Spielen Neurotrophine eine Rolle bei der Entstehung der

9. DGA Jahrestagung 2006
Spielen Neurotrophine eine Rolle bei der Entstehung der
Altersschwerhörigkeit?
Annette Limberger1, Lukas Rüttiger2, Karin Rohbock2, Marlies Knipper2
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Klinik und Poliklinik für HNO und Kommunikationsstörungen, Langenbeckstr. 1, 55101 Mainz, 2THRC, Tuebingen Hearing Research Center, HNO-Klinik, Elfriede-Aulhorn-Str. 5, 72076 Tübingen
Einleitung
Der Verlust von Neurotrophinen (z.B. Brain-Derived
Neurotrophic Factor, BDNF) wird häufig mit dem Verlust
neuronaler Plastizität im Alter korreliert. Die Veränderung neuronaler Plastizität im Alter wiederum hängt mit
der Altersschwerhörigkeit zusammen. Bisher gibt es jedoch keine Untersuchungen der BDNF Expression in
jungen und alten Cochleae. Als Tiermodell verwendeten
wir junge und alte Ratten (Fischer 344 Ratten) sowie
mongolische Wüstenrennmäuse (Gerbils, meriones unguiculatus), die in ihrer dritten Lebensdekade einen Hörverlust aufwiesen. Erstmals konnte, in apikal absteigender
Konzentration, BDNF-Protein neben unterschiedlicher
BDNF mRNA in cochleären Neuronen nachgewiesen
werden. BDNF-Protein konnte außerdem in neuronalen
Projektionen nachgewiesen werden. Im Alterungsprozess
konnte eine signifikante Reduktion von BDNF-mRNA in
basalen Neuronen beobachtet werden, obwohl dies nicht
mit einer wesentlichen Reduktion von BDNF-Protein
einher ging. Im Gegensatz dazu war das Protein vor allem
in peripheren und zentralen Fasern deutlich reduziert.
Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass der Rückgang
von BDNF-Protein ein entscheidender Faktor in der veränderten neuronalen Plastizität des Hirnstammes im Bezug auf die Altersschwerhörigkeit ist.
Ebenfalls reduziert zeigten sich die efferenten Fasern
(Abb. 2 J, K) unterhalb der äußeren Haarzellen. Ein deutlicher Rückgang zeigte sich für die mRNA von BDNF
Exon III und IV sowohl im Spiralganglion als auch im
Vestibularganglion. Die Reduktion zeigte sich ebenfalls
entlang der Tonotopie der Cochlea, zunehmend von apikal
nach basal.
Material und Methoden
Untersucht wurden Fischer 344 Ratten und mongolische Wüstenrennmäuse im Alter zwischen 2 - 6 Monaten
und 2 - 3,5 Jahren. Bei allen Tieren wurde in Abständen
eine Hirnstammaudiometrie (ABR – auditory brainstem
response) mit Clicks und tone bursts durchgeführt.
Bei den Cochlea-Präparaten wurde eine in-situ Hybridisierung und Immunhistochemie zur Darstellung von
BDNF-Protein sowie eine semi-quantitative reverse
Transkriptase PCR zum Nachweis der mRNA durchgeführt. Außerdem wurden die Spiralganglienzellen in
Toluidin-Blau gefärbten Schnitten gezählt.
Ergebnisse
Mit Hilfe der ABR Messungen konnte bei beiden
Tierstämmen ein zunehmender Hörverlust nachgewiesen
werden (Abb.1). Die Morphologie des Corti-Organs war
bei alten und jungen Tieren praktisch gleich, wie sowohl
in den Toluidin-Blau gefärbten Schnitten (Abb.2, A, B)
als auch in der Prestinfärbung (Abb. 2 J, K) zu sehen ist.
Weiterhin ließ sich ein Verlust von afferenten Nervenfasern (Abb. 2 E, F, G, H) unterhalb der äußeren Haarzellen
und innerhalb der Lamina spiralis zeigen.
Abb. 1: Altersabhängiger Hörverlust für Fischer 344 Ratten
(oben) und Gerbils (unten).
schwarz: Hörschwelle bei jungen; Tieren rot:Hörschwelle in
mittlerem Alter; grün: Hörschwelle bei alten Tieren
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9. DGA Jahrestagung 2006
Abb. 2:Morphologie und Innervation der Innenohren bei jungen und alten Fischer 344 Ratten (links) und Gerbils (rechts):
A und B zeigen das Neuroepithel der Cochlea; innere Haarzellen (IHC): offene Pfeile, äußere Haarzellen (OHC): geschlossene
Pfeile, C und D die Spiralganglienzellen (SG), E und F Schnitte durch das Corti Organ (geschlossene Pfeile äußere Haarzellen:
OHC, offene Pfeile innere Haarzellen: IHC), G und H durch die knöcherne Lamina spiralis. Hier sind die afferenten Nervenfasern
mit Neurofilament (NF 200, grün) dargestellt (offene Pfeilköpfe afferente Fasern Typ I AFI, geschlossene Pfeilköpfe afferente Fasern
Typ II, AFII). J und K: efferente Fasern sind mit Synaptophysin, die äußeren Haarzellen mit Prestin-Antikörpern nachgewiesen.
Die Morphologie erscheint bei jungen und alten Tieren unverändert (A, B). Sowohl bei den Fischer 344 Ratten, als auch bei den
Gerbils zeigt sich der Verlust von afferenten Fasern unterhalb der äußeren Haarzellen (E, F), innerhalb der Lamina spiralis findet
sich eine deutliche Reduktion (G, H). Bei alten Fischer 344 Ratten zeigt sich außerdem eine Reduktion von efferenten Faseren unterhalb der äußeren Haarezellen (J, K), während anhand der Prestin-Färbung kein morphologischer Unterschied von alten zu jungen
Tieren gefunden werden kann.
Fazit
Literatur
Wir konnten zum ersten Mal eine Ko-Lokalisation
von BDNF Protein sowei MRNA der Exone III und IV in
cochleären Neuronen in absteigender Verteilung von den
apikalen zu den basalen Weindugne nachweisen. BDNF
Protein konnte außerdem in neuronalen Projektoneonen
der Cochlea gefundern eweden. Ein signifikanter Verlust
von BDNEF mRNEA in basalen Spiralganglien –
Neuronen, also der Verarbeitung hoher Fequenzen zeigte
sich im Alterungsprozess, ging jedoch nit einher mit einer
deutlichen Reduktion von BDNF Protein.
Im Gegensatz dazu fand sich ein sehr deutlicher Verlsust v on BDNF Protein in peripheren und zentralen Projetioneon. Unsere Ergebnisse weiesn darauf hin, dass eine
altersbedingte Abnahme von BDNF Protein Level in
aufitorieschen Nervenbahnen ein eintscheidender Faktor
der veranderten Hirnstammplastizität, wie sie bei einer
Altersschwerhörigkeit beobachtet wird, sein könnte.
Aakalu G, Smith WB, Nguyen N, Jiang C, Schuman EM.
Dynamic visualization of local protein synthesis in
hippocampal neurons. Neuron 2001;30(2):489-502
Adams JC, Schulte BA. Histopathologic observations of
the aging gerbil cochlea. Hear Res 1997;104(1-2):10111
Adlard PA, Cotman CW. Voluntary exercise protects
against stress-induced decreases in brain-derived neurotrophic factor protein expression. Neuroscience
2004;124(4):985-92
Backoff PM, Caspary DM. Age-related changes in auditory brainstem responses in Fischer 344 rats: effects of
rate and intensity. Hear Res 1994;73(2):163-72
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