Vibroacoustic disease: Biological effects of infrasound and low-frequency noise explained by mechanotransduction cellular signalling

auteurs:  Alves-Pereira M, Castelo Branco NAA

jaar: 2007

type onderzoek: Review

tijdschrift & DOI nummer:  Progress in Biophysics and Molecular Biology 2007;93: 256–79  doi:10.1016/j.pbiomolbio.2006.07.011

zoektermen: Extra-cellulaire matrix,  Actine,  Tubuline,  Collageen, Tensegrity, verklaringsmodel

Relevantie: De ontdekking en de methodisch gevolgde weg voor het vinden en bewijzen van de oorzaak van het Vibro-akoestische syndroom wordt beschreven in een overvloedig gedocumenteerd artikel door de ontdekkers ervan. De ziekte kan door sterke isofone (IS) en laagfrequente (LF) trillingen worden veroorzaakt. De ziekte is moeilijk aan te tonen maar het artikel is een krachtige bijdrage tot het bewijs van het bestaan ervan. Het biologische effect van blootstelling aan (veel) te luide Infrasone (IS, 0-20 Hz) en Laag frequente (LF, 20-500 Hz), samen ISLFN luchttrillingen (geluid) wordt beschreven. De inleiding vermeldt zakelijk het negeren en ontkennen van het syndroom door de biomedische wetenschappelijke wereld. Het is een andere ziekte dan het windturbinesyndroom en brengt naast dezelfde gehoor gerelateerde problemen ook anderssoortige schade teweeg.

Na een korte historische alinea over lawaaischade uit mythe en overlevering, beschrijven de auteurs het probleem van onderzoekverslaglegging  in andere dan Angelsaksische talen. Zij noemen verschillende niet-auditieve systemische gevolgen van extreem hoge en langdurige ISLFN. De auteurs hebben specifiek onderzoek verricht naar het effect van expositie aan hoge akoestische energie in het bereik van ISLFN op biologische weefsels. Dat voert tot schade waaraan zij  de term vibro-akoestische ziekte (VAD) gaven. Zoals elektromagnetische energie (onzichtbare röntgenstralen en overdoses van UV-licht) biomedische schade kunnen veroorzaken. blijkt ook ISFLN dat te kunnen doen. De onderzoekers pleiten ervoor om bij onderzoek gebruik te maken van fysische inplaats van fysiologische eenheden omdat die beter de (schadelijke) geluidsdruk weergeven. Vooral in het ISLFN-bereik maakt dat een groot verschil. Door het huidig overheersende biochemisch onderzoeksklimaat is de aandacht voor fysische hoedanigheden van cel en weefsel relatief en absoluut achtergebleven. Alert gemaakt door een overmaat aan laat optredende epileptiforme pathologie (10% versus 0,2% in de normale bevolking) van werknemers van een luchtmachtbasis, werd door methodisch, stapsgewijs en grondig klinisch, biomedisch, dierexperimenteel en histologisch onderzoek aanwijzingen gevonden voor een nieuw ziektebeeld. Deze ziekte kenmerkt zich in de eerste plaats door een typische toeneming van collageenweefsel  [‘littekenweefsel’] dat wordt teruggevonden in het slakkenhuis, luchtwegen, arteriën en pericard. Aantonen ervan vindt plaats via ultrastructurele micrografie door middel van scanning-electromicroscopie (SEM) en transmissie-electronenmicroscopie(TEM) waarbij celdood zonder tekenen van inflammatie kon worden vastgesteld. Geargumenteerd wordt dat het cytoskelet en mogelijk andere structuren van de cel degenereren door de hoog energetische chronische traumata van de infrasone en laag frequente golven, hiervoor wordt de term ‘tensegrity’ geïntroduceerd, een samenvoeging van ‘tension en structural integrity’. Het verwijst naar de samenhang van structuren gebaseerd op een permanent reageren op trek- en drukbelastingen, zoals laagfrequente golven. Doordat de collageen hypertrofie op verschillende locaties in het lichaam kan ontstaan en o.a. bloedchemische bepalingen niet in staat zijn die aan te tonen, ligt het voor de hand dat deze ziekte laat is ontdekt en nog weinig is gediagnosticeerd. Kennis nemen van VAD en een verhoogde alertheid voor deze moeilijk te diagnosticeren ziekte in een omgeving met hoge expositie aan ISFLN is de belangrijkste aanbeveling.  

Nederlandse samenvatting: Momenteel zijn infrageluid (0-20 Hz) en laagfrequente geluid (20-500 Hz) (ILFN, 0-500 Hz) ziekteverwekkers waar niet op wordt onderzocht. Vibro-akoestische ziekte (VAD) is een pathologie van het hele lichaam die zich ontwikkelt bij personen die overmatig worden blootgesteld aan ILFN. VAD is gediagnosticeerd binnen verschillende professionele groepen die werkzaam zijn in de luchtvaartindustrie en in andere zware industrieën. Gezien de alomtegenwoordigheid van ILFN en het ontbreken van wetgeving met betrekking tot ILFN, wordt VAD echter steeds vaker gediagnosticeerd onder leden van de algemene bevolking, inclusief kinderen. VAD wordt geassocieerd met de abnormale groei van extracellulaire steunvezels (collageen en elastine), bij afwezigheid van een ontstekingsproces. Bij VAD is het eindproduct van de groei van collageen en elastine de versterking/ verharding van de structurele integriteit. Dit wordt gezien in bloedvaten, hartstructuren, luchtpijp, longen en nieren van zowel VAD-patiënten als aan ILFN blootgestelde dieren. VAD is in wezen een mechano-transductieziekte. Inter- en intracellulaire communicatie wordt bereikt door zowel biochemische als mechano-tranductiesignalen. Wanneer de structurele componenten van weefsel worden veranderd, zoals te zien is bij aan ILFN blootgestelde monsters, wordt de mechanisch gemedieerde signalering op zijn best verstoord. Gemeenschappelijke medische diagnostische tests, zoals ECG, EEG, evenals vele bloedchemie analyses, zijn gebaseerd op de slechte werking van biochemische signaleringsprocessen. VAD-patiënten vertonen doorgaans normale waarden voor deze tests. Wanneer echocardiografie, MRI van de hersenen of histologische onderzoeken worden uitgevoerd, waarbij structurele veranderingen kunnen worden vastgesteld, laten ze echter allemaal consequent significante veranderingen zien bij VAD-patiënten en aan ILFN blootgestelde dieren. Frequentie specifieke effecten zijn nog niet bekend, valide dosisresponsen zijn moeilijk te identificeren en grootschalige epidemiologische studies ontbreken nog.

Originele abstract: At present, infrasound (0–20 Hz) and low-frequency noise (20–500 Hz) (ILFN, 0–500 Hz) are agents of disease that go unchecked. Vibroacoustic disease (VAD) is a whole-body pathology that develops in individuals excessively exposed to ILFN. VAD has been diagnosed within several professional groups employed within the aeronautical industry, and in other heavy industries. However, given the ubiquitous nature of ILFN and the absence of legislation concerning ILFN, VAD is increasingly being diagnosed among members of the general population, including children. VAD is associated with the abnormal growth of extra-cellular matrices (collagen and elastin), in the absence of an inflammatory process. In VAD, the end-product of collagen and elastin growth is reinforcement of structural integrity. This is seen in blood vessels, cardiac structures, trachea, lung, and kidney of both VAD patients and ILFN-exposed animals. VAD is, essentially, a mechanotransduction disease. Inter- and intra-cellular communication is achieved through both biochemical and mechanotranduction signalling. When the structural components of tissue are altered, as is seen in ILFN-exposed specimens, the mechanically mediated signalling is, at best, impaired. Common medical diagnostic tests, such as EKG, EEG, as well as many blood chemistry analyses, are based on the mal-function of biochemical signalling processes. VAD patients typically present normal values for these tests. However, when echocardiography, brain MRI or histological studies are performed, where structural changes can be identified, all consistently show significant changes in VAD patients and ILFN-exposed animals. Frequency-specific effects are not yet known, valid dose-responses have been difficult to identify, and large-scale epidemiological studies are still lacking.