Alteraciones estructurales y funcionales producidas por la exposición a ruidos intensos en las sinapsis de las células ciliadas de mamífero

• Autores: Boero, Luis Ezequiel
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Gómez Casati, María Eugenia; Goutman, Juan D.
• Materia: CELULAS CILIADAS; TRAUMA ACUSTICO; PERDIDA DE AUDICION OCULTA; SINAPSIS EN CINTA; NEURONAS DEL GANGLIO ESPIRAL; INERVACION EFERENTE OLIVOCOCLEAR; SINAPTOPATIA; HAIR CELLS; ACOUSTIC TRAUMA; HIDDEN HEARING LOSS; RIBBON SYNAPSE; SPIRAL GANGLION NEURONS; OLIVOCOCHLEAR EFFERENT INNERVATION; SINAPTOPATHY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La pérdida de audición debida al envejecimiento (presbiacusia), o bien a la exposición a sonidos de alta intensidad, constituyen dos de las formas más comunes de pérdida de audición en humanos. Si bien se pensaba que el rasgo común a ambas patologías era la pérdida de sensibilidad auditiva, recientemente se ha descrito que la aparición de alteraciones estructurales en las sinapsis que transmiten la información auditiva desde la cóclea al Sistema Nervioso Central (SNC) podrían producirse, en ambos casos, sin afectar los umbrales de audición, lo que se conoce como Pérdida de Audición Oculta (HHL, por sus siglas en inglés). Las células ciliadas internas (CCIs) ejecutan la mecanotransducción de los estímulos auditivos y luego transmiten la información sensorial hacia el SNC mediante sinapsis en cinta que forman con terminales dendríticos de neuronas del ganglio espiral (NGEs). Si bien se ha descrito que luego de la exposición a ruido se produce una reducción en el número de sinapsis CCI-NGE, se desconoce cuál es la integridad funcional de las sinapsis sobrevivientes para codificar la información auditiva. Con el propósito de estudiar los efectos de la exposición a ruido sobre la capacidad de la CCI para liberar neurotransmisor, se registraron los cambios en la capacitancia de membrana de las CCIs. Así, se vio que los ratones expuestos mostraron una mayor liberación vesicular que los controles a pesar de que el influjo de Ca2+ a la CCI fuera similar. Finalmente, se identificaron efectos dependientes e independientes de la liberación de glutamato sobre la dinámica de liberación vesicular y sobre la morfología sináptica. Las células ciliadas externas (CCEs) cuentan con un mecanismo electromótil mediante el cual contribuyen a la amplificación y sintonización fina de los estímulos auditivos. A su vez, dicho mecanismo puede ser inhibido por terminales eferentes colinérgicos de neuronas del complejo olivococlear medial (MOC, por sus siglas en inglés), ubicado en el tallo cerebral. Se ha establecido que la activación del reflejo MOC puede prevenir o reducir el impacto de la exposición a ruido. Sin embargo, el rol de las neuronas MOC en la prevención de la HHL o la presbiacusia no ha sido explorado. Con tal fin, distintas líneas de ratones genéticamente modificados con diferentes niveles de actividad del reflejo MOC fueron expuestas a ruido o criadas hasta el envejecimiento y mediante pruebas de fisiología auditiva y ensayos inmunohistoquímicos se analizó el nivel de daño post-exposición. En animales con actividad normal de las neuronas MOC se observó el desarrollo de un fenotipo de HHL luego de la exposición a ruido. Asimismo, al año de edad estos animales presentaban déficits funcionales y alteraciones estructurales compatibles con un fenotipo de presbiacusia. En cambio, animales con actividad MOC potenciada demostraron estar completamente protegidos del trauma acústico en términos funcionales y estructurales e igualmente tampoco presentaron signos de pérdida de audición al año de edad. El presente trabajo da cuenta, entonces, de nuevas evidencias relacionadas con los efectos de la exposición a ruido sobre la transmisión sináptica en la vía auditiva, a la vez que aporta evidencias sobre la potenciación de la vía eferente MOC como un mecanismo eficiente para la prevención de la presbiacusia y la pérdida de audición debida al envejecimiento.
Age-related hearing loss (presbycusis) and noise-induced hearing loss are the most frequent causes of hearing impairments in humans. For many years, the decrease in hearing sensitivity was considered a shared symptom between both pathologies. However, it has been described recently that structural alterations in the synapses that relay auditory information to the Central Nervous System (CNS) can be observed without changes in hearing thresholds. This condition has been named Hidden Hearing Loss (HHL). Inner hair cells (IHCs) are responsible of sound mechanotransduction and transmit sensory information to the CNS through ribbon synapses with afferent spiral ganglion neurons (NGS). It has been reported that after noise exposure there is a reduction in the number of IHC-SGN synapses, but the functional integrity of surviving synapses for auditory encoding is still unknown. Therefore, we recorded the changes in membrane capacitance of the IHCs in order to address the effects of noise exposure on IHC-SGN synaptic function. Exposed mice displayed an increased vesicle release but with equivalent calcium entry to IHCs compared to controls. In addition, we provide evidence that changes in vesicle release triggered by noise exposure are dependent on glutamate acting retrogradely over IHCs, whereas some changes in synaptic morphology are glutamate-independent. On the other hand, OHCs have an electromotile mechanism that give them the unique capacity to amplify and fine tune the incoming sounds. Efferent cholinergic neurons projecting from the Medial Olivocochlear Complex (MOC) of the brainstem can inhibit OHC amplification of auditory inputs. MOC reflex has been pointed as a natural mechanism for noise protection, but its role in HHL or presbycusis prevention was unknown. To answer that, we used a combination of auditory function tests and immunohistochemistry in transgenic mouse lines with different levels of MOC activity. Animals with normal levels of MOC activity showed a temporary auditory threshold shift, a reduction in the number of IHC-SGN synapses and clear signals of presbycusis at 1 year of age. On the contrary, animals with enhanced MOC activity did not present any functional or structural alteration after noise exposure or aging.
Fil: Boero, Luis Ezequiel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.