100 μm (D). Kısaltmalar: LISW = lazer kaynaklı şok dalgası; IHC = iç saç hücresi; NF = nörofilament; OHC = dış saç hücresi; SGN = spiral ganglion nöronu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: OHC'lerin yüzey yapıları. (A) LISW'ye maruz kaldıktan bir ay sonra Corti organının 16 kHz ve 24 kHz bölgelerinde OHC stereocilia'nın temsili taramalı elektron mikroskobu görüntüleri. 2.5 J/cm2 (24 kHz alan) grubundaki kutulu alanın büyütülmüş görüntülerinde stereosiliyer bozulma görülür. Ölçek çubuğu -= 2 μm. (B) Stereosiliyer bozulma oranı, LISW aşırı basıncındaki artışla daha yüksekti. Kısaltmalar: LISW = lazer kaynaklı şok dalgası; OHC = dış saç hücreleri. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.