G. Paludetti, A.R. Fetoni

Il trauma acustico:

nuove acquisizioni sugli aspetti

ultrastrutturali e terapeutici

Dipartimento di Scienze Chirurgiche delle Patologie della Testa e del Collo

Direttore: Prof. G. Paludetti

Università Cattolica di Roma

Cenacolo Italiano di Audiovestibologia

Università «G. d’Annunzio» Chieti - Pescara

16 febbraio 2013

Il trauma acustico

• Valutazione dell’esposizione professionale

ed ambientale;

• I meccanismi del danno da rumore;

• La prevenzione;

• Nuovi approcci terapeutici

• Circa 300 milioni di cittadini sono affetti da una ipocusia bilaterale (WHO, 2006).

• In US, ogni anno circa 30 milioni di lavoratori (OSHA, 2003) sono affetti da ipoacusia da trauma acustico: di questi 6 milioni sono lavoratori dell’industria.

• Sono esposti a livelli di rumore oltre

>90dB(A) il 44% dei lavoratori dell’industria ed il 30% di quelli dell’agricoltura.

•Nei Paesi in via di sviluppo, per la mancanza di programmi

di prevenzione il 95% dei lavoratori sono esposti a livelli di

rumore oltre 90dB(A)

Epidemiologia

• In Europa il numero di cittadini affetti da ipoacusia è

oltre 55 milioni.

• Il 7% dei lavoratori sono affetti da ipoacusia o acufeni

da trauma acustico.

• Il 30% dei lavoratori è esposto a livelli di rumorosità

nocivi per almeno un quarto del tempo trascorso sul

posto di lavoro e l’11% per tutta la durata del tempo.

• Il trauma acustico rappresenta la patologia professionale più frequente nell’UE e vengono utilizzate circa il 10% delle risorse impiegate per le malattie del lavoro, corrispondenti a 80-92 bilioni di Euro!

Epidemiologia

• Uno studio sul rumore negli asili d’infanzia ha riscontrato

livelli medi di rumore superiori a 85 dB .

• Si è riscontrato che, durante una performance del Lago dei

cigni, il direttore d’orchestra viene sottoposto a 88dB.

• I conducenti di autoarticolati possono essere sottoposti ad

89dB.

• Il personale dei night-club può essere esposto a 100 dB.

• Negli allevamenti di suini il rumore può raggiungere anche i

115dB.

Epidemiologia

Il trauma acustico riguarda tante tipologie di lavoratori….

Inquinamento ambientale da rumore

• -secondo le direttive dell’ OMS e della UE

in tutta la popolazione dovrebbero essere

quantificati i livelli espositivi diurni e

notturni sulla base della specifica sorgente

(aerea, ferroviaria, stradale ed industriale);

Epidemiologia

• Il traffico, specie quello stradale, è la sorgente di rumore

ambientale principale. I costi sanitari che il traffico su terra possono

provocare sono stati stimati in 0,4% del PIL (European Conference of

Ministers of Transport, 2004).

• I calcoli di rumorosità ambientale sono piuttosto complessi e nel

nostro Paese la mappatura dell’esposizione riguarda solo il 25%

della popolazione.

• Nelle condizioni di esposizione non

professionale, i livelli di rumore

ambientale è espressa come livello

medio giorno-notte del suono

(DNL).

Inquinamento ambientale da rumore

• Per la tutela della salute pubblica, la US Environmental

Protection Agency raccomanda livelli di esposizione

(DNL) di 55 dB durante il giorno e 45 dB durante le ore

di sonno;

• Negli ospedali i livelli si riducono a 45 dB in dB di giorno

e 35 di notte.

Epidemiologia

Inquinamento da rumore in Italia

• Oltre il 40% dei cittadini che vivono nelle aree urbane sono esposti a

livelli di inquinamento superiori a quelli ritenuti dannosi (55 dBA

diurni e 50 dBA notturni) . I dati non si discostano da quelli europei

Epidemiologia

55 LAeq 55-65 LAeq

65-75LAeq

>75 LAaeq

Area urbana 21.2% 52.9% 25.5% 0.4%

Area prospicente

viabilità primaria

26.1% 27.3% 45.3% 1.3%

50 LAeq 55-60 LAeq

>60 LAeq

Area urbana 37.2% 46.4% 16.7%

Area prospicente viabilità

primaria

32.2% 27.7% 40.0%

LIVELLI DIURNI

LIVELLI NOTTURNI

(ARPA, 2010)

Esposizione neonatale

• La American Academy of Pediatrics (1997)

ha emanato le linee guida per esposizione nei neonati:

• il livello espositivo nella NICU non deve superare i 45dB A

sono misurati livelli di esposizione nelle incubatrici fino a

80dBA ed il livello medio di esposizione fino a 70dB A

• L’effetto del rumore si associa a quello di altri fattori di

rischio nei bambini della NICU quali: ipossia neonatale,

prematurità, esposizione a farmaci ototossici.

• I neonati da madri esposte a rumore > 85dB dopo la 26 sett.

gestazionale possono sviluppare un deficit uditivo a 4-10 aa;

Epidemiologia

L’esposizione nei giovani

• Numerosi studi epidemiologici in US, Canada,

Germania ed Australia mostrano che dal 12 al

15% dei teenager in età scolare sono affetti da

ipoacusia (>15 dB a 4kHz);

• Il rumore rappresenta la principale causa di

ipoacusia in quest’età determinata

dall’esposizione volontaria e ricreazionale

(concerti rock, discoteca, MP3 altri sistemi

walkman; videogiochi).

• Sono fondamentali le campagne di educazione

dei giovani promosse da OMS e UE; e semplici

raccomandazioni:

Per es. suggerire interruzioni periodiche di circa 30 min dell’ascolto per ridurre la

fatica uditiva;

Ridurre i rumori ambientali per es. domestici durante l’ascolto della musica….

Epidemiologia

• La Green Paper nel 1996 definì “ no person should be exposed to noise levels which endanger health and quality of life”.

• The proposed vision for the development of noise research targets up until 2020 is to

• "avoid harmful effects of noise exposure from all sources and to preserve quiet areas."

• “A strong vision for 2020: no harmful effects of noise exposure.”

“A good balance of research in

noise emission, propagation and

perception will be essential for a

sustainable development towards

a quieter Europe.”

“Improved computation methods will

enable more accurate assessment of

exposure to noise.”

The first aim is to avoid noise

or to reduce it at its source.”

Criteri di valutazione del rumore

• Gli effetti del rumore dipendono da tre

fattori:

• - intensità

• - frequenza;

• - la durata nel tempo dell’esposizione.

Rumore: un problema di misura…

• Per definire i criteri di tollerabilità al rumore, bisogna studiarne la forma

dello spettro sonoro, la durata e il rumore di fondo.

A

20

10

0

-10

-20

-40

dB 100 1000 10000 Hz

B e C

D

• Per la misurazione del rumore

rispetto alla diversa sensibilità

dell’udito sono utilizzati dei “criteri

di pesatura” sulla base delle curve

isofoniche, in modo da sottostimare

gli effetti per le basse frequenze e

sovrastimare le alte frequenze.

• Il circuito di pesatura che più si

avvicina alle caratteristiche

fisiologiche è il cosiddetto circuito A,

pertanto la misura del rumore in

genere è espressa come dBA

I criteri di valutazione del rischio

• La valutazione dell’esposizione può essere fatta mediante calcoli conoscendo i valori di Leq (livello equivalente) presenti nell’ambiente di lavoro ed i tempi di permanenza in quell’ambiente o mediante dosimetri.

• Livello di esposizione giornaliera al rumore (LEX, 8h): livello

sonoro, espresso in dB(A), dell’esposizione di un lavoratore al

rumore, normalizzato ad una durata convenzionale T0 della

giornata.

• Livello di esposizione settimanale al rumore (LEX, w): livello

sonoro, espresso in dB(A), dell’esposizione di un lavoratore al

rumore, normalizzato ad una durata convenzionale della settimana

lavorativa pari a 5 giornate di 8 ore ciascuna.

I criteri di valutazione del rischio

• Se il rumore ambientale è di 90 dBA Leq ed il

lavoratore è esposto per 8 ore continue il LEX sarà di 90 dB(A).

• Se il rumore è sempre di 90 dBA Leq ed il lavoratore passa solo 4 ore in questo ambiente il suo LEXd sarà di 87dB (A) (si calcola come il raddoppio dell'intensità sonora ed

un suo dimezzamento con risultato di 3 dB ogni passaggio)…

• Se vi passa 1 ora si calcola tre passaggi (da 8 a 4 ore, da 4

a 2 ore e da 2 ore ad 1 ora) per cui il LEXd sarà 81dB (A).

• Il calcolo può essere fatto anche su base settimanale utilizzando lo stesso concetto…..

Normativa negli ambienti di lavoro

• Il DLGs. 195/2006 in attuazione della Direttiva Europea 2003/10/CE , poi la

D.Lgs. 81/2008 Titolo VIII – Capo II “Protezione dei lavoratori contro i rischi da

esposizione al rumore durante il lavoro” fissano i seguenti nuovi limiti per il

rumore:

• “valori inferiori di azione”(giornata lavorativa di 8 ore) : > 80 dB(A) e

<85 dB (A) per questi lavoratori si impone “informazione,

formazione e fornitura di DPI”

• “valori superiori di azione” > 85 dB(A) per questi lavoratori si

impone «informazione, formazione e fornitura di DPI con obbligo di

utilizzo e la sorveglianza sanitaria del datore di lavoro».

• “ valori limite di esposizione” a >87 dB(A) il cui superamento è

vietato;

• “ Livello di esposizione settimanale al rumore ” (5 giorni lavorativi, 8

h al giorno, nel caso di esposizione giornaliera variabile): 87dB(A)

--disturbo del sonno;

- effetti sulla performance lavorativa, disturbi mentali e di comportamento;

- calo dell’apprendimento in età scolare;

- effetti sul sistema sul sistema neuroendocrino: rilascio delle catecolamine e

cortisolo(stress);

- il sistema cardiovascolare (alterazioni ECG, aumento della pressione arteriosa,

tachiaritmia, vasocostrizione periferica fino ad aumento del rischio di infarto del

miocardio);

- l’apparato respiratorio (aumento della frequenza respiratoria, riduzione del volume

respiratorio, laringopatie e rinopatie);

- l’apparato digerente (aumento della motilità, fenomeni spastici, ipersecrezione

cloridrica, discinesia della colecisti);

- l’apparato visivo (midriasi, restringimento del campo visivo, disturbi

dell’accomodazione);

- l’apparato riproduttivo (riduzione della prolificità, diminuzione della libido,

riduzione del peso dei neonati).

Effetti extra-uditivi del rumore

Al pari di altri effetti: quali i disturbi del sonno e

quelli correlati allo stress, le conseguenze sul sistema cardiovascolare

aumentano in rapporto ai livelli di esposizione

Effetti extra uditivi correlati al rumore

Effetto sinergico dei fattori ambientali

The synergic effect of the simultaneous

exposure to different risk factor is one of

the main goals of preventive research.

The European Directive 2003/10/CE,

about the occupational noise exposure,

recommends highlighting, in the risk

evaluation document, the simultaneous

exposure to noise and other ototoxic

agents, such as vibration and organic

solvents EBTx (styrene, toluene, xylene).

Effetto ototossico combinato al trauma

Solventi Toluene

Stirene

Xilene

N-exane

Etilbenzene

Percloretilene

Disolfide

Gas CO

cianide

Metalli Piombo

Mercurio

Pesticidi Paraquat

Fosfati

I solventi ototossici • E’ stato dimostrato da numerosi lavori sperimentali che i

solventi organici provocano il danno dell’organo del Corti.

• Il danno da solventi non sarebbe causato da una

contaminazione dei liquidi labirintici ma da una

intossicazione per diffusione dalla stria vascolare di

sostanze riccamente liposolubili che modificano la fluidità

delle membrane.

• Il primo target del danno sono le cellule di sostegno e la

stria vascolare quindi le CCE (Campo et al., 2001; Chen et al.,

2007);

Effetto sinergico del rumore e vibrazioni

• Pochi studi clinici!

• Meccanismo di azione: danno metabolico e

danno meccanico sulle CCE fino alla rottura

della membrana basilare

Effetti del rumore sulla coclea

danno meccanico danno metabolico

Rottura della membrana basilare Danno delle stereocilia

Gli effetti sulla coclea dipendono

dalle caratteristiche del rumore • In relazione alle sue specifiche modalità di emissione nel

tempo, il rumore si definisce:

• Stabile= con variazioni < a 3dB in 1 secondo;

• Fluttuante= con variazioni > a 3 dB in 1 secondo;

• Continuo= senza variazioni della pressione sonora nel tempo;

• Intermittente= il livello sonoro si mantiene per un tempo > ad 1

sec;

• Impulsivo= variazioni della durata < ad 1 sec.

• Gli effetti del rumore dipendono dal tipo di esposizione

piuttosto che dall’intensità per cui a parità di livello sonoro il

danno da rumore impulsivo è nettamente maggiore rispetto al

rumore continuo….

Gli effetti del rumore dipendono dal tipo di esposizione

Il rumore impulsivo (tipico di una mitragliatrice) è un

rumore di breve durata e di forte intensità:

• Intensità compresa tra 100-185 dBSPL;

• Durata media di 30-40 ms

• Il danno dipende anche da ampiezza, numero di

impulsi e ripetizione dello stimolo

• DANNO DI TIPO MECCANICO

• In generale le condizioni di

ascolto ambientale sono

caratterizzate da un’associazione

di diversi tipi di rumore (per. es.

continuo e impulsivo che

determina un danno cumulativo

Il rumore impulsivo ed il danno meccanico:

1) 30 min dopo rumore impulsivo (75 paia a 155dB) sono presenti i

segni di apoptosi e di necrosi delle CCE

2) Dopo 24 ore le CCE sono distrutte ed è presente un danno delle

cellule di sostegno fino alla rottura della MB

Rask Andersen et al., 2005;

Hnserson et al., 2006

1) Il ruolo della suscettibilità genetica (?)

2) Danno metabolico da stress ossidativo

I meccanismi del danno da rumore

Suscettibilità genetica:

un processo ancora tutto da studiare!

• Modello multifattoriale delle ipoacusie da fattori ambientale

• Il contributo dei modelli sperimentali:

• -specie vulnerabili: C57BL/6; CBA/J;

- specie resistenti: 129S6/SvEv, MOLF/Ei, CAST/Ei;

Tre loci sono associati ad NIHL, 10 loci sono associati a presbiacusia, 6 promuovono entrambi;

I geni dell’ipoacusia da rumore

Polimorfismo genetico (variazione genetica presente in più dell’1% della popolazione) in

diversi geni coinvolti nei meccanismi del danno hanno mostrato differenze significative tra i

soggetti vulnerabili e resistenti selezionati tra le popolazioni dei lavoratori esposti al rumore

Ipoacusie genetiche con configurazione audiometrica

uguale all’ ipoacusia da rumore (” deep” a 4kHz)

- Esaurimento della capacità contrattile delle stereocilia

(fatica uditiva- TTS2);

- Danno delle stereocilia (TTS)

- Perdita delle CCE (PTS): il deep a 4 kHz

corrispondente al danno nel giro basale :

Cellule ciliate

esterne

Organo del Corti dopo il danno

Danno metabolico

Metabolismo aerobio della coclea

• La coclea ha un intenso metabolismo

aerobio e dal consumo dell’ossigeno nella

catena respiratoria mitocondriale si

produce ATP necessario per l’attività

contrattile delle CCE.

• Il rumore, incrementa l’attività delle CCE

e quindi l’attività respiratoria e circa il 2%

dell’ossigeno consumato forma di radicali

liberi dell’ossigeno (reactive oxygen

species, ROS) e specie reattive nitrogenate

(nitrogen species , RNS) (Le Prell et al., 2007;

Henderson et al., 2006).

• Fisiologicamente I ROS prodotti nei

mitocondri sono metabolizzati o spazzati

(“scavenging”) dai sistemi endogeni di

detossificazione grazie all’ attività di

enzimatica di SOD, Catalasi, GSH

peroxidasi che portano alla produzione di

glutatione.

• Lo stress ossidativo è determinato da un

disequilibrio tra la produzione di ROS e

la capacità della cellula di detossificare i

ROS e quindi di riparare il danno delle

cellule ciliate.

La catena di trasporto di elettroni

è lo stadio finale della

respirazione che avviene nel

mitocondrio per la produzione

di ATP.

Lo stress ossidativo determina una

transitoria permeabilità delle membrane

mitocondriali che porta al collasso del

potenziale di membrana mitocondriale

ed il rilascio di fattori apoptotici come il

citocromo c e la perossidazione dei lipidi

di membrana (Reed, 2000)

STRESS OSSIDATIVO E DANNO CELLULARE

• Dopo 24 ore dall’esposizione

acuta al rumore (120dB spl per 1

ora) si osserva un eccesso di

produzione dei ROS che

determina la morte della cellula

per:

• 1) perossidazione dei lipidi della

membrana cellulare (4-HNE), che

determina il rilascio di fattori attivatori

della morte cellualre per apoptosi;

• 2 ) danno del DNA nucleare e

mitocondriale;

• 3) distruzione della normale struttura

proteica della cellula

Perossidazione lipidica: 4HNE Staining Day 1

CTRL Noise

CTRL

Produzione dei ROS: DHE assay Day 1

- Noise:Sources of ROS

TUNEL assay:

DNA fragmentation

ROS

Lipid peroxidation

ROS production

Cytochrome c

Caspase 8

Caspase 9

Caspase 3

Apoptotic cascade

Cell death and scar formation

(Henderson et al.,

2006)

(Wang et al., 2002)

(Nicotera et al. 2003)

(Puel et al., 1998)

(Fetoni et al., 2006)

Il danno da trauma acustico determina il

danno di tutta la coclea

L’esposizione cronica al rumore

provoca la morte delle CCE per i

-meccanismi di stress ossidativo

che si associa a degenerazione

del ganglio spirale ed un

processo di deafferentazione

anche a livello corticale che

corrisponde con una perdita

uditiva pemanenente

Processi di adattamento corticale

Sham

Golgi-Cox staining

Apical

100X

40X

Basal

Basal

Apical 40X

V-V

I-L

AY

ER

II-I

II L

AY

ER

Basal

Apical

100X

40x

Basal

Apical 40X

L’esposizione cronica al rumore provoca una marcata riduzione del numero e della

densità delle spine denditriche ed una riduzione della lunghezza delle spine

Sham Noise

L’esposizione cronica provoca un riarrangiamento corticale

Il trauma acustico produce il danno cocleare e un

riarrangiamento livello della corteccia uditiva

primaria (II e III strato) (modificazione della plasticità)

La coclea si protegge dal rumore?

1) Incremento dei meccanismi endogeni di

detossificazione

2) Prevenzione e terapia (???)

Apoptosi nelle CCE morte delle CCE spine dendritiche ( plasticità corticale)

•- NAD(P)H è un cofattore enzimatico per la sintesi di ATP nei mitocondri.

•- Il NAD(P)H nella forma ridotta ha un’intrinseca fluorescenza che è una misura del metabolismo delle CCE.

•Il NAD(P)H ossidato riduce la quantità di radicali liberi nella cellula

I processi di ossidazione nelle CCE

Abbiamo studiato la distribuzione spaziale di NAD(P)H dopo esposizione al

rumore con il microscopio confocale due fotoni

NAD(P)H NAD(P)+

ctrl 3h 6h 1h 9h

Nelle ore successive al trauma acuto (120dB spl x 1h) abbiamo osservato

una fluorescenza decrescente che indicano un aumento di NAD(P)H

utilizzato (ossidato)

NAD(P)H (780nm)

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30

t (h)

%[N

AD

(P)H

]

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

GP

po

lari

zati

on

Int

Med

Ext

Gp polarization

Protective mechanism

Trauma acustico acuto

I meccanismi ossido-riduttivi sono rapidamente attivati

Noise

Membrane

rigidification

Lipid peroxidation

A

La distribuzione del NAD(P)H decresce rapidamente dopo la I ora di

esposizione al rumore, rimane stabile tra 3h e 6h e decade a 24 h. Il

NAD(P) ossidato principalmente nella III fila delle CCE che sono più

suscettibili al danno da rumore.

Queste osservazioni confermano che l’ossidazione delle CCE è un

processo intriseco di protezione che potrebbe essere potenziato con la

supplementazione antiossidante peri-traumatica.

4-HNE, was strongly expressed in the cochlea at

day 3 and decreased 7 days after noise exposure.

VEGF was strongly expressed in the cochlea 3 day se

and 7 days after noise exposure

Fetoni et al., Int J Audiol 2009

Nei giorni successivi al trauma abbiamo osservato, oltre all’espressione di

4-HNE indice del danno cellulare, un aumento dell’espressione di VEGF

(Vascular Endothelial Growth Factor), un potente fattore angiogenetico, che ha

un ruolo di protezione cellulare e di prevenzione del danno ischemico

indotto dal rumore:

Dopo il trauma le cellule ciliate attivano

i meccanismi di protezione endogena

•Nel modello sperimentale abbiamo osservato che

l’effetto protettivo di un antiossidante come l’acido

ferulico, dipende in parte dalle capacità di scavenger di

questa molecola, ma soprattutto dalla capacità di attivare

la cascata enzimatica di emo-ossigenasi I (HO-1) che ha

un’attività antiossidante endogena

Fetoni et al., Neuroscience 2010

Meccanismi endogeni di protezione :

emo-ossigenasi I (hemo-Oxigenase I) •HO-1 ha 3 funzioni fondamentali:

•(i) riduce la quantità di eme nelle condizioni di stress

ossidativo;

•(ii) favorisce la produzione di monossido di carbonio

(CO), che è una molecoal vasoattiva e di produzione di

sostanza di protezione tissutale;

•(iii) genera biliverdina che è un precursore della

bilirubina ed è una molecola con potente attività

antiossidante.

(Mancuso, 2006; Mancuso and Barone, 2009).

Le cellule ciliate mettono in atto dei

meccanismi di protezione fisiologici per

prevenire il danno da rumore, il potenziamento

di questi meccanismi potrebbe essere una

soluzione terapeutica

Infiammazione e produzione di ROS

•In ogni tessuto, l’infiammazione attiva i

meccanismi ossidativi;

• Nella coclea i processi infiammatori

mediati da citochine, macrofagi sono

localizzati nel ligamento spirale e nella stria

vascolare;

•Il rumore attiva i meccanismi infiammatori

in particolare Nuclear Factor Kappa B (NF-

κB), che è un fattore di trascrizione

direttamente coinvolto nella produzione di

citochine pro-ossidanti edn anti-ossidanti.

Macrofagi attivati

•In un gruppo di volontari esposti al rumore sono stati

misurati diversi markers infiamamtori quali: omocisteina,

amiliode A, lipoprotenina a, ceruloplasmina PCR e

markers di capacità antiossidante globale (TEAC assay)

».

Processi infiammatori e meccasnimi di

detossificazione nell’uomo

(Fetoni et al.,Med Sci Monit 2009)

•Non ci sono

evidenze nell’uomo di

attivazione per via

sistemica dei

meccanismi

infiamamtori o

antiossidanti

Il ruolo dello stress ossidativo

•Nell’insieme dei dati sperimenatali

dimostrano il ruolo fondamentale dei

radicali liberi nella patogenesi

dell’ipoacusia da trauma acustico;

•Le crescenti conoscenze dei meccanismi cellulari e delle basi

biochimiche del danno da trauma acustico e dei meccanismi

endogeni di protezione aumentano la possibilità di applicare

approcci terapeutici con antiossidanti, inibitori della

persossidazione lipidica e antiapoptotici….

•La conoscenza del time couse dei processi apoptotici

suggerisce hc evi è un “finestra terapeutica ” nella quale la

somministrazione di una molecola è in grado di prevenire il

danno

LA PREVENZIONE

• Identificazione dei gruppi a rischio

• Educazione

• Programmi di conservazione udito

• Limitazione esposizione a rumore

• Dispositivi individuali di protezione

• Terapia di prevenzione????

Identificazione dei gruppi a rischio

con le otoemissioni acustiche

• Metodica non invasiva ed altamente sensibile

(86-88%) per il danno delle CCE (Shupak et al.,

Otol Neurotol 2007)

-Valida metodica di screening per l’identificazione

di soggetti vulnerabili agli effetti cocleari del

rumore, tuttavia è una metodica gravata da un

elevato numero di falsi positivi!

-RAD 2: un parametro logaritmico estrapolato

dall’analisi della forma d’onda delle TEOAEs

aumenta la predittività del danno delle CCE.

• Articolo 5 Dispositivi miranti ad escludere o a ridurre l’esposizione

1) Riduzione delle fonti di rumore; a) metodi di lavoro che riducano l’esposizione al rumore;

b) scelta di attrezzature di lavoro adeguate che emettano il minor

rumore possibile

c) progettazione di luoghi e postazioni di lavoro silenziose;

d) opportuna informazione e formazione dei lavoratori;

adozione di misure tecniche per il contenimento del rumore

e) programmi di manutenzione delle macchine

f) migliore organizzazione del lavoro

Direttiva 2003/10/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO

Del 6 febbraio 2003

Sulle prescrizioni minime di sicurezza e di salute relative all’esposizione dei lavoratori ai

rischi derivanti dagli agenti fisici (rumore)

• Articolo 6

Protezione individuale 1) Qualora i rischi derivanti dal rumore non possano essere evitati i

dispositivi individuali di protezione dell’udito appropriati e correttamente adottai sono resi disponibili ai lavoratori e usati dagli stessi in base alla direttiva 89/656/CEE

a) Nel caso in cui l’esposizione al rumore non superi i valori inferiori di esposizione il datore di lavoro mette a disposizione del lavoratore i dispositivi individuali di protezione;

b) Nel caso in cui l’esposizione sia pari o superiore ai valori superiori di esposizione vengono utilizzati i sistemi di protezione individuale;

c) Sono scelti i dispositivi individuali di protezione che consentono di eliminare il rischio per l’udito o di ridurlo al minimo

Direttiva 2003/10/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO

Del 6 febbraio 2003

Sulle prescrizioni minime di sicurezza e di salute relative all’esposizione dei lavoratori ai

rischi derivanti dagli agenti fisici (rumore)

2) Il datore di lavoro fa tutto il possibile per assicurare che vengano indossati i DPI ed è tenuto a verificare l’efficacia delle misure adottate

La sorveglianza sanitaria

• •Il Datore di Lavoro sottopone a sorveglianza sanitaria i lavoratori la

cui esposizione al rumore eccede i valori superiori di azione [85

dB(A)].

• • La sorveglianza viene effettuata periodicamente, di norma una

volta l'anno o con periodicita' diversa decisa dal medico

competente, con adeguata motivazione riportata nel documento di

valutazione dei rischi e resa nota ai rappresentanti per la sicurezza di

lavoratori in funzione della valutazione del rischio.

• La sorveglianza sanitaria e' estesa ai lavoratori esposti a livelli

superiori ai valori inferiori di azione [80 dB(A)], su loro richiesta e

qualora il medico competente ne confermi l'opportunita'.

D.L.gs 81 del 09/04/08 – Titolo VIII Capo II

• DIPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE

(solo se impossibili interventi alla fonte o ambientali)

• Lex>80 dB(A)

• Lex>85 dB(A)

– Il datore di lavoro esige che i lavoratori utilizzino i dispositivi di

protezione individuale

Fornitura

Obbligo di uso

D.L.gs 81 del 09/04/08 – Titolo VIII Capo II

DIPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE

• SCELTA PREVIA CONSULTAZIONE DEI LAVORATORI O DEI LORO RAPPRESENTANTI

• VERIFICA DELL’EFFICACIA

• OBBLIGO DI ADDESTRAMENTO ALL’USO

• PROTEZIONE ADEGUATA

• ADEGUATI ALLE CONDIZIONI DI LAVORO

• RISPONDERE ALLE ESIGENZE ERGONOMICHE O DI

SALUTE

INSERTI AURICOLARI Tutti hanno potere di attenuazione del rumore fino a

15- 20 dB :

modellabili: adatti a tutte le orecchie, possono essere

monouso (usa e getta) in cotone cerato o fibre, (N.B. il

normale batuffolo di cotone idrofilo non ha efficacia);

semi-eliminabili in spugna o materiale schiumoso. Sono

inseriti a pressione. Sono impiegabili per circa una

settimana. Questi tappi sono igienici ed a basso costo

pre-modellati: in silicone soffice, gomma o plastica.

Sono di due tipi entrambi riutilizzabili: universali

adattabili alla maggior parte degli individui, e

personalizzati in diverse misure. Sono igienici e durano

a lungo. Possono però indurirsi con il cerume

dell'orecchio e danno risultati inferiori se inseriti in

canali uditivi irregolari

su misura: vengono modellati in gomma al silicone o

plastica facendo il calco esatto del canale uditivo. Sul

calco vengono modellati i tappi

CUFFIE Possono ridurre i livelli di suono di 15-30 dB

Le cuffie possono essere di diverse tipologie:

-inserite nei caschi di sicurezza

-dielettriche: senza parti in metallo per esposizioni a correnti

elettriche

-elettroniche: riducono i rumori dannosi amplificando però le

frequenze della conversazione

-pieghevoli: per usi saltuari

L'inconveniente maggiore rappresentato da questi mezzi di protezione

personale è la frequente mal tollerabilità da parte del lavoratore.

E' ovvio che la protezione è prevalentemente legata al rapporto tempo

di indossamento/tempo di esposizione.

Molto spesso il lavoratore per diversi motivi (sudorazione, senso di

isolamento, difficoltà alla conversazione, ecc.) è portato a togliere la

cuffia per un certo tempo, riducendo così drasticamente l'effetto

protettivo.

Otoprotettori attivi

• L’otoprotettore attivo ha un funzionamento dinamico

correlato all’intensità sonora al quale è esposto ed è in

grado di fornire una leggera amplificazione quando il

rumore ambientale non supera i 65/70 dB (A)

riducendo poi, in modo progressivo, l’intensità sonora

quando i livelli di rumore salgono e superano gli 80-85

dB (A).

• la maggior parte dei protocolli di

prevenzione dimostra che l’uso dei DiPIU e

delle campagne di educazione ha migliorato

le condizioni di salute dei lavoratori,

• ma non forniscono una protezione completa

specie in alcune categorie di lavorotori

(costruzioni, militari!!!!)

(Davies et al., J Occup Environ Hyg, 2009)

Trauma acustico

1) Danno meccanico

2) Danno metabolico

Meccanismo del danno

Glutammat

Calcio

ROS NO Attivazione proteasi

Attivazione gene apoptosi

Rilascio citocromo c

Perossidazione lipidica

Danno DNA

Meccanismi di protezione

endogena

Sistema antiossidante

intrinsceco

Heat Shock Proteins

Neurotrofine

Prevenzione

Identificazione dei

gruppi a rischio

Educazione

Programmi

di conservazione

udito

Limitazione esposizione

a rumore

Sistemi di protezione

passivi

Terapia “rescue”

Antagonisti Glutammato

Enzimi antiossidanti

Precursori glutatione

Chelanti il ferro

Antiossidanti

Inibitori proteasi

Inibitori perossidazione

lipidica

Terapia “rescue”

Enzimi antiossidanti

Precursori glutatione

Chelanti il ferro

Neurotrofine

Induttori head shock

proteins

Magnesio

Sistemi tampone calcio

protezione

Enzimi antiossidanti

Precursori glutatione

Chelanti il ferro

antiossidanti

Induttori head shock

proteins

Magnesio

Sistemi tampone calcio

Morte cellulare

1) apoptosi

2) necrosi

sopravvivenza

1) recupero

2) riparazione

Rigenerazione (?)

Quale approccio di prevenzione e

terapia del trauma acustico ?

1) L’attivazione dei sistemi endogeni antiossidanti o

l’aumento dei livelli di molecole antiossidanti

2) Limitare l’insorgenza della perossidazione dei lipidi di

membrana

3) Mantenimento di un adeguato flusso ematico cocleare

4) Inibire la progressione della cascata apoptotica e

prevenire la morte delle cellule ciliate

ROS e bilancio degli antiossidanti:

1) il condizionamento sonoro

Animali senza condizionamento animali condizionati

0.5 kHz OBN 90dB x 6h per 10gg

Esposizione a 105 dB per 4 h

Marcata perdita uditiva e di cellule CCE migliore threshold shift e CCE

Il condizionamento produce un aumento dei livelli di enzimi antiossidanti

Jacono et al, 1998

GTH reduttasi Glutamil Cisteina sintetasi catalasi

ROS/ bilancio degli antiossidanti

•Prevenzione ?

•Effetto “rescue”?

ROS/ bilancio degli antiossidanti Glutatione e derivati R-fenilisopropiladenosina (R-PIA):

N Acetil Cisteina

L carnitina

Metionina

Ac lipoico

Vitamina E + idebenone

1- trauma acustico acuto e protezione antiossidante

• Esposizione acuta (6 kHz a 120 dB per 1 h) per studiare:

• -attivazione dei meccanismi protettivi endogeni

• -effetti della supplementazione esogena di antiossidanti

Drug administration

-CoQ10 è un componente essenziale della catena

respiratoria mitocondriale per la produzione di

ATP.

-CoQ10, è un enzima liposolubile che possiede

un’attività redox attraverso le membrane (Papucci et al., 2003).

Per la sua estrema

liposolubilità ha una scarsa

biodisponibilità e scarsa

applicazione clinica.

IDEBENONE vs VITAMINA E

• La vitamina E produce una protezione di circa il 90% del

danno senza un significativo miglioramento dell’efficacia se si

somministrano due antiossidanti contemporaneamente che

invece potrebbero aumentare gli effetti tossici

(Fetoni et al., NeuroReport 19 (3), 2008)

N=8; dose 5 mg/ kg N=8; dose 100mg/ Kg

IDEBENONE

(Sergi et al., NeuroReport 17 (9), 2006).

Idebenone, è un analogo sintetico del CoQ10,

in vitro la sua efficacia dipende dalla abilità di “muoversi”

nell’interfaccia liquido-lipidico delle membrane;

Inibisce la perossidazione lipidica;

In vitro, ha una capacità antiossidante simile alla vitamina E

/

• Vit E è il più potente antiossidante nelle

membrane (Pryor 2000);

• La sua capacità scavenger dipende dalla

localizzazione dei radicali liberi e dalla

sua motilità attraverso le membrane (Pryor, 2000; Niki et al., 2005)

• E’ coinvolta in un sistema di

rigenerazione che comprende anche ne

fa supporre un’ attività sinergica con ac.

Ascorbico, ac lipoico, e CoQ10 (Niki et al,

2004).

•

IDEBENONE vs VITAMINA E

• Vitamin E provided nearly 80–90% protection against NIHL, without a significant

increase of efficacy when coadministered with IDB at the same doses

(IDB+vitamin E group);

(Fetoni et al., NeuroReport 19 (3), 2008)

N=8; dose 5 mg/ kg N=8; dose 100mg/ Kg

IDEBENONE vs VITAMINA E

COENZIMA Q 10 vs COENZIMA QTER

(Fetoni et al., Brain Res 2009)

Caspase 3 immunostaining

( Ab rabbit anti-active form of caspase

3- Chemicon International Inc. );

TUNEL assay (Invitrogen Inc).

Le preparazioni solubili di CoQ10 inibiscono l’apoptosi in difersi

modelli in vitro di tress ossidativo (Sandhu et al., 2003; McCarthy et al., 2004;

Somayajulu et al.,2005 );

la preparazione solubile di CoQ10 previene l’ NIHL e la morte

delle CCE inibendo l’espressione di 4-HNE 2 giorni dopo

l’esposizione al rumore e decresce la produzione di radicali liberi (Hirose et al., 2008);

(Fetoni et al., Brain Res 2009)

DAY -3 DAY 1 DAY 7 DAY 11 DAY 3 DAY 30 DAY 60

Noise exposure

10 kHz for 60 min at 100 dB SPL for 10 days.

DAY 0 DAY 10

Qter treatment (100 mg/kg i.p. daily)

• goal:

• Effetti cronici del rumore su coclea e corteccia uditiva e

processi di protezione

II- esposizione ripetuta al rumore

e terapia antiossidante

Gli effetti antiossidanti nel modello di

rumore ripetuto

I meccanismi ossidativi

II- il trattamento antiossidante previene gli effetti di

deafferentazione a livello corticale

Auditory Cortex

Pyramidal

Neurons

Qual è il timing del danno in cui è

possibile intervenire dopo

l’esposizione al rumore, prima che i

meccanismi della morte cellulare

vengano innescati irreversibilmente?

Time couse del danno da trauma acustico ed

effetto “rescue”

1) La produzione di ROS e la

perossidazione del lipidi di membrana (4HNE) continua per 2 settimane dopo l’esposizione al rumore con un periodi di massima attività tra 7

e 10 giorni.

Due settimane potrebbe essere il periodi di tempo in

cui valutare la possibilità di un intervento terapeutico

con antiossidanti.

7 gg

10 gg

14 gg

1) Nel caso del trauma da rumore impulsivo il

danno continua a progredire nelle settimane

successive fino a 30 giorni dall’esposizione.

Il periodo critico per un intervento con

antiossidanti dalla a) lunghezza dell’esposizione, b)

dall’intensità e dal c) tipo di rumore.

I risultati nel modello animale di terapia con

antiossidanti per via sistemica sono incoraggianti

per l’applicazione clinica.

“Antioxidants - Good for your health, good for your hearing!”

-la protezione parziale con antiossidanti suggerisce

che differenti meccanismi potrebbero essere coinvolti nella patogenesi delle sordità da rumore.

-L’antiossidante che garantisce il miglior effetto “scavenger” deve ancora essere definito per ogni tipo di danno.

-Le differenze di farmacocinetica e di farmacodinamica tra il modello sperimentale e l’uomo devono essere ancora completamente chiariti e potrebbero essere alla base

dell’insuccesso nella clinica.

Eccitotossicità

Pujol et al, www.iurc.montp.inserm.fr/cric/audition

La sopraespressione dei recettori

NMDA determina l’aumento

dell’attività spontanea delle fibre

nervose periferiche

il rilascio di Ca++ innesca la

produzione di ROS e l’attivazione di

proteasi che portano alla morte

neuronale

(*)

(* antagonizza sia NMDA, AMPA);

3) Danno ischemico

1) Sperimentalmente l’aumento del CBF si

associa ad una riduzione del TTS:

a) Pentossifillina (Latoni et al, 1996; Lamm et al, 2000);

b) Carbogeno (Hatch et a, 1991)

c) Sartani (antagonista dei recettori

dell’angiotensina II) (Goldwin et al, 1998);

d) Sezione del ganglio cervicale superiore (Borg

et al 1982; Briefield et al, 2006)

e) Blocco dei recettori noradrenergici (Ohlsen et ,

1991)

Le cellule staminali

Cellule staminali

embrionarie

Cellule staminali

adulte

Cellule staminali derivate da adipociti

Le ATSCs isolate da lipoaspirati del grasso bruno .

ASC offrono diversi vantaggi: fonte autologa abbondante, non

invasività del prelievo (liposuzione), significativa capacità proliferativa in

coltura e grandi potenzialità di differenziazione

Il nostro studio:

1) le cellule staminali ottenute da tessuto adiposo adulto

sono inoculate nella scala timpanica

attraverso la finestra rotonda

Topi eGFP

Coclea

Le ATSCs trasdotte con eGFP ed

inoculate nella coclea dopo

esposizione a trauma acustico

Il potenzialità rigenerative delle ATCSs

Potere neurotrofico

Potere osteogenetico

Tre giorni dopo l’inoculo di ATSCs

GFP PI MERGE

Le cellule staminali sono presenti

a livello della scala timpanica e

tendono ad aderire alle strutture:

ligamento spirale, ganglio e

migrano nella cala vestibolare

20X

GFP PI MERGE

Le cellule staminali sono presenti a livello della scala timpanica e tendono ad aderire

alle strutture: ligamento spirale, ganglio e migrano nella scala vestibolare

Tre giorni dopo l’inoculo di ATSCs

GFP PI MERGE

Sette giorni dopo l’inoculo di ATSCs

Circa il 10 % delle cellule

inoculate tendono a

disporsi nelle parti

«funzionali» della coclea:

in particolare a livello del

ganglio, del ligamento

spirale e della stria

vascolare

GFP PI MERGE

Sette giorni dopo l’inoculo di ATSCs

le cellule impiantate sopravvivono nella scala timpanica e aderiscono alla porzione

della membrana basilare ed alle strutture funzionali della coclea .

Le cellule ATSCs, hanno dimostrato un ruolo trofico nei tessuti in cui vengono

impiantate e potrebbero favorire i processi riparativi delle cellule ciliate e dei neuroni

del ganglio spirale indotti dal danno come dopo il trauma acustico

Le prospettive della terapia cellulare

• Le cellule staminali

rimangono ancora una sfida

per il futuro

• I limiti sono ancora numerosi,

di tipo etico e sperimentale:

– Capacità di raggiungere la

scala media;

– Capacità delle cellule di

ristabilire le giunzioni

cellulari e di generare un

numero corretto di CC

lungo la MB;

– Reinnervazione

Grazie !