El sistema eferente olivococlear en el trauma acústico. Un estudio inmunocitoquímico cuantitativo de la inervación colinérgica del órgano de Corti

Resumen

INTRODUCCIÓN El sistema eferente olivococlear consiste en un conjunto de vías auditivas que parten de neuronas situadas en el complejo olivar superior, situado en el puente del tronco encefálico, y se dirigen a la cóclea, enviando sus axones a las células ciliadas del órgano de Corti. Concretamente, las neuronas olivococleares se sitúan en dos regiones diferentes del complejo olivar superior: en la oliva lateral superior, formando el sistema olivococlear lateral (LOC), que envían sus axones hacia la cóclea principalmente ipsilateral, hasta hacer sinapsis con las terminaciones dendríticas de las fibras aferentes del nervio auditivo que contactan con las células ciliadas internas; y en el núcleo ventral del cuerpo trapezoide, formando el sistema eferente olivococlear medial (MOC), que realiza proyecciones cruzadas dirigiéndose hacia la cóclea contralateral, y no cruzadas cuando se dirigen a la cóclea ipsilateral, hasta hacer contacto con la base de las células ciliadas externas. Este trabajo se centrará en las fibras colinérgicas del MOC. El trauma acústico es una lesión que se produce en el oído interno, como consecuencia de una exposición excesiva al ruido, alterando sus estructuras y mecanismos. El trauma acústico, a nivel funcional, puede producir un cambio de umbral auditivo, que puede ser temporal, si el umbral se vuelve a recuperar con el tiempo, o permanente, si con el paso del tiempo no vuelve a recuperarse. A nivel anatómico, se puede producir degeneración sináptica aferente, pérdida de células ciliadas externas, excitotoxicidad, daño en las células de soporte y en la estría vascular y pérdida de configuración de estereocilios. Además, también se produce una respuesta inflamatoria con la aparición de células libres procedentes del sistema inmune en la cóclea. Sin embargo, los cambios que se producen en el sistema eferente olivococlear tras un trauma acústico. En este trabajo se intentará dar respuesta a esta cuestión. HIPÓTESIS Los cambios de umbral temporales producidos por exposición al ruido inducen una alteración de la neurotransmisión del sistema olivococlear medial junto con una reacción inflamatoria, ambas reversibles al recuperarse los umbrales. Dado el papel del sistema olivococlear medial en la discriminación de frecuencias, el trauma acústico con cambio de umbral temporal afecta la organización tonotópica de la inervación colinérgica de la cóclea. OBJETIVOS Validar un modelo de trauma acústico reversible basado en la estimulación con ruido de banda (8-16 kHz, a 107 dB SPL de intensidad durante 90 minutos) en ratas. Evaluar la evolución en el tiempo de los umbrales auditivos en relación con los cambios en el número, tamaño y la densidad óptica de los terminales colinérgicos del sistema olivococlear medial en la cóclea mediante inmunocitoquímica cuantitativa. Estudiar los parámetros del objetivo anterior en relación con las diferencias cocleotópicas en el órgano de Corti. Evaluar cuantitativamente la evolución temporal de la reacción inflamatoria inducida por la sobreestimulación acústica mediante el análisis cuantitativo de células libres en las preparaciones de superficie. MATERIALES Y MÉTODOS Para este estudio empleamos ratas wistar, que fueron sometidas a una sesión de trauma acústico con un ruido de banda de entre 8 y 16 kHz a 107 dB SPL durante 90 minutos. Creamos 2 grupos de animales: un grupo control, que no sería sometido al trauma acústico, y un grupo experimental, formado por animales expuestos al ruido. A su vez, este último grupo se subdividió en otros dos grupos: un grupo de animales a los que se sacrificó 1 después de la sesión de trauma acústico, para un estudio histológico a corto plazo de la inervación colinérgica del MOC en la cóclea, y otro grupo sacrificado 14 días después para un estudio a largo plazo. Se estudiaron los cambios de umbral auditivo mediante registros de potenciales evocados auditivos de latencia corta a lo largo del protocolo temporal. Al sacrificar a los animales, se les extrajeron las cócleas y se cortaron en 7 secciones. Con cada una de esas secciones cocleares se les realizó inmunocitoquímica para acetilcolintransferasa (ChAT) y se fotografiaron bajo microscopio óptico. Con las imágenes obtenidas se realizaron análisis morfométricos (número y tamaño) y densitométricos (densidad óptica) de los botones colinérgicos del MOC empleando el software ImageJ. RESULTADOS Los animales sometidos al trauma acústico presentaban un aumento significativo en el umbral medido por los ABR tras 1 día después de la exposición al ruido. 2 días después del trauma acústico, el umbral se va recuperando gradualmente hasta alcanzar valores normales a los 14 días. En cuanto a los análisis morfométricos, el número de botones colinérgicos del MOC no varió tras el trauma acústico. El tamaño de los botones colinérgicos del MOC fue menor significativamente un día después del trauma acústico. Esta reducción se hizo notable en las regiones de frecuencias intermedias de la cóclea, coincidiendo con el espectro de frecuencias que componen el ruido usado para el trauma acústico. 14 días después, los valores de tamaño de los botones para cada frecuencia volvían a ser semejantes a los del grupo control En cuanto a la densidad óptica, se produjo una reducción significativa en sus valores un día después del trauma acústico, notable también en las regiones intermedias de la cóclea. 14 días después, los valores de densidad óptica fueron semejantes a los del grupo control. En el análisis de la respuesta inflamatoria, se detectaron células libres inmunorreactivas y no inmunorreactivas en el túnel de Corti y en la región de los botones colinérgicos del MOC. Ambos tipos de células fueron encontradas tanto en el grupo control, como en el analizado un día después del trauma acústico, donde se produjo un aumento de ambos tipos de células, y en grupo analizado 14 días después, donde se redujo el número de células, sobre todo las células no inmunorreactivas. DISCUSIÓN El trauma acústico empleado en este estudio produjo cambios de umbral un día después, con una recuperación de los umbrales a los catorce días. Un día después se observó una reducción en el tamaño de los botones colinérgicos del MOC, coincidiendo con un aumento del umbral auditivo, sugiriendo una sobreactivación de las fibras olivococleares y una pérdida de material presináptico de los terminales colinérgicos del MOC. La reducción de la densidad óptica de los botones nos sugiere una depleción sináptica que no es compensada por la síntesis de nuevo neurotransmisor en los terminales presinápticos por parte de ChAT. En cuanto a la respuesta inflamatoria, las células inmunorreactivas, por su forma y tamaño, las catalogamos como macrófagos, mientras que las no inmunorreactivas se catalogaron como monocitos. Los monocitos se comportan como células libres residentes en los capilares cercanos a la membrana basilar. Tras producirse una lesión, estas células atraviesan las paredes de los capilares y migran hacia el epitelio sensorial donde se transforman en macrófagos y realizan tareas de limpieza de desechos sinápticos, lo que puede explicar la inmunorreactividad de los macrófagos para ChAT, mientras que los monocitos encontrados en nuestras cócleas indican el estado de la respuesta inflamatoria. 1 día después del trauma acústico, el número de monocitos aumentó, sugiriendo el desarrollo de una respuesta inflamatoria en la cóclea. El número de macrófagos también aumenta, junto a una reducción en el tamaño y la densidad óptica de los botones colinergicos, sugiriendo un proceso de ablación de terminales colinérgicos por parte de los macrófagos como mecanismo de plasticidad y de regulación de conexiones sinápticas. 14 días después, el número de macrófagos y monocitos, indicando el final de la respuesta inflamatoria. CONCLUSIONES - En el modelo desarrollado por nosotros, el trauma acústico reversible no produce pérdida significativa de botones colinérgicos en las células ciliadas externas. - Como consecuencia del cambio de umbral temporal, se produce una depleción de acetilcolintransferasa de los terminales colinérgicos de las células ciliadas externas, lo que implica un exceso de liberación no compensado por la síntesis. - El trauma acústico afecta preferentemente a los botones colinérgicos situados en la cóclea en las regiones correspondientes a la banda de frecuencias utilizada en la sobreestimulación acústica. - La respuesta inflamatoria inducida por la sobreestimulación acústica revierte parcialmente cuando se recuperan los umbrales auditivos.