Hörverlust bei Mäusen: Nanoreaktor HSC@Se schützt Haarzellen vor Schäden

Herkömmliche Hörtests stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, funktionelle Beeinträchtigungen des Gehörs frühzeitig und präzise abzubilden. Ein standardmäßiges Audiogramm erfasst primär die Funktion der Haarzellen, lässt jedoch Schädigungen an den synaptischen Verbindungen zwischen Haarzellen und Hörnerv unentdeckt.

Zur Schließung dieser diagnostischen Lücke zielt das vom European Innovation Council geförderte EarDiTech-Projekt auf die Entwicklung eines nicht-invasiven Verfahrens zur Erkennung sogenannter Cochlear Synaptopathy ab.

Das Verfahren nutzt an Stirn und Ohrläppchen platzierte Elektroden, um synaptische Antworten direkt abzuleiten. Ergänzend dazu umfasst das Vorhaben einen Algorithmus auf Basis von maschinellem Lernen, der durch gezielte Klangmodifikationen die Sprachverständlichkeit in geräuschvollen Umgebungen verbessern soll.

Hochpräzise Sondentechnik für otoakustische Emissionen

Parallel dazu arbeiten Forschende an neuen sensorischen Konzepten zur verfeinerten Messung von Innenohrfunktionen. An der Binghamton University in den USA wird ein fünfjähriges Forschungsprojekt mit 1,84 Mio. US-Dollar durch die National Institutes of Health (NIH) gefördert.

Unter der Leitung von Assistant Professor Jian Zhou, gemeinsam mit Distinguished Professor Ronald Miles von der Binghamton University und Professor Christopher Shera von der USC Keck School of Medicine, entsteht eine duale Ohrkanal-Sonde. Diese soll otoakustische Emissionen (OAEs) erfassen, welche typischerweise nach Schädigungen des Innenohrs nachlassen.

In den ersten drei Projektjahren ist die Fertigstellung eines Prototyps vorgesehen, gefolgt von einer Optimierungsphase durch Teilnehmertests. Technologische Grundlage ist ein von Spinnennetzen inspiriertes Strömungsmikrofon, das die Partikelgeschwindigkeit anstelle des Schalldrucks misst.

Nach Angaben der Forschenden ermöglicht diese Technologie eine fehlerfreie Wiedergabe von 1 Hertz bis 50 Kilohertz bei Nanostrukturen von unter 10 Nanometern, die bis zu 100-mal dünner als Spinnenseide sind. Die Verwertung ist über die Partner TandemLaunch und Soundskrit geplant.

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Nanomedizinische Interventionen und zelluläre Alterungsprozesse

Neben der Diagnostik stehen molekulare Schutzmechanismen im Fokus der Wissenschaft. An der Shanghai University entwickelten Forschende einen katalytischen Nanoreaktor namens HSC@Se. Dieser basiert auf einem Albumin-Gerüst mit Glutathionperoxidase-mimetischem Diselenid, Superoxiddismutase und Katalase.

Die Struktur überwindet die Blut-Labyrinth-Schranke, baut reaktive Sauerstoffspezies (ROS) ab und hemmt die cochleäre Ferroptose. Im Rahmen von Untersuchungen an Mausmodellen für lärmbedingten Hörverlust gelang es dem System, die Redox- und Eisenhomöostase zu stabilisieren, Haarzellen und Ribbon-Synapsen zu bewahren sowie die Hörschwellenverschiebung zu verringern.

Mit den zellulären Mechanismen des Alterns befasste sich eine in der Fachzeitschrift GeroScience veröffentlichte Studie der Seoul National University. Die Forschenden stellten bei 24 Monate alten Mäusen eine erhöhte Dichte Iba1-positiver Mikroglia-ähnlicher Zellen sowie von Iba1/Tmem119-, Iba1/CD74- und Sox2/CD74-positiven Zellpopulationen im Spiralganglion fest.

Junge Mäuse im Alter von 8 Wochen zeigten nach einer Lärmexposition von 115 dB über 3 Stunden täglich an 2 Tagen keine signifikanten Veränderungen dieser Dichten.

Die Gabe des CSF1R-Inhibitors PLX5622 über das Trinkwasser in einer Konzentration von 2.400 ppm für 7 Tage verringerte diese Populationen bei älteren Tieren. Die Autoren stuften die Resultate als rein deskriptiv ein und verbanden damit keine therapeutische Empfehlung.

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Genetische Faktoren bei geschlechtsspezifischem Hörverlust

Auf genetischer Ebene lieferten Forschende der UT Dallas und der SUNY Buffalo neue Erkenntnisse. Eine gemeinsame Untersuchung ergab, dass ein Fehlen des Slc16a5-Gens bei weiblichen Mäusen zu einem früh einsetzenden Hörverlust mit dem Verlust sensorischer Haarzellen führt, während dies bei männlichen Tieren ausblieb.

Als Ursache identifizierten sie ein verändertes Expressionsmuster estrogenresponsiver Gene. Der Befund könnte kurzfristig bei der Klärung bislang unerkannter Ursachen von Hörverlust helfen und langfristig als Ansatzpunkt für Gentherapien dienen.

Die Notwendigkeit präziserer Diagnose- und Behandlungsverfahren unterstreichen Zahlen der Hearing Loss Association of America, wonach in den Vereinigten Staaten fast 22 Mio. Erwachsene ab 71 Jahren von einem Hörverlust betroffen sind.