Efectes sobre l’audició i l’equilibri de la co-exposició al soroll ric en baixes freqüències i el disulfur de carboni (CS2)

Abstract

El disulfur de carboni (CS2) és un solvent utilitzat, per exemple, en la fabricació de cel·lulosa, de fibres de viscosa i esponges. La seva co-exposició amb el soroll és freqüent. S’ha demostrat que l’exposició professional al CS2 pot provocar pèrdua d’audició en les baixes freqüències i trastorns de l’equilibri quan el soroll està també present. No obstant, els efectes del CS2 sobre la còclea i el vestíbul actualment encara es desconeixen.

L’objectiu principal és estudiar els efectes de l’exposició al CS2 juntament amb el soroll ric en baixes freqüències sobre el sistema auditiu i el sistema vestibular amb la finalitat de determinar (1) si la toxicitat del CS2 és central i/o perifèrica, i si en realitat es veu agreujada per la co-exposició al soroll, (2) si la toxicitat del CS2 és similar i/o comparable a nivell del sistema auditiu i el sistema vestibular, (3) si els efectes nocius del CS2 sobre la funció auditiva i vestibular són temporals o permanents, (4) si es pot establir una relació entre les conseqüències de l’efecte tòxic del solvent en termes funcionals i patològics.

Per respondre a totes aquestes preguntes, es van exposar rates Long Evans femelles a diferents concentracions de CS2 per inhalació, i a un soroll ric en baixes freqüències durant diverses setmanes. Els efectes temporals i permanents d’aquestes exposicions es van avaluar a través de l’estudi de la funció vestibular (nistagme post-rotatori i testos de comportament) i de la funció auditiva (productes de distorsió acústica), així com una anàlisi histològica de l’orella interna i de l’expressió de gens característics de neurotoxicitat en el cerebel. Igualment, al final del període d’exposició, es va portar a terme la determinació de la concentració del tòxic i dels seus metabòlits.

Els resultats principals són els següents: (1) L’exposició de rates al CS2, a partir de 250ppm, va ampliar el rang de freqüències afectades pel soroll de baixes freqüències, però va disminuir la pèrdua auditiva dins de la gamma ja alterada pel soroll. Aquest darrer efecte era més remarcable quan les exposicions al CS2 eren intermitents. (2) A més, el CS2 va provocar una disminució de la duració i el nombre de sacades del nistagme la qual cosa s’agreuja quan també està present el soroll. Aquests efectes són reversibles en 4 setmanes a baixes concentracions, però persisteixen a 500ppm. (3) Les anàlisis del comportament i histològiques (còclea i vestíbul) així com la quantificació dels marcadors neurotòxics en el cerebel, no van revelar cap canvi evident.

En les nostres condicions, el CS2 no apareix com un agent ototòxic en rates, la seva administració sola no comporta alteracions evidents sobre els sistemes perifèrics auditiu ni vestibular. No obstant això, a causa d’una probable acció sobre el sistema nerviós central, el CS2 té la capacitat d’alterar ambdós sistemes, exacerbant els efectes temporals del soroll de manera dosi-depenent (extensió de les pèrdues cap a les altes freqüències i major disminució en els paràmetres del nistagme). Les dades d’aquest estudi no ens permeten conèixer de manera precisa el mecanisme d’interacció del CS2 amb el soroll, de tota manera, l’absència de canvis en la morfologia dels receptors perifèrics, del comportament dels animals i de l’expressió gènica de molts marcadors de neurotoxicitat al cervell suggereixen una modificació neuroquímica transitòria dels arcs reflexos eferents. El model establert en aquest projecte permetrà obtenir, en estudis futurs, molta més informació sobre l’ototoxicitat de diferents compostos en co-exposició amb el soroll, estudiant la toxicitat a través de mesures funcionals del sistema auditiu i del vestibular, així com a través de diferents tests de comportament i l’estudi de la morfologia de l’orella interna.

Carbon disulfide (CS2) is a solvent used in the manufacture of cellulose, viscose fibers and sponges. Co-exposures to CS2 and noise are common. Occupational exposures to CS2 have been shown to cause low-frequency hearing loss and balance disorders when noise was also present. However, the effects of CS2 on the cochlea and the vestibule are still unknown today. The general objective of this work was to study, in a rat model, the effects of CS2 and low frequency noises on the auditory and vestibular systems in order to determine: (1) whether the toxicity of CS2 is central and/or peripheral, and whether it is aggravated by co-exposure to noise, (2) if the toxicity of CS2 is equivalent and/or comparable at the level of the auditory system and the vestibular system, (3) if the deleterious effects of CS2 on auditory and vestibular functions (if any) are temporary or permanent, (4) whether the functional adverse effects of exposures are representative of the histopathological damage (if any). To answer these questions, Long Evans rats were exposed to different concentrations of CS2 and low-frequency noises. The temporary and permanent effects of these exposures were evaluated by measurements of vestibular functions (post-rotatory nystagmus and behavioral tests) and cochlear functions (ototacoustic emissions). Moreover, histological analyses of the inner ear and a quantification of the expression of neurotoxicity genes in the cerebellum were performed. The main results are the following: (1) Exposure to CS2 broadened the frequency range affected by low frequency noise, but decreased hearing loss in the range affected by the noise. This latter effect was more accentuated when the CS2 exposures were intermittent. (2) Exposure to CS2 shortened and decreased the duration and the number of saccades of the nystagmus, these effects being exacerbated when low frequency noise was also present. At low CS2 concentrations, we observed a complete recovery, but these effects persisted at the highest concentration. (3) The behavioral and histological analyses (vestibule and cochlea), as well as the quantification of the neurotoxic markers in the cerebellum, did not reveal any major change. In the experimental context of this study, CS2 did not appear ototoxic in rats. However, due to a probable action on the central nervous system, it could exacerbate the temporary effects of noise on both systems. The data of this study do not allow us to know the precise mechanism of interaction of CS2 with the noise. However the absence of histological modifications in the peripheral receptors, of behavioral changes, as well as the lack of major changes in markers of neurotoxicity in the brain, suggest a temporary neurochemical modification of the efferent reflex arcs.