Il trauma acustico: nuove acquisizioni sugli aspetti...
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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 !