Physiologische Vorgänge im Innenohr besser sichtbar machen

Ein neu entwickeltes Verfahren auf Basis markierter Zuckermoleküle ermöglicht es, physiologische Vorgänge im Innenohr besser sichtbar zu machen. Wie das funktioniert, zeigen Untersuchungen am Zebrafisch.

Die Studie der Universität Konstanz und der Charité-Universitätsmedizin Berlin zeigt: Die Cupula im Innenohr des Zebrafisches erneuert sich innerhalb von rund zwei Monaten komplett. Die Ergebnisse bilden einen neuen Forschungsansatz zu Hörstürzen und akuten Störungen des Gleichgewichtssinns.

Physiologische Vorgänge im Innenohr und Pathophysiologie besser beobachten

Das Innenohr ist in gewisser Weise noch immer eine „Terra Incognita“. Trotz medizinischer Fortschritte ist überraschend wenig über die Ursachen von plötzlich auftretenden Erkrankungen wie dem Hörsturz oder Störungen des Gleichgewichtsorgans bekannt. Das liegt daran, dass das Innenohr im Gegensatz zum Auge nicht einsehbar ist. Die Anatomie des Innenohrs ist prinzipiell bekannt. Trotzdem war es bislang kaum möglich physiologische Vorgänge im Innenohr oder seine Pathophysiologie zu beobachten.

Ein neues Untersuchungsverfahren der Universität Konstanz und der Charité-Universitätsmedizin Berlin erlaubte nun, physiologische Vorgänge im Innenohr von Zebrafischen sichtbar zu machen. Die Forschenden um Valentin Wittmann (Universität Konstanz) und Hans Scherer (Charité Berlin) schleusten hierfür markierte Zuckermoleküle in den Körper der Fische ein. Die Untersuchung wurde am Sensor für Drehbeschleunigungen, der Cupula, durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen. Die Cupula der Zebrafische ist nicht etwa eine konstante Struktur, sondern sie wird kontinuierlich innerhalb von rund 60 Tagen erneuert. Die Forschungsergebnisse wurden als Titelbeitrag in „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

Die Spur der Zuckermoleküle

Bisher war es nicht machbar, die physiologischen Vorgänge der Cupula zu beobachten. Der Chemiker Wittmann und der Mediziner Scherer entwickelten nun ein Verfahren, um genau dies zu leisten. Sie verwendeten dafür eine chemische Methode, das „Metabolische Glycoengineering“.

Vereinfacht gesagt werden winzige Zuckermoleküle chemisch markiert und den Zebrafischen verabreicht, wodurch es zum Einbau der Moleküle u. a. in die Cupula des Innenohrs kommt. Per Fluoreszenz-Verfahren konnten die Forschenden diese markierten Moleküle anschließend histologisch sichtbar machen. Auf diese Weise konnte das Team physiologische Prozesse im sonst nicht einsehbaren Innenohr anhand der Spur der Zuckermoleküle beobachten.

Die Regeneration der Cupula

Offen war bisher die Frage, ob die Cupula eine permanente Struktur ist oder ob sie sich beständig selbst erneuert. Die Studie aus Konstanz und Berlin konnte diese Frage nun klären. „Unsere Untersuchungen zeigen zum ersten Mal, dass die Erneuerung der Cupula ein kontinuierlicher Prozess ist“, so Wittmann. „Eine Langzeit-Beobachtung über mehrere Wochen hinweg legt nahe, dass sich die Cupula des Zebrafisches innerhalb von acht bis zehn Wochen komplett erneuert.“

„Die Gleichgewichtsorgane beim Fisch sind den menschlichen sehr ähnlich“, ergänzt Scherer. „Deshalb können Erkenntnisse beim Fisch weitgehend auch auf den Menschen übertragen werden.“ Die neue Methode bilde somit einen vielversprechenden Startpunkt, um physiologische Vorgänge im Innenohr zu beobachten. So könntenbisher unverstandene Störungen im Innenohr weiter zu ergründet werden. Die Regeneration der Cupula könnte erklären, warum sich der Gleichgewichtssinn nach plötzlich auftretenden Störungen in manchen Fällen nach wenigen Tagen erholt. Analoges gilt für den Hörsturz. Dessen Ursache ist ebenfalls unbekannt und der sich auch manchmal nach wenigen Tagen erholen kann.