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MR Biomarker des lärminduzierten Hörverlusts – Untersuchungen der Neurodegeneration, der Konnektivität und des Neurotransmitter-Metabolismus im zentralen auditorischen System der Maus

Fachliche Zuordnung Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Phoniatrie und Audiologie
Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
Förderung Förderung von 2019 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428869206
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Lärmbedingter Hörverlust (NIHL) führt zu Veränderungen in den auditorischen Strukturen des zentralen Nervensystems (ZNS). In diesem Projekt wurde untersucht, wie Zelldichte, axonale Dichte sowie glutamaterge und GABAerge Neurotransmission nach akuter Lärmbelastung im zentralen inferioren Colliculus (CIC) und im ventralen medialen Kniehöcker des Thalamus (MGV) beeinflusst werden. Zudem wurde geprüft, ob bildgebungsgestützte Biomarker dieser Prozesse basierend auf Magnetresonanztomographie (MRT) entwickelt werden können. Das Projekt wurde auf Open Science Framework (osf.io) präregistriert. Mäuse wurden für 3 Stunden mit hohem (115 dB) oder mäßigem (90 dB) breitbandigem Rauschen beschallt, während nicht beschallte Mäuse als Kontrollen dienten. Die Tiere wurden 1, 7, 56 und 84 Tage nach der Exposition untersucht. Frequenzspezifische auditorische Hirnstamm-Antworten (ABR) wurden vor und nach der Exposition aufgezeichnet, um Hörschwellenverschiebungen zu analysieren. Der NIHL wurde durch eine Erhöhung der Hörschwelle in den beschallten Gruppen bestätigt. Nach der ABR wurden die Tiere mittels in vivo MRT untersucht. T2-gewichtete MRT und Voxel-basierte Morphometrie (VBM) dienten als Biomarker für Neurodegeneration, während Diffusions-MRT (dMRT) mikrostrukturelle Gewebeveränderungen über die fraktionale Anisotropie (FA) erfasste. Eine Konnektom-Analyse der dMRI- Daten untersuchte Veränderungen in axonalen Verbindungen von CIC und MGV. Mittels 1H MR-Spektroskopie (MRS) wurden die Neurotransmitter GABA und Glutamat in den Zielregionen quantifiziert. Alle Techniken wurden in eine auf GitHub veröffentlichte Toolbox integriert. Im MGV wurden Veränderungen der dMRI-Konnektivität 7 Tage nach moderater NIHL und Veränderungen der GABA- und Glutamat-Konzentration 84 Tage nach NIHL festgestellt. Im Anschluss an die MRT-Untersuchungen wurden die Gehirne der Tiere für histologische Untersuchungen perfusionsfixiert. Fluoreszenz-Immunhistochemische Färbungen (FIHC) wurden durchgeführt, um Zellzählungen und Fluoreszenzintensität zu analysieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die ABR-Schwellen 7, 56 und 84 Tage nach der Lärmbelastung bei 115 dB-exponierten Tieren signifikant erhöht waren, was auf einen NIHL-Phänotyp hinweist. 1 Tag nach der Lärmexposition wurden signifikante Erhöhungen der Neurofilamentdichte im CIC und MGV beobachtet, jedoch nicht in den folgenden Zeitpunkten. Dies deutet auf frühe exzitatorische und/oder kompensatorische Veränderungen im auditorischen ZNS hin. Es wurden jedoch keine signifikanten Veränderungen in der NeuN- und DAPI- oder VGLUT1-, VGLUT2- und VGAT-Expression festgestellt. Unsere Daten zeigen komplexe Anpassungsmechanismen im auditorischen ZNS nach Lärmtrauma, die mögliche neuronale Korrelate für Veränderungen in der auditorischen Verarbeitung und Wahrnehmung, wie Tinnitus, Hyperakusis oder ein reduziertes Sprachverstehen, bei Patienten mit lärm- oder altersbedingtem Hörverlust darstellen könnten.

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