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Noise and hearing conservation
Korean Journal of Audiology 1997;1(2):155-158.
Effects of Prostaglandin E<sub>2</sub> on Noise Induced Temporary Threshold Shift in Guinea Pigs
Kap-Chin Kang, Ki-Sang Rha, Chan-Il Park
Department of Otolaryngology, College of Medicine, Chungnam National University, Taejeon, Korea
Prostaglandin E<sub>2</sub>가 소음에 의한 일과성 청력역치변화에 미치는 영향
강갑진, 나기상, 박찬일
충남대학교 의과대학 이비인후과학교실
Abstract

The damaging effects of nosie on hearing have been known for years. However, the mechanism of its action is still not clearly understood. Some studies have indicated that noise exposure causes a decrease in cochlear blood flow, thus restricting oxygen supply to the organ of Corti and, therefore, resulting in damage to the hair cells. The purpose of this study was to assess the effect of prostaglandin E2 (PGE2), a vasodilator, on noise-induced temporary threshold shift. After the exposure of the bulla, Gelfoam soaked in normal saline or PGE2 (5 μg/ml) was placed on round window membrane. And then animals were exprosed to loud sound (105 dB SPL at 8 KHz) for 30 minutes in both groups. ABR threshold shifts were measured immediately after noise exposure and every 30 minutes for consecutiv E2 hours. Significant ABR threshold shift was observed in normal saline group (p<0.05), but a little threshold shift in PGE2 group (p<0.05), immediately after noise exposure. And ABR threshold shift was significantly greater in normal saline group than in PGE2 group (p<0.05). 

Keywords: Noise-induced hearing loss;Prostaglandin E<sub>2</sub>.
서론 산업장 뿐만 아니라 일상생활에서 소음은 해마다 증가되고 있고 이로 인하여 유발되는 소음성난청은 이비인후과 영역에서 중요한 문제로 대두되고 있다. 소음은 주로 내이의 외유모세포에 손상을 일으켜 유모내의 수포형성, 세포질내 공포화, cuticular plate의 변형 등의 소견을 보이고 결국 세포의 용해를 초래하는 것으로 알려져 있다.1) 이러한 내이손상의 기전으로는 여러 가지 설이 거론되고 있으며 그중 하나가 소음에 의한 와우혈류의 장애에 의할 것이라는 설이다. 그동안 많은 연구자들이 조직학적 연구를 통하여 소음폭로시 와우혈관의 수축, 혈관투과성 증가, 적혈구의 집적, 국소 부종 등의 혈관 및 혈류의 변화에 대하여 보고하였으며,2-6) 최근에는 Thorne 등7)과 Okamoto 등8)이 laser Doppler flowetry를 이용하여 소음폭로시 와우혈류량이 감소함을 입증하였다. 따라서 최근에는 여러가지 약제를 사용하여 와우혈류를 증가시킴으로써 소음성 난청을 예방하거나 감소시키려는 연구가 시도되고 있다.9)10) 이에 저자들은 혈관확장제로 정원창에 적용시 와우혈류량을 증가시킨다고 알려진 prostglandin E2(PGE2)11)가 소음에 의한 청력손실을 개선시킬 수 있는지 알아보기 위하여 기니픽에서 PGE2를 적신 gelfoam을 정원창에 올려놓고 소음에 폭로시킨 다음 ABR역치를 측정하여 대조군과 비교하였다. 대상 및 방법 실험동물로는 정상 청성뇌간유발반응(ABR)을 보이는 250~300 gm의 기니픽 13마리를 암수 구별없이 사용하였다. 30 mg/kg의 ketamine hydrochloride를 근육주사하여 마취한 다음 후골포를 열고 대조군(N=6)에서는 생리식염수를, 실험군(N=7)에서는 5 μg/ml의 PGE2를 적신 gelfom을 각각 정원창에 올려놓은 다음 절개부위를 봉합하였다. 봉합 30분 후 ABR역치를 측정하여 기준역치로 삼은 다음, 8 KHz, 105 dB의 순음에 30분간 노출시키고 소음 노출 직후의 2시간동안 매 30분마다 ABR역치를 측정하여 기준역치와 비교하였다. ABR은 방음실(IAC 1603A-CT)안에서 Cadwell사의 Quantum 84형을 이용하여 측정하였고, 전극은 본 교실에서 제작한 needle electrode를 이용하여 활성전극을 동측 이개하부에, 비교전극은 두정부에, 접지전극은 반대측 이개하부에 부착하였으며 전기저항은 5 Kohm 이하로 하였다. 음자극은 10 inch 음전도관을 가진 insert phone을 통하여 rarefaction phase의 broad band click음(100~3000 Hz)을 반복자극율 11.29 Hz로 가산평균하였으며 검사중 기니픽의 직장체온은 37℃ 이상, 심박동수 210~270회/분으로 유지하였다. 수집된 자료는 SPSS/PC++를 이용하여 통계처리하였고, 항목간의 유의성 검정에는 t-test가 이용되었다. 결과 대조군의 ABR 평균기준역치는 -7.50±2.73(dBnHL)였고 소음노출 직후 ABR역치는 3.33±2.58(dBnHL)으로 유의한 상승을 보였으나(p<0.05), 소음노출 60분 후에는 기준역치로 회복되었다(Table 1, Fig. 1). 실험군의 ABR 평균기준역치는 -7.14±3.93(dBnHL)였고 소음노출 직후 -5.71±4.49(dBnHL)으로 약간 상승하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의한 차이는 없었으며(p>0.05), 소음노출 60분 후에 기준역치로 회복되었다(Table 1, Fig. 2). 소음노출 직후, 대조군에 비하여 실험군에서의 청력역치변동은 유의하게 적었으며(p<0.05), 소음노출 후 30, 60, 90, 120분에는 두 군간의 청력역치변동은 유의한 차이를 보이지 않았다. 고찰 소음폭로시 와우혈류의 변화에 대한 연구결과는 다양하게 보고되어 있다. Plazma 등12)13)은 microsphere 방법을 통해 gerbil에서 13분동안 강한 소음에 노출되었을 때 내이의 혈류가 유의하게 증가하였고, 6시간 동안 폭로시에는 대조군과 와우혈류량이 큰 차이가 없었다고 하였다. Hultcreantz14)도 6시간 동안 강한 소음에 토끼를 폭로시킨 후 같은 방법으로 와우혈류를 측정한 결과 어떠한 변화도 관찰되지 않았다고 하였다. 반면 Shaddock 등6)은 chinchilla를 155~160 dB의 강한 impulse 소음에 폭로시킨 후 형태학적인 변화를 관찰한 결과 혈관변화 및 혈류감소를 보였다고 보고하였다. 이와 같이 서로 다른 결과를 보이는 것은 대상 동물, 측정방법, 폭로시킨 소음의 주파수, 강도, 폭로시간 등의 차이에 의한 것으로 생각된다. 그러나 최근 Thorne 등7)과 Okamoto 등8)이 laser Doppler flowetry를 이용하여 소음폭로시 와우혈류량이 감소함을 입증함에 따라 소음성 난청에서 와우혈류의 감소가 중요한 기전의 하나로 받아들여지고 있다. 이에 따라 최근에 여러가지 약제를 사용하여 와우혈류를 증가시킴으로써 소음성 난청을 예방하거나 감소시키려는 연구가 시도되고 있다. Dengerink 등9)은 기니픽을 120 dB SPL의 소음에 30분간 폭로시켰을 때 와우혈류의 감소를 보이나 혈관확장제인 carbogen(10% CO2+90% O2)을 호흡하도록 한 다음 같은 소음에 폭로시켰을 때에는 와우혈류의 감소를 보이지 않아 carbogen은 소음에 의한 내이손상을 줄일 수 있을 것이라고 하였다. Okamoto 등10)은 기니픽을 10 KHz, 120 dB SPL의 소음에 10분간 노출시키면 와우혈류량이 감소하나 혈관확장제인 dilazep dihydrochloride 5 mg/kg를 정맥주사하고 소음에 노출시켰을 때에는 와우혈류량을 대조군에 비해 상당히 높게 유지시킬 수 있었다고 하였다. 그리고 Seidman 등15)은 소음에 폭로시 와우혈류의 감소에 의한 허혈로 인해 유리산소기가 발생하며 이에 의해 내이 유모세포의 손상이 올 수 있다는 가정하에 백서에서 유리산소기(free oxygen radicals) 차단제인 superoxide dismutase와 allopurinol를 복강내 주사한 후 100 Hz, 90 dB SPL의 소음에 60시간 동안 노출시킨 결과 대조군에 비해 소음에 의한 청력손실을 감소시킬 수 있었다고 하였다. 저자들도 와우혈류의 감소가 소음성 난청의 중요한 기전의 하나이고 와우혈류의 개선으로 소음성 난청을 감소시킬 수 있을 것이라는 가정하에 본 연구를 시행하였다. 이 등11)의 연구에 의하면 혈관확장제인 PGE2 5 μg/ml를 적신 gelfoam을 정원창에 올려 놓고 laser Doppler flowmetry를 이용하여 와우혈류량을 측정한 결과 PGE2 적용 후부터 와우혈량이 점차적으로 증가하여 120분에 최고치에 달하였다고 하였다. 따라서 저자들은 PGE2 5 μg/ml를 적신 gelfoam을 정원창에 올려 놓은 후 30분에서 60분 사이의 30분 동안 소음을 주고 청력역치변화를 관찰하였다. 그 결과 대조군에서는 소음폭로 직후 ABR역치의 유의한 상승을 보였으나 PGE2 적용군에서는 소음폭로 후 통계적으로 유의한 청력손실을 보이지 않았고, 대조군에 비하여 PGE2 적용군에서의 청력역치변동은 유의하게 적었다. 본 연구에서는 소음에 의해, 그리고 PGE2에 의해 와우혈류량이 어떻게 변하는지는 측정되지 않았지만, 정원창에 PGE2 적용시 본 연구에서의 소음폭로시간인 30분에서 60분 사이에 기준치의 약 115~120%로 와우혈류량이 증가되었다고 보고한 이 등11)의 연구로 미루어보아 와우혈류의 감소가 소음성 난청의 중요한 기전의 하나이고 혈관확장제인 PGE2는 소음에 의한 일과성 청력손실을 감소시킬 수 있을 것으로 생각한다. 결론 저자들은 기니픽에서 혈관확장제로 와우혈류를 증가시키는 것으로 알려진 PGE2가 소음노출에 의한 청력손실을 개선시킬 수 있는지 알아보기 위하여 대조군에서는 생리식염수를, 실험군에서는 PGE2 5 μg/ml를 적신 gelfoam를 정원창에 올려놓은 후 8 KHz, 105 dB의 소음에 30분간 노출하고 ABR역치의 변화를 관찰하였다. 대조군에서는 소음노출 직후 청력역치의 유의한 상승을 보였다(p<0.05). 실험군에서는 청력역치의 유의한 상승을 보이지 않았다. 그리고 대조군과 실험군 사이의 청력역치 상승정도는 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 이상의 결과로 와우혈류의 감소가 소음성난청의 발생기전의 하나로 생각되며 혈관확장제인 PGE2는 소음에 의한 일과성 청력손실을 완화시킬 수 있을 것으로 사료된다.
REFERENCES
1) Lim DJ, Melnick W. Acoustic damage of the cochlea. a scanning and transmission electron microscopic observation. Arch Otolarygol 1971;94:294-305. 2) Vertes D, Axelsson A, Lipscomb DM. Some vascular effects of noise exposure in the chinchilla cochlea. Acta Otolarygol 1979;88:47-55. 3) Hawkins JE. The role of vasoconstriction in noise-induced hearing loss. Ann Otol 1971;80:903-13. 4) Misrahy GA, Hildreth KM, Rice EA. Endolymphatic oxygen tension in the cochlea of guinea pigs. J Acoust Soc Am 1958;30:247-50. 5) Axelsson A, Vertes D, Miller J. Immediate noise effects on cochlear vasculature in the guinea pig. Acta Otolarygol (Stockh) 1981;91:237-46. 6) Shaddock LC, Hamernik RP, Axelsson A. Effect of high intensity impulse noise on the vascular system of the chinchilla cochlea. Ann Otol Rhinol Laryngol 1985;94:87-92. 7) Thorne PR, Nuttall AL. Laser doppler measurements of cochlear blood flow during loud sound exposure in the guinea pig. Hear Res 1987;27:1-10. 8) Okamoto A, Tamura T, Yokoyama K, Kobayashi N, Hasegawa M. Effect of loud sound exposure on the cochlear blood flow. Acta Otolarygol (Stockh) 1990;109:378-82. 9) Dengerink HA, Axelsson A, Miller JM, Wright JW. The effect of noise and carbogen on cochlear vasculature. Acta Otolarygol (Stockh) 1984;98:81-8. 10) Okamoto A, Tamura T, Hasegawa M, Togawa T. Effect of vasodilating agents on cohlear blood flow under loud sound exposure. Acta Otolarygol (Stockh) 1990;110:393-8. 11) Rhee CK. 류코트라이언과 프로스타글란딘이 와우혈류량에 미치는 영향. 충남대학교 대학원 석사학위논문 1995. 12) Prazma J, Rodgers GK, Pillsbury HC. Cochlear blood flow. Effect of noise. Arch Otolaryngol 1983;109:611-5. 13) Prazma J, Smalley WE, Covington S, Pillsbury HC. Cochlear blood flow. The effect of six hours of noise exposure. Arch Otolaryngol Head Neck Surg 1988;114:657-60. 14) Hultcrantz E. The effect of noise on cochlear blood flow in the conscious rabbit. Acta Physiol Scand 1979;106:29-37. 15) Seidman MD, Shivapuja BG, Quirk W. The protective effects of allopurinol and superoxide dismutase on noise-induced cochlear damage. Otolaryngol Head Neck Surg 1993;109:1052-6.


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