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Archly Ohren-, Nasen- und Kehlkopfheilk. 184, 109--114 (1964) Aus der Hals-Nasen-Ohrenklinik der Karlsuniversittit Hradec Krs (Vorstand: Doz. Dr. med. LtrBOr~ FALTYI'IEK) und dem Physiologischen Institut der Karlsuniversitg~ Hradeo Kr~lov4 (Vorstand: Prof. Dr. reed. J~mosr~Av M~nKA) Zur Restitution der Mikrophonpotentiale des Meerschweinehens naeh kurzfristiger L~irmbelastung Von L. I~-4.LT~rNEK und C. VESELY l~it 4 Textabbildungen (Eingegangen am 27. April 1964) Das Problem der L~rmschiidigungen des menschlichen GehSrs steht im Mittelpunkt des Interesses der Otologen und zwar sowohl aus pro- phylaktischer als auch aus pathophysiologiseher Sicht. Da die experi- mentelle Ers yon Ls am Mensehen enge Grenzen hat, gewinnt der Tierversueh eine besondere Bedeutung. F/Jr die Beobaehtung yon L~rmsehadenfolgen eignen sieh insbesondere morphologiseh-histologisehe, histoehemisehe und elektrophysiologisehe Methoden neben Untersuchungen mittels bedingtem Reflex. SC]~ULTHESSstellte mit der Methode der bedingten Reflexe bei Katzen fes~, da6 Schall yon 500--4000 Hz, 90--120 dB zu einer HSrschwellenverschlechterung fiihrt. Die Normalisierung dauert 3--5 min, nach wiederholter l%eizung l~nger. KuMAa~ beschallte Meerschweinchen mit einem Industriel~rm yon 115 Phon 8 Std ts und verfolgte die iYfikrophonpotentiale (MP). Er fand immer die st~rk- sten l~[inderungen der l~IP im Bereich yon 1000--2000 Hz. Die Verabreichung yon Vitamin B 1 verhinderte die ZIP-Minderung. Dieselbe Wirkung hatte das Chondroit- insulfat. G~H~])T u. WAG~v,~beschallten Meerschweincher~ mit Weil~em Rauschen und stellten lest, dab die lVIP im ganzen Frequenzbereich absanken. Sic haben keine besonderen Sen.ken, tihnlJch der Cs-Senke beim Menschen, gefunden. GrSSELSSON U. SORE~SE~ fanden, dag Lt~rm mit einer Intensit~t yon mehr als 95 dB nach 30 sec eine lVtinderung der lVI_P Ffir 1--5 rain ausl6st. Bei lt~nger dauerndem Reiz hie11;auch die lVlinderung der M-P an. KOtDV. steilte lest, dab der O2-Partialdruc]~ in der Perilymphe des Cortischen Organs nieht nur bei einer StSrung der Blutzirkulation, sondern aueh infolge eines iibermt~Bigen Lt~rms sinkt. Er glaub$, dab die Herabsetzung der metabolischen Aktivit~t im Innenohr und vor allem die StSrung der oxydativen Phosphorylierung, die die glykolyi;ischen Vorgt~nge einleite~, eiae Folge der gesi;Srten Sauerstoffversor- gung ist. BECK u. BErCKERT fanden histologisch Verttnderungen im Cortischen Organ bei Hypoxie und gleiehzeRiger Einwirkung eines 3000 Hz-Tones mit einer Intensifier yon 120 dB w~hrend 15--30 rain. Arch. Ohr.-.l%as.-, u. Kchlk.-Heilk.. Bd. 184 8

Zur Restitution der Mikrophonpotentiale des Meerschweinchens nach kurzfristiger Lärmbelastung

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Archly Ohren-, Nasen- und Kehlkopfheilk. 184, 109--114 (1964)

Aus der Hals-Nasen-Ohrenklinik der Karlsuniversittit Hradec Krs (Vorstand: Doz. Dr. med. LtrBOr~ FALTYI'IEK)

und dem Physiologischen Institut der Karlsuniversitg~ Hradeo Kr~lov4 (Vorstand: Prof. Dr. reed. J~mosr~Av M~nKA)

Zur Restitution der Mikrophonpotentiale des Meerschweinehens naeh kurzfristiger L~irmbelastung

Von L. I~-4.LT~rNEK und C. VESELY

l~it 4 Textabbildungen

(Eingegangen am 27. April 1964)

Das Prob lem der L~rmschi id igungen des menschl ichen GehSrs s t eh t im Mi t t e lpunk t des In teresses der Otologen und zwar sowohl aus pro- phy lak t i s che r als auch aus pa thophys io log i seher Sicht. D a die experi- mente l le Ers yon Ls a m Mensehen enge Grenzen ha t , gewinnt der Tierversueh eine besondere Bedeutung . F/Jr die Beobaeh tung yon L~rmsehadenfo lgen eignen sieh insbesondere morphologiseh-his tologisehe, h is toehemisehe und e lekt rophysiologisehe Methoden neben Unte r suchungen mi t te l s bed ing tem Reflex.

SC]~ULTHESS stellte mit der Methode der bedingten Reflexe bei Katzen fes~, da6 Schall yon 500--4000 Hz, 90--120 dB zu einer HSrschwellenverschlechterung fiihrt. Die Normalisierung dauert 3--5 min, nach wiederholter l%eizung l~nger.

KuMAa~ beschallte Meerschweinchen mit einem Industriel~rm yon 115 Phon 8 Std ts und verfolgte die iYfikrophonpotentiale (MP). Er fand immer die st~rk- sten l~[inderungen der l~IP im Bereich yon 1000--2000 Hz. Die Verabreichung yon Vitamin B 1 verhinderte die ZIP-Minderung. Dieselbe Wirkung hatte das Chondroit- insulfat.

G~H~] )T u. WAG~v,~ beschallten Meerschweincher~ mit Weil~em Rauschen und stellten lest, dab die lVIP im ganzen Frequenzbereich absanken. Sic haben keine besonderen Sen.ken, tihnlJch der Cs-Senke beim Menschen, gefunden. GrSSELSSON U. SORE~SE~ fanden, dag Lt~rm mit einer Intensit~t yon mehr als 95 dB nach 30 sec eine lVtinderung der lVI_P Ffir 1--5 rain ausl6st. Bei lt~nger dauerndem Reiz hie11; auch die lVlinderung der M-P a n .

KOtDV. steilte lest, dab der O2-Partialdruc]~ in der Perilymphe des Cortischen Organs nieht nur bei einer StSrung der Blutzirkulation, sondern aueh infolge eines iibermt~Bigen Lt~rms sinkt. Er glaub$, dab die Herabsetzung der metabolischen Aktivit~t im Innenohr und vor allem die StSrung der oxydativen Phosphorylierung, die die glykolyi;ischen Vorgt~nge einleite~, eiae Folge der gesi;Srten Sauerstoffversor- gung ist.

BECK u. BErCKERT fanden histologisch Verttnderungen im Cortischen Organ bei Hypoxie und gleiehzeRiger Einwirkung eines 3000 Hz-Tones mit einer Intensifier yon 120 dB w~hrend 15--30 rain.

Arch. Ohr.-. l%as.-, u. Kchlk.-Heilk.. Bd. 184 8

110 L. FALT~NEK und C. VESEL~:

In unserer Beobaehtung wollten wir die iV[inderung der Amplitude der ~ P und die zu ihrer Normalisierung notwendige Zeit nach einer kurzfristigen L~rmbelastung auswerten. Ferner wollten wir feststellen, ob die }[inderung der MP und deren Resti tution durch einige Pharmaka beeinflul3t werden kann.

Methodik Die Untersuchungen wurden an Meerschweinchen yon 400--600 g Gewicht

ausgeffihrt. Wir haben in oberfli~chlicher Urethannarkose die Bulla ossea von einem Schnitt in der ~r des Halses freigelegt und erSffnet. Die Nadelelektrode wurde durch eine einfache stereotaktische Vorrichtung an die Basalwindung der Schnecke gelegt. Die }I-P wurden durch einen Siemens-Vorverst~rker verstgrkt und am Zweistrahl-Oscilloskop K~i~ik D 581 abgelesen. Die Tiere wurden der Wirkung Weil~en Rausehens aus dem Pedersen-Audiometer mit einer Intensitgt yon 120 dB ausgesetzt. Der Schall aus dem Ger5uschgenerator wurde dem Ohr dutch einen 12 cm ]angen Polygthylenschlaueh zugefiihrt. Die Tiere wurden 1, 2, 5 und 10 rain beschallt.

Versuchsreihen

1. Den normal erniihrten ~eerschweinchen wurde 6 Std vor der Schallbelastung Spofa-Thiamin in einer ~V[enge yon 25 mg/kg Gewicht parenteral verabreicht.

2. Unmit te lbar vor der Schallbelastung wurde den Tieren Adenosin- Triphosphors~ure (ATP Spofa) bzw. Adenosinmonophosphors'~ure (A~[P) in einer ~[enge yon 5 mg/kg Gewicht i.v. injiziert.

3. Die Tiere wurdeu mit IndustI~el~rm yon l l 0 d B 1 Std lang belastet. Der Industriel'Srm wurde aus einem entsprechend verstiirktea Tonbandstreffen iibertragen. Bei diesen Tieren wurde die Amplitude der }[P 24 Std nach der Schallbelastung gemessen. Bei einem Tefl dieser Tiere haben wir vor der Messung der MP ATP verabreicht. Beide Grup- pen wurden mit einer nicht vorbeschallten Kontrollgruppe verglichen.

Jede dieser Gruppen umfal3te 6--11 ~r Als Bezugswert diente die Reizantwort (M'P) auf einen Ton yon

1000 Hz. Dies schien uns nach KVMACAIS Beobachtung am vorteil- haftesten zu sein. Bei der yon uns gewghlten Intensit~t yon 55--70 dB erreichte das }[P etwa 150 #V. }Vir verfolgten lediglich die Anderungen der Amplitude nach der Schallbelastung. Die Intensi ts des Testtones blieb konstant. Unter diesen Bedingungen sank die Amplitude des )tIP nur ausnahmsweise unter das Niveau des StSrpegels. Aueh blieben wir damit im linearen Bereicli der Aussteuerungskurve.

Versuehsergebnisse 1. Abb. 1 zeigt die Minderung der Amplitude der ~[P und deren

Resti tution nach Schallbelastung mit dem ~Veil~en Rauschen yon 1--10 rain Dauer. ~vVie ersichtlich, sinkt die M-P-Amplitude yon einem Ausgangswert yon 150/zV auf folgende Durchsehnittswerte herab:

Mikrophonpotentiale nach kurzfristiger L/irmbelastung 111

34,25ttV naeh 1 min Ger/iusehwirkung, 31 #V nach 2 min, 21,75#V nach 5 min und 18 #V nach 10 min.

Aus dem Yerlauf der Restitution ist ersichtlieh, dab sie 5 min nach Ende der Beschallung noch nieht vollst/~ndig ist, und dab sie naeh einer l~ngeren Sehalleinwirkung langsamer verl/iuft. Die Restitution der MP naeh einer 10 rain dauernden Sehallbelastung ist 30 rain naeh Ende der Schallbelastung noch nieht komplett, w/ihrend nach kfirzeren Exposi- tionszeiten (1--5 rain) die v6llige Erholung inner- halb yon 5--10 min zu beobaehten war.

2. Naeh einer pr/~vem riven Dosis von Thiamin (6 Std vor der Sehall- belastung) haben wir in unserem Untersuehungs- gut keine naehweisbaren Unterschiede gegeniiber der Kontrollgruppe beob- aehtet.

3. Die Sehallbelastung nach einer vorhergehen- den Verabreichung yon ATP hat ebenfalIs eine Anfangsmindelmng verur- sacht. Die Restitution verl'~uft aber wie Abb.2 zeigt, sehneller. Innerhalb yon 5 min nach der Unter- brechung der Sehallbela-

6o

4~o

J t

I I I 0 1 2 ,2 4' rain ,~

Abb. 1. Mindcrung und Restitution der MP nach Belastung mit Weigem Rauschen; A i0 rain; B 5rain; C 2 rain; D 1 rain; 60 mm = 150 ~V (Ausgangswert). Gilt auch ftir

Abb.2 und 3

~. Z l l @I . . .

o~

I , o

I 2 3 r rnin 5

Abb. 2. EinfluB yon ATP und AMP auf die Restitution der MP; L:,trmbelastung 10 rain. A keine Pr/imedika~ion;

B ATP; C A~IP

stung kam es immer zu einer Normalisierung der 1rIP. Die Verabreichung yon AMP beeinflugt die MJnderung der MP i~hnlich wie ATP.

4. Bei den Tieren, die 24 Std vor der iKessung der MP mit Schall (1 Std) belastet wurden, waren 87,7q-10,8dB zur Erreichung yon 150/tV Reizantwort bei 1000 I-[z (konstante VergMehsamplitude) erfor- derlich. Bei der KontroUgruppe geniigten 66 1 5 , 4 dB. Durch Verab- reiehung yon ATP vor der Messung der M_P wurde die Reizantwort der Cochlea bei den vorgesch/~digten Tieren statistisch signifikant erh6ht. Die Intensit/it des Testtones brauchte nur noeh 73,2 dB zur Erreiehung der Vergleichsamplitude zu betragen. Bei den normalen Tieren erf/~hrt

8*

112 L. FALT~'NEK und C. VESELY:

die elektrische Antwort der Cochlea naeh der Verabreichung der ATP praktisch keine Ver/~nderung (Abb. 3).

Da wir nach der Verabreiehung yon AMP /~hnliche Effekte fanden wie naeh ATP, wollten wir feststcllen, ob derartige ~nderungen der MP auch durch Adenosin allein ausgelSst werden kSnnen. In der n~chsten Versuchsserie wurde daher an aeht Meerschweinchen die ~Virkung yon loo

50-

D, 0 ,g

Abb. 3

A ~

6'0

5O

gO

20'

V o

i.v. gegebenem Adenosin (5 mg/kg) unter- sucht. Die Ergebnisse der Versuchs-und Kontrollgruppe sind in Abb. 4 dargestellt und mit dem Verlauf der nach der ATP eingetretenen Restitution verglichen. Das Adenosin beeinflul]t offenkundig die Er- holung der MP aufdieselbe Weise wie ATP.

|

. i T - ~ t ~ 1 " [

3 q rain 5

Abb. 4

Abb. 3. EialluB vozl ATP auf die 3IP nach Bcl~stung mit Industriel~rm (I Std). i~P-Mcssung 24 St(L spiiter. 1~ Kontrollgruppe - - ohne Larmbel~stung; V Versuchsgruppc - - nach dcr L';irmbelastung. Schrafficrte SSulen = vor Mcssung der MP wurde ATP vcrabreich~. Ordinate = notwendige

Intcnsit/~t zur Erreichung dcs Ausgangswcrtes der MP-Amplitude (entspreehcnd 150 pV)

Abb. 4. ]~inilu8 des Adenosins auf die l~estitution dcr i~P LSrmbelastung 10 rain. A Kontrollgruppe ohne Pr'~medikation;/~ Adenosin; C ATP

Unsere Beobachtungen haben gezeigt, dab es nach einer kurzen Stimulation mit ~VeiBcm Rauschen und Industriel/~rm zu ciner wesent- lichen MJnderung der Amplitude der MP kommt und dab ihre Restitution yon der Dauer dcr Exposition abh~ngt. Im Gegensatz zu den Beobach- tungen Ku•AoAIS haben wir keine g/instige Wirkung des Vitamin B 1 auf die MP und ihre Restitution festgestellt. Wir haben dagegen einen markanten EinfluB yon i.v. verabreichtem AT.P, AMP sowie yon Adeno- sin festgestellt. Die Restitution der MP nach Belastung mit WeiBem Rauschen war wesentlieh beschleunigt, and die Reizantwort der dureh L~rm vorgesch~digten Schnecken grSBer. Einen/ihnlich g/instigen Ein- fluB auf die Restitution der MP nach einer vorhergehenden Hypoxie sah KOIDE nach Gabe yon Flavin-Adenin-Dinucleotid (FAD). RA~KOVX ver- t r i t t auf Grund yon mit Toxinen durchgef/ihrten Versuchen die Meinung, dab ATP eine ,,Entriegelungswirkung" auf die gesch/~digten Receptoren

MikrophonpotentiMe nach kurzfristiger L~rmbelastung 113

ausfibt. Durch Liirmwirkung kommt es wahrseheinlich zu einer St6rung der bioehemisehen Prozesse. So konnte KOZDE eine M_inderung des partiellen O2-Druckes in den Innenohrflfissigkeiten naehweisen. Die Beeinflussung der iMinderung der ~[P und der Restitution durch ATP und AMP, die wir in unseren Versuehen festgestellt haben, deutet eben- falls darauf hin, dab Ls einen Einflug auf die bioehemischen Prozesse der Zelten des Cortischen Organs hat. Es kommt wahrseheinlieh zu einer ErsehSpfung bzw. zu einer Schi~digung des biochemischen funktionellen Receptorsystems. Die spezifische Wirkung der ATP beruht offensichtlich nicht auf ihrer Funktion als makroerge Phosphatbindung. Der wiehtigste Bestandteil ist wahrscheinlieh das Adenosin, dessen Wirkung im Experi- ment der von ATP und AMP gleich war. Daffir spricht auch die Tatsaehe, dab sich ATP und AMP im Organismus raseh zersetzen. Die Seh~digung durch ein akustisches Trauma und die gfinstige Beeinflussung dureh Pharmaka ist fiber eine EinfluBnahme auf biochemisehe Zellprozesse denkbar.

Zusammenfassung

Die Autoren verfolgten den EinfluB einer kurzfristigen FSnwirkung yon ~VeiBem Rauschen und Industriel~rm auf die MP des Meerschwein- chens. Sie besehallten mit ~Veigem Rauschen und einer Intensitiit yon 120 dB 1, 2, 5 und 10 min lang. Sie stellten fest, dug es zu einer aus- gepriigten Minderung der MP kommt, und dab die Restitution innerhalb yon 5--30 min nieht vollstSndig ist. Dureh die i.v. Verabreichung yon Adenosintriphosphorsiiure (ATP) und yon Adenosinmonophosphorss (AMP) some Adenosin vor der Sehallbelastung wurde die Kerabsetzung der MP-Amplitude verringert und die Restitution beschleunigt. Sie war stets innerhalb yon 5 min eingetreten. Durch die Verabreichung yon Vitamin B 1 wurde der Verlauf der MP nicht beeinflugt. Die Verfasser kommen zu dem Schlug, dai] die Ursache des akustisehen Traumas sowie die m6gliche gfinstige Beeinflussung durch Pharmaka fiber eine Einwirkung auf die biochemisehen Prozesse der Zellen des Cortisehen Organs erfolgt.

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114 FALT]~NEK U. VESEL~ $ Mikrophonpotentiale nach kurzfristiger Larmbelas~ung

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Doz. Dr. med. LtrnoMi• FALT~-NEK,

Universiti~ts-Hals-Nasen-Ohrenklinik, Hradee Krs (~SSR)