Protective effect of N-acetylcysteine against cisplatin ototoxicity in rats: a study with hearing tests and scanning electron microscopy / Efeito protetor da N-acetilcisteína na ototoxicidade por cisplatina em ratos: um estudo com testes auditivos e microscopia eletrônica de varredura

Abstract Introduction Ototoxicity is a health problem appearing after powerful treatments in serious health conditions. It is sometimes inevitable when treatment of the serious disease is required. Cisplatin is an antineoplastic agent which was investigated previously to reveal increased nitrogen and reactive oxygen radicals that damages hair cells, resulting in ototoxicity. N-acetylcysteine, previously shown to decrease ototoxicity caused by different agents, is known to be a powerful in vitro antioxidant. Probably N-acetylcysteine, in addition to its antioxidant effect, blocks a cascade where reactive oxygen species result in apoptosis in the cochlea. Objectives The possible preventive effect of N-acetylcysteine in cisplatin ototoxicity was studied with auditory brain stem responses, otoacoustic emissions, and histopathological investigation of the cochlea in a scanning electron microscopy. Methods This study was conducted on 21 Wistar Albino rats in four groups. 1 mL/kg/day three times in total intraperitoneal (i.p.) Saline (n = 5), 500 mg/kg/day i.p. three times in total N-acetylcysteine (n = 5), i.p. 15 mg/kg cisplatin alone (single dose) (n = 5) and i.p. 15 mg/kg cisplatin plus 500 mg/kg/day N-acetylcysteine (n = 6) were administered. The rats were anesthetized to study the hearing tests before and after the experiment. The rats were sacrificed to investigate the cochleas by scanning electron microscopy. Results Auditory brain stem responses and otoacoustic emissions values were attenuated in the cisplatin group. The group that received N-acetylcysteine in addition to cisplatin had better auditory brain stem responses thresholds and otoacoustic emissions. The samples obtained from the cisplatin group showed surface irregularities, degeneration areas, and total or partial severe stereocilia losses. The changes were milder in the cisplatin + N-acetylcysteine group. Conclusion Cisplatin ototoxicity can be detected by auditory brain stem responses and otoacoustic emissions testing in rats. N-acetylcysteine may protect the cochlear cells from histopathological changes. We concluded that N-acetylcysteine given 4 h after cisplatin injection has a potential otoprotective effect against cisplatin ototoxicity. which suggests it could be used in clinical trials.

Resumo Introdução A ototoxicidade é um problema que pode ocorrer após certos tipos de tratamentos para condições graves de saúde. Às vezes é inevitável quando o tratamento da doença é necessário. A cisplatina é um agente antineoplásico cujo uso em pesquisas anteriores demonstrou aumentar os radicais livres de nitrogênio e espécies reativas de oxigênio que danificam as células ciliadas e resultam em ototoxicidade. Por outro lado, a N-acetilcisteína, que já demonstrou diminuir a ototoxicidade causada por diferentes agentes, é conhecida por ser um potente antioxidante in vitro. Provavelmente a N-acetilcisteína, além de seu efeito antioxidante, bloqueia uma cascata onde espécies reativas de oxigênio resultam em apoptose na cóclea. Objetivos Estudar o possível efeito preventivo da N-acetilcisteína na ototoxicidade por cisplatina por meio de potencial evocado auditivo de tronco encefálico, emissões otoacústicas e investigação histopatológica da cóclea por microscopia eletrônica de varredura. Método Este estudo foi realizado em 21 ratos albinos Wistar, separados em quatro grupos. Foram administrados: 1 mL/kg/dia intraperitoneal (i.p.) de solução salina (n = 5), três vezes no total; 500 mg/kg/dia i.p. de N-acetilcisteína (n = 5), três vezes no total; 15 mg/kg i.p. (dose única) somente de cisplatina (n = 5) e 15 mg/kg i.p. de cisplatina e 500 mg/kg/dia i.p. de N-acetilcisteína (n = 6). Os ratos foram anestesiados para estudo dos testes auditivos antes e depois do experimento. Os ratos foram sacrificados para investigação da cóclea por microscopia eletrônica de varredura. Resultados Os potenciais evocados auditivos de tronco encefálico e os valores das emissões otoacústicas estavam atenuados no grupo cisplatina. O grupo que recebeu N-acetilcisteína além da cisplatina apresentou melhores limiares de respostas auditivas do tronco encefálico e emissões otoacústicas. As amostras obtidas do grupo cisplatina apresentaram irregularidades de superfície, áreas de degeneração, com perdas graves totais ou parciais de estereocílios. As alterações foram mais leves no grupo cisplatina + N-acetilcisteína. Conclusão A ototoxicidade por cisplatina pode ser detectada por meio de potenciais evocados auditivos de tronco encefálico e pelo teste de emissões otoacústicas em ratos. A N-acetilcisteína pode proteger as células cocleares contra alterações histopatológicas. Concluímos que a N-acetilcisteína administrada 4 horas após a injeção de cisplatina tem potencial efeito otoprotetor contra a ototoxicidade por cisplatina e pode ser utilizada em ensaios clínicos.

The effect of very low dose pulsed magnetic waves on cochlea / Efeito de ondas magnéticas pulsadas de dosagem extremamente baixa na cóclea

Abstract Introduction: In daily life biological systems are usually exposed to magnetic field forces at different intensities and frequencies, either directly or indirectly. Despite negative results, the therapeutic use of the low dose magnetic field has been found in recent studies. The effect of magnetic field forces on cochlear cells is not clear in the literature. Objective: In our study, we first applied in vivo pulsed magnetic fields to laboratory rats to investigate the effects on cochlea with distortion product otoacoustic emission test followed by histopathological examinations. Methods: Twelve rats were included in this study, separated into two groups as study group and control group. The rats in the study group were exposed to 40 Hz pulsed magnetic field for 1 h/day for 30 days; the hearing of the rats was controlled by otoacoustic emission test. Also, their cochleas were removed and histochemical examination was performed by Caspase-3, Caspase-9, and TUNEL methods. Results: A statistically significant difference was determined (p < 0.05) when the hearing thresholds of the groups obtained by using 5714 Hz and 8000 Hz stimuli were compared by Kruskal-Wallis test. A significant reaction was observed in the study group, especially in the outer ciliated cells during immunohistochemical examinations by using Caspase-3 and Caspase-9 methods. A significantly positive difference was determined in the study group, especially at the outer ciliated cells and the support cells of the corti organ, when compared to the control group (p < 0.05) by the TUNEL method. Conclusion: According to the results of our study, the very low dose magnetic field, which is considered to be used for therapeutic purposes recently, can cause both auditory function defects and histopathologic damage in cochlear cells.

Resumo Introdução: Os sistemas biológicos são geralmente expostos a forças de campo magnético em diferentes intensidades e frequências, direta ou indiretamente, na vida diária. Apesar dos resultados negativos, o uso terapêutico do campo magnético de baixa dose tem sido encontrado em estudos recentes. O efeito das forças do campo magnético sobre as células cocleares não está claro na literatura. Objetivo: Em nosso estudo, aplicamos pela primeira vez campos magnéticos pulsados in vivo em ratos de laboratório para investigar os efeitos na cóclea através do teste de emissão otoacústica por produto de distorção e análises histopatológicas. Método: Doze ratos foram incluídos neste estudo, os quais foram separados em dois grupos, grupo de estudo e grupo controle. Os ratos do grupo de estudo foram expostos a campo magnético pulsado de 40 Hz por 1 hora/dia por 30 dias, e a audição dos ratos foi controlada por testes de emissão otoacústica. Além disso, suas cócleas foram colhidas e o exame histoquímico foi feito pelos métodos caspase-3, caspase-9 e TUNEL. Resultados: Foi determinada uma diferença estatisticamente significante (p < 0,05) quando os limiares auditivos dos grupos obtidos por meio dos estímulos de 5714 Hz e 8000 Hz foram comparados pelo teste de Kruskal-Wallis. Uma reação significante foi observada no grupo de estudo, especialmente nas células ciliadas externas nas análises imuno-histoquímicas, com os métodos caspase-3 e caspase-9. Uma diferença significantemente positiva foi determinada no grupo de estudo, especialmente nas células ciliadas externas e nas células de suporte do órgão de Corti, quando comparadas com o grupo controle (p < 0,05) pelo método TUNEL. Conclusão: De acordo com os resultados do nosso estudo, o campo magnético de dose baixa, que tem sido considerado para uso terapêutico recentemente, pode causar defeitos na função auditiva e danos histopatológicos nas células cocleares.

Is the aged rat ear more susceptible to noise or styrene damage than the young ear?

Noise- and styrene-induced hearing and hair cell loss were studied in young (3 months) and aged (24-26 months) Long-Evans rats. The animals were exposed 6 h/d, 5 d/w for 4 weeks to (a) broadband noise centered at 8 kHz (92 or 97dB SPL), or b) styrene (700 ppm). Auditory sensitivity was tested by recording evoked potentials from the inferior colliculus. Histological analyses of the organ of Corti, stria vascularis, and the spiral ganglions were also performed. Aged controls showed outer hair cell (OHC) loss at the basal and apical regions of the organ of Corti, and an increase in pigmentation concomitant to a decrease in vascularization of the stria vascularis, along with elevated thresholds relative to young controls. The 92-dB noise caused similar threshold shifts in both age groups, whereas the 97-dB noise caused more threshold shifts in the aged group compared to the young group. Recovery of the hearing thresholds depended both on the intensity of the noise and on the age of the animals. Aged rats had minimal hair cell loss as a result of styrene exposure, whereas young animals showed significant OHC loss, particularly in third row. Despite significant loss of OHCs, the young subjects showed styrene-induced threshold shifts only at high frequencies. In summary, the data show that : (a) there is an influence of age on both noise-induced and styrene-induced threshold shift and hair cell loss in rats and (b) the cochlea appear to have a redundancy in the number of OHCs, thus threshold shift does not necessarily occur with significant OHC loss.