Szumy uszne
Patofizjologia i mechanizm
Szumy uszne (tinnitus) to percepcja dźwięku bez zewnętrznego źródła, której patofizjologia jest złożona i heterogeniczna. Około 24% przypadków wynika z nieprawidłowości obwodowego układu słuchowego, 35% z dróg słuchowych, a 41% z struktur nadnamiotowych. Kluczową rolę odgrywa ośrodkowy układ nerwowy, gdzie neuroplastyczne zmiany, takie jak zwiększona spontaniczna aktywność neuronów, reorganizacja mapy tonotopowej i hiperaktywność jądra ślimakowego grzbietowego (DCN), prowadzą do nadpobudliwości neuronalnej i percepcji szumów. Mechanizmy te obejmują zaburzenia równowagi pobudzeniowo-hamującej, zmiany w układach glicynergicznym, GABAergicznym, glutaminergicznym i cholinergicznym oraz zmniejszenie funkcji kanałów potasowych KCNQ. Utrata słuchu, zwłaszcza uszkodzenie komórek słuchowych ślimaka, jest najczęstszą przyczyną, a uszkodzenia mogą występować nawet przed klinicznym ujawnieniem ubytku słuchu. Zaangażowanie układu limbicznego, siatkowatego i sieci poznawczych tłumaczy różnice w percepcji i uciążliwości szumów u pacjentów.
- Patofizjologia szumów usznych
- Źródła szumów usznych
- Mechanizmy powstawania szumów usznych
- Rola niesłuchowych obszarów mózgu
- Typy szumów usznych z perspektywy patofizjologicznej
- Czynniki ryzyka i przyczyny szumów usznych
- Szumy uszne związane z infekcją SARS-CoV-2
- Rola neuromodulacji i neurotransmiterów
- Nowe kierunki badań nad patofizjologią szumów usznych
- Neuroplastyczność a szumy uszne
- Rola neurozapaleń w patogenezie szumów usznych
- Rola snu w rozwoju szumów usznych
- Podejście genetyczne do badania szumów usznych
- Implikacje kliniczne i wyzwania terapeutyczne
Patofizjologia szumów usznych
Szumy uszne (tinnitus) definiowane są jako percepcja dźwięku przy braku zewnętrznego źródła akustycznego. Mimo intensywnych badań prowadzonych w ciągu ostatnich dekad, dokładny mechanizm powstawania szumów usznych pozostaje nie w pełni wyjaśniony12. Istnieje znaczna heterogeniczność w zakresie etiologii i patofizjologii szumów usznych, co wpływa na różnorodność objawów i utrudnia opracowanie uniwersalnego podejścia terapeutycznego3.
Źródła szumów usznych
Najnowsze teorie patofizjologiczne sugerują, że to ośrodkowy układ nerwowy jest głównym źródłem lub generatorem szumów usznych4. Badania z wykorzystaniem pozytronowej tomografii emisyjnej (PET) i funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) wskazują, że utrata wejścia ślimakowego do neuronów ośrodkowego układu słuchowego (na przykład w wyniku uszkodzenia komórek słuchowych ślimaka lub uszkodzenia nerwu przedsionkowo-ślimakowego) może prowadzić do nieprawidłowej aktywności neuronalnej w korze słuchowej5. Ta aktywność jest związana z percepcją szumów usznych.
Obecnie wiadomo, że około 24% przypadków występuje w wyniku nieprawidłowości w obrębie obwodowego układu słuchowego (tj. ucha wewnętrznego i nerwu przedsionkowo-ślimakowego), 35% ma swoje źródło w drogach słuchowych, a 41% ma przyczynę w strukturach nadnamiotowych6. Zmniejszenie hamowania i/lub zwiększenie pobudzenia może prowadzić do zaburzenia równowagi pobudzeniowo-hamującej, powodując nadpobudliwość neuronalną w tych regionach i prowadząc do percepcji szumów usznych7.
Mechanizmy powstawania szumów usznych
Istnieje kilka głównych mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie szumów usznych:
Neuroplastyczność ośrodkowa
Najnowsze badania wskazują, że szumy uszne są konsekwencją neuroplastycznych zmian w ośrodkowym układzie słuchowym89. Teoria neuroplastyczności sugeruje, że zaburzenie dochodzenia bodźców słuchowych spowodowane utratą słuchu powoduje zmiany adaptacyjne neuronów w ośrodkowym układzie słuchowym10. Te zmiany obejmują:
- Zwiększoną spontaniczną aktywność neuronów (hiperreaktywność)1112
- Reorganizację mapy tonotopowej13
- Zwiększoną synchronizację między neuronami14
- Zwiększenie reprezentacji częstotliwości z obszarów sąsiadujących z regionem uszkodzenia (tzw. częstotliwości krawędziowe)15
Jedna z konsekwencji ubytku słuchu o wysokiej częstotliwości ujawniona przez modele zwierzęce polega na tym, że neurony korowe w regionie utraty słuchu zaczynają reagować preferencyjnie na dźwięki o częstotliwościach na granicy normalnego słyszenia, powodując nadreprezentację tych częstotliwości w korowej mapie tonotopowej16.
Zmiany w strukturach jąder słuchowych
Badania wskazują na ważną rolę jądra ślimakowego grzbietowego (DCN) w generowaniu szumów usznych1718. DCN wykazuje tendencję do stawania się hiperaktywnym po ekspozycji na czynniki wywołujące szumy uszne, takie jak intensywny dźwięk czy cisplatyna19. Ototoksyczność i intensywny hałas uszkadzają zewnętrzne komórki słuchowe w ślimaku. Niewystarczająca stymulacja sensoryczna z komórek słuchowych zewnętrznych (OHC) i wewnętrznych (IHC) prowadzi do nadaktywności jądra ślimakowego grzbietowego w pniu mózgu po zmianach neuroplastycznych20.
Zwiększona częstość samoistnego wyładowywania (SFR) w komórkach wrzecionowatych jądra ślimakowego grzbietowego (DCN) i komórkach piramidowych kory słuchowej może odzwierciedlać przesunięcie równowagi między pobudzeniem a hamowaniem w sieciach korowych, gdy potężna regulacja hamująca zostaje zmniejszona przez deaferentację struktur ośrodkowego układu słuchowego21.
Zmiany w transmisji neuroprzekaźnikowej
Zmiany w aktywności neuronalnej związane z szumami usznymi przypisuje się zmianom w układach glicynergicznym, GABAergicznym, glutaminergicznym i cholinergicznym22. Na przykład, nadpobudliwość jądra ślimakowego grzbietowego może być spowodowana zmniejszeniem transportu potasu poprzez kanały KCNQ2324.
Badacze odkryli, że myszy z szumami usznymi mają hiperaktywne komórki DCN z powodu zmniejszonej aktywności kanałów potasowych KCNQ25. Te kanały KCNQ działają jak skuteczne „hamulce”, które zmniejszają pobudliwość lub aktywność komórek neuronalnych26.
Uszkodzenia obwodowe
Najczęstszą przyczyną szumów usznych jest utrata słuchu, a główną przyczyną wśród osób z szumami usznymi jest uszkodzenie ślimaka27. Uszkodzenie ślimaka może obejmować utratę zewnętrznych i wewnętrznych komórek słuchowych, utratę synaps między wewnętrznymi komórkami słuchowymi a neuronami zwoju spiralnego typu 1 (synaptopatia) lub uszkodzenie mechaniczne stereociliów komórek słuchowych lub błony podstawnej ślimaka28.
Wcześniej uważano, że szumy uszne mogą występować bez uszkodzenia ślimaka, jednak obecnie wiadomo, że to uszkodzenie może wystąpić zanim ubytek słuchu stanie się klinicznie widoczny29. Na przykład, pacjenci z szumami usznymi zarówno z ubytkiem słuchu, jak i bez niego, wykazują znacząco różną funkcję komórek słuchowych zewnętrznych niż osoby zdrowe (mierzoną za pomocą emisji otoakustycznych produktów zniekształceń, DPOAE), co sugeruje utratę lub uszkodzenie komórek słuchowych zewnętrznych, które jeszcze nie wpłynęło na progi audiometryczne30.
Rola niesłuchowych obszarów mózgu
Układ limbiczny i siatkowaty – Model neurofizjologiczny Jastreboffa zakłada, że uszkodzenie ślimaka jest zdarzeniem „zapłonowym” prowadzącym do zmienionej aktywności w układzie limbicznym, autonomicznym i siatkowatym, które sprzyjają przewlekłym szumom usznym31. Obszary te uczestniczą w samoregulującym się procesie bramkowania, który może zapobiegać percepcji sygnału szumów usznych32.
Systemy uwagi i sieci neurokognitywne – Badania sugerują, że zaburzone funkcjonowanie sieci kontroli poznawczej kierującej koncentracją uwagi może być mechanizmem błędnie podtrzymującym odczuwanie szumów usznych33. Szumy uszne wymagają zasobów uwagi, a pacjenci z szumami usznymi wykazują gorszą selektywną uwagę w zadaniach słuchowych34.
Badania obrazowe i elektrofizjologiczne sugerują, że szumy uszne są wytwarzane przez zwiększoną synchronizację neuronalną (hipersynchronizacja), reorganizację mapy tonotopowej i zwiększoną częstość samoistnego wyładowywania (hiperaktywność) układu słuchowego35.
Typy szumów usznych z perspektywy patofizjologicznej
Szumy uszne subiektywne i obiektywne
Szumy uszne można podzielić na dwie główne kategorie: subiektywne i obiektywne.
Szumy uszne subiektywne – uważa się, że są spowodowane nieprawidłową aktywnością neuronalną w korze słuchowej36. Ta aktywność powstaje, gdy dochodzenie z dróg słuchowych (ślimak, nerw słuchowy, jądra pnia mózgu, kora słuchowa) zostaje zakłócone lub zmienione w jakiś sposób. To zakłócenie może powodować utratę tłumienia wewnętrznej aktywności korowej i być może tworzenie nowych połączeń neuronalnych. Niektórzy uważają, że zjawisko to jest podobne do rozwoju bólu fantomowego kończyny po amputacji37.
Szumy uszne obiektywne – reprezentują rzeczywisty dźwięk generowany przez zjawiska fizjologiczne występujące w pobliżu ucha środkowego, który może być słyszany przez lekarza38. Zwykle dźwięk jest pulsujący i pochodzi z naczyń krwionośnych, albo normalnych naczyń w warunkach zwiększonego lub turbulentnego przepływu (np. spowodowanego miażdżycą), albo nieprawidłowych naczyń (np. w guzach lub malformacjach naczyniowych)39.
Szumy uszne pulsujące
Szumy uszne pulsujące (PT) to częsty objaw otologiczny, który jest synchroniczny z uderzeniami serca pacjenta40. PT jest generalnie obiektywny, wywoływany przez dźwięk naczyniowy czaszki, a jego mechanizm jest problemem biomechanicznym41.
Po raz pierwszy wykazano, że turbulencja generowana dystalnie do zwężenia żylnego jest przyczyną szumów usznych pulsujących42. Badacze wykazali, że olbrzymi ziarniniak pajęczynówki powodował zwężenie światła zatoki, powodując przepływ podobny do turbulentnego, który powodował PT, prawdopodobnie w wyniku rezonansu przez kość skroniową do struktur słuchowych43.
Szumy uszne reaktywne
Szumy uszne reaktywne to podtyp szumów usznych charakteryzujący się nieprawidłowym zwiększeniem głośności, intensywności lub charakteru szumów usznych w odpowiedzi na określone bodźce słuchowe44.
Teoria Centralnej Sensytyzacji (CS) sugeruje, że podobnie jak w przypadku przewlekłego bólu lub migreny, szumy uszne typu reaktywnego mogą stopniowo się pogarszać z powodu zwiększonej wrażliwości w obrębie ośrodkowego układu nerwowego45. Kluczowym elementem CS jest zjawisko narastania (wind-up), gdzie powtarzająca się stymulacja powoduje większą reakcję mózgu46.
Czynniki ryzyka i przyczyny szumów usznych
Szumy uszne wiążą się z różnorodnymi czynnikami ryzyka, w tym z przedłużoną ekspozycją na hałas (22% przypadków), urazem głowy/szyi (17% przypadków) i infekcjami (10% przypadków)47. Inne przyczyny obejmują:
- Ubytki słuchu (najczęstsza przyczyna)48
- Leki ototoksyczne49
- Odstawienie benzodiazepin50
- Zaburzenia układu czuciowo-ruchowego51
- Dysfunkcje kory słuchowej52
- Zaburzenia stawu skroniowo-żuchwowego (TMJD)53
Zgodnie z hipotezą podwójnego uderzenia, TMJD może drażnić nerw uszno-skroniowy (ATN), wyzwalając dezinhibicję aktywności jądra ślimakowego grzbietowego (DCN) w drodze słuchowej indukowaną przez drogę somatosensoryczną54.
Szumy uszne związane z infekcją SARS-CoV-2
Patogeneza rozwoju szumów usznych w zespole post-COVID pozostaje niejasna. Jeden z sugerowanych mechanizmów wskazuje, że szumy uszne rozwijają się w wyniku zaburzeń pnia mózgu o charakterze zapalnym związanych ze stresem oksydacyjnym, który stymuluje syntezę cytokin prozapalnych, w tym interleukiny 6 (IL-6) i czynnika martwicy nowotworów α (TNF-α)55.
Statystycznie istotne różnice wykazane między badanymi podgrupami sugerują, że rozwój szumów usznych u pacjentów z zespołem post-COVID ma swoje źródło w ośrodkowym układzie nerwowym56.
Rola neuromodulacji i neurotransmiterów
Pobudliwość neuronalna może być modulowana przez różne neuroprzekaźniki i neuromodulatory, które działają na kanały zależne od napięcia lub ligandów, stanowiąc potencjalne cele farmakologiczne57.
Serotonina wywiera główne działanie modulujące na układy czuciowe, a dysfunkcja 5-HT jest zaangażowana w szereg istotnych klinicznie stanów, w tym niepokój oraz generowanie i chronizację szumów usznych58. Genetycznie uwarunkowane zmniejszenie serotoninergiczne mogłoby sprzyjać zmianom plastycznym leżącym u podstaw szumów usznych, które można by opisać jako obwody pamięci szumów usznych poprzez zmniejszone filtrowanie dochodzących sygnałów59.
Badania wskazują na potencjał neuromodulacji w leczeniu szumów usznych. Pewne dowody potwierdzają techniki neuromodulacyjne, takie jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna, przezczaszkowa stymulacja prądem stałym i neurofeedback60.
W 2020 roku informacje o badaniach klinicznych wskazywały, że neuromodulacja dwumodalna może zmniejszyć objawy szumów usznych. Jest to nieinwazyjna technika, która polega na zastosowaniu bodźca elektrycznego do języka przy jednoczesnym podawaniu dźwięków61.
Zaburzenia sieci neuronalnych
Badania nad korelatami neuronalnymi przewlekłych szumów usznych wykazały zaangażowanie regionów niesłuchowych, w tym kory przedczołowej, przedniej części zakrętu obręczy i kory wyspiowej, ciała migdałowatego i formacji hipokampa62.
Doprowadziło to do koncepcji sieci szumów usznych, zazwyczaj charakteryzującej się zmienionym przetwarzaniem słuchowym, które generuje wrażenie szumów usznych, które staje się związane ze zwiększoną uwagą i emocjami (kora przedczołowa, przednia część zakrętu obręczy, wyspa, ciało migdałowate), konsolidując pamięć dźwięku (region hipokampa)63.
Percepcja szumów usznych jest zintegrowanym wynikiem dużej i skomplikowanej sieci mózgowej składającej się z różnych podsieci o nakładających się funkcjach64. Badania neurobiologiczne i neuroobrazowe wykazały, że nieprawidłowe aktywności regionów niesłuchowych związanych z funkcjami poznawczymi i uwagowymi, a także procesami limbicznymi, prawdopodobnie przyczyniają się do nieprzyjemnych i niepokojących aspektów szumów usznych65.
Zaangażowanie układu limbicznego i autonomicznego układu nerwowego mogłoby wyjaśnić, dlaczego niektórzy ludzie cierpią z powodu szumów usznych, a inni nie66. Złożona interakcja między obwodowymi drogami słuchowymi, centralną drogą słuchową i niesłuchowym regionem układu limbicznego, somatosensorycznego i autonomicznego może przyczyniać się do powstawania i utrzymywania się szumów usznych67.
Nowe kierunki badań nad patofizjologią szumów usznych
Neuroplastyczność a szumy uszne
Hipoteza nieprawidłowej neuroplastyczności wydaje się wyjaśniać te zmiany zwiększonej częstości samoistnego wyładowywania i synchronizacji wśród neuronów w ośrodkowych strukturach słuchowych i niesłuchowych sieciach mózgowych, możliwie generując percepty fantomowe analogiczne do fantomowego czucia kończyn68.
Badania prowadzone na modelach zwierzęcych i badania na ludziach sugerowały, że szumy uszne mogą być związane z nadpobudliwością neuronalną na różnych poziomach ośrodkowych dróg słuchowych, w tym jądra ślimakowego grzbietowego, wzgórków dolnych, kory słuchowej i prążkowia69.
Rola neurozapaleń w patogenezie szumów usznych
Badania prowadzone przez Shaowen Bao z Uniwersytetu Arizony wskazują na potencjalny związek między zapaleniem mózgu a szumami usznymi70. Ich badania wykazały, że myszy z utratą słuchu indukowaną hałasem (w znieczuleniu) miały podwyższone poziomy cząsteczek zwanych cytokinami prozapalnymi i aktywację komórek nieneuronalnych zwanych mikroglejem, dwóch definiujących cech odpowiedzi neurozapalnych, w pierwotnej korze słuchowej w mózgu71.
Badania wykazały również, że cytokina czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF-α), białko sygnalizacyjne komórek (cytokina) zaangażowane w ogólnoustrojowy stan zapalny, jest niezbędna dla neurozapalenia wywołanego hałasem, szumów usznych i zaburzenia równowagi synaptycznej (zmieniony wzorzec sygnalizacji między neuronami)72.
Wyniki te sugerują, że neurozapalenie może być celem terapeutycznym w leczeniu szumów usznych i innych zaburzeń związanych z utratą słuchu73.
Rola snu w rozwoju szumów usznych
Niedawne badania zidentyfikowały po raz pierwszy rolę snu w szumach usznych74. Percepty fantomowe, takie jak subiektywne szumy uszne, są napędzane przez fundamentalne zmiany w spontanicznej aktywności mózgu75.
Zaproponowano fundamentalną interakcję między fantomowymi perceptami spowodowanymi nieprawidłową aktywnością mózgu związaną z szumami usznymi a naturalnymi dynamikami stanu mózgu76. Aktywność związana z szumami usznymi w mózgu podczas snu może powodować lokalną czujność i utrudniać mózgowi wejście w globalny, regenerujący sen77.
Podejście genetyczne do badania szumów usznych
Rośnie zainteresowanie potencjalnymi genetycznymi uwarunkowaniami ryzyka szumów usznych. Badania bliźniąt oszacowały dziedziczność szumów usznych na 40-60%, chociaż kilka badań nad genami kandydatami nie znalazło takiego związku78.
Jednakże, niedawne (2020) wielkoskalowe badanie asocjacyjne całego genomu (GWAS) w UK Biobank i United States Million Veteran Program zidentyfikowało sześć loci w całym genomie i 27 genów kandydujących związanych z samodzielnie zgłaszanymi szumami usznymi wśród >170 000 osób pochodzenia europejskiego79. Szacowana dziedziczność była skromna na poziomie 6%, ale znacząca80.
Implikacje kliniczne i wyzwania terapeutyczne
Mimo postępów w zrozumieniu patofizjologii tego schorzenia, modalności leczenia są nadal ukierunkowane na zmniejszenie świadomości szumów usznych i ich wpływu na jakość życia, a nie na osiągnięcie ostatecznego wyleczenia81. Obecnie nie jest dostępny żaden lek, który wykazałby powtarzalne, długotrwałe zmniejszenie wpływu szumów usznych przekraczające efekty placebo82.
Zrozumienie szumów usznych przez pryzmat centralnej sensytyzacji zapewnia kompleksowe ramy do rozwiązania ich podstawowych mechanizmów, oferując drogę do bardziej skutecznych, multimodalnych strategii leczenia83.
Biorąc pod uwagę heterogeniczność szumów usznych, pojedyncza teoria lub hipoteza nie może wystarczająco wyjaśnić mechanizmu szumów usznych84. Złożona patofizjologia szumów usznych i różnorodność objawów wymagają podejścia wielokierunkowego, uwzględniającego zarówno centralne, jak i obwodowe mechanizmy powstawania tej dolegliwości.
W związku z tym, w opracowywaniu każdej modalności leczenia szumów usznych należy uwzględnić to zaburzenie jako złożony i heterogeniczny stan obejmujący dużą sieć składającą się z wielu nakładających się sieci mózgowych85.
Patofizjologia a terapia szumów usznych
Zrozumienie złożonych mechanizmów szumów usznych jest kluczowe dla opracowania skutecznych strategii terapeutycznych. Obecnie stosuje się różne podejścia terapeutyczne, które odnoszą się do różnych aspektów patofizjologii szumów usznych:
- Terapia dźwiękiem – może być skuteczna w poprawie subiektywnego doświadczenia szumów usznych przez pacjentów, a około 80% pacjentów z przewlekłymi szumami usznymi zgłosiło poprawę w zakresie dokuczliwości i głośności szumów usznych w badaniu opartym na kwestionariuszu w Japonii86
- Terapia przezbłonowa (TRT) – opiera się na modelu neurofizjologicznym i strategiach habituacji zarówno sygnału szumów usznych, jak i reakcji na szumy uszne87
- Farmakoterapia – badania nad lekami ukierunkowanymi na kanały KCNQ jako nowatorski cel dla rozwoju leków blokujących indukcję szumów usznych u ludzi88
- Neuromodulacja – badania wskazują, że pojedyncze i powtarzane sesje tDCS stosowane nad DLPFC lub AC mogą wywołać przejściowe i długotrwałe efekty terapeutyczne u pacjentów z szumami usznymi89
Rozwój technik molekularnych, biochemicznych i obrazowych oferuje coraz większy wgląd w podstawowe przyczyny szumów usznych i dla rozwoju nowych potencjalnych celów leczenia90.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.