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Neue Erkenntnisse zu den molekularen Grundlagen des Hörens
Für das Hören spielen innere Haarsinneszellen im Corti`schen Organ des Innenohres eine große Rolle. Neue Einblicke in die molekularen Grundlagen des Hörsinnes, insbesondere in die Funktion von Ionenkanäle in den Sinneszellen, bietet nun eine Arbeit von Michael Leitner vom Institut für Physiologie der Medizin Uni Innsbruck. Das im renommierte Cell Reports veröffentlichte Paper zeigt die Relevanz der Ionenkanäle für die Schallverarbeitung in den wichtigen Sinneszellen.
Innere Haarsinneszellen sind sogenannte sekundäre Rezeptoren im Innenohr, die mechanische Schallreize in elektrische Signale des Nervensystems umwandeln und diese auf den Hörnerv übertragen. Sie können sowohl die Frequenz, als auch die Lautstärke eines Schallreizes verarbeiten, und die außerordentliche Hörleistung von Menschen liegt letztlich auch an der hohen Sensitivität dieser Sinneszellen. Über die molekularen Grundlagen der Sensitivität des Hörsinns hat Michael Leitner vom Institut für Physiologie (Direktorin: Michael Kress) nun neue Erkenntnisse veröffentlicht. Leitner und seine KollegInnen in Marburg (D), Ghent (Belgien) und Los Angeles (USA) zeigen darin auf, wie wichtig die Expression und Aktivität von Ionenkanälen in den Zellen für die Verarbeitung und Übermittlung auf den Hörnerv sind. Das renommiere Journal Cell Reports hat die Ergebnisse der Studie kürzlich veröffentlicht. „Wir haben erstmals die molekulare Identität der Ionenkanäle, deren Eigenschaften und deren Funktion in den Sinneszellen aufklären können“, erklärt Leitner. „Bisher sind wir davon ausgegangen, dass es maximal zwei bis drei verschiedene Ionenkanalsorten gibt, tatsächlich sind es aber mindestens sechs verschiedene Komponenten“. Auf den ersten Blick seien die Eigenschaften der verschiedenen Ionenkanäle sehr ähnlich und es war auch nicht offensichtlich, warum so viele für die Funktion der Sinneszellen benötigt werden. In einem neuen Computermodell, das in Zusammenarbeit mit ForscherInnen aus Los Angeles entwickelt wurde, konnte diese Frage beantwortet werden „In dem Modell konnten wir selektiv einzelne Ionenkanäle abschalten, um deren Relevanz für die Sensitivität der Schallverarbeitung in den Sinneszellen zu überprüfen. Damit konnten wir ganz klar zeigen, dass die Sinneszellen, die alle Kanäle exprimieren Schall am sensitivsten verarbeiten können. Wenn auch nur ein Ionenkanal nicht mehr aktiv ist, ist die Verarbeitung signifikant eingeschränkt“, so Leitner. „Synergien, die sich aus der Aktivität aller Ionenkanäle ergeben, sind entscheidend.“ Es handelt sich dabei um eine evolutionäre Anpassung, die die hohe Sensitivität des Gehörs erst ermöglicht.
Mutation von Ionenkanal bei erblicher Taubheit
Die Erkenntnisse könnten auch bei der Suche nach einer Therapieoption für eine bestimmte Form der erblichen Taubheit helfen. Merkmal dieser Erkrankung ist die Mutation in einem dieser Ionenkanäle. „Es war schon bekannt, dass dieser Ionenkanal für die erbliche Taubheit verantwortlich ist, aber wir konnten Hinweise darauf gewinnen, was dessen Aufgabe in den Sinneszellen ist“, so Leitner. Der Forscher hat mit seinen KollegInnen für diese wissenschaftliche Arbeit neben dem neuen Computermodell auch auf Tierversuche und die Analyse von Ionenkanäle in Zellkulturen zurückgegriffen. Finanziert wurde das Forschungsprojekt mit Mitteln der DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) und des Publikationsfonds der Medizinischen Universität Innsbruck.
Publikation:
AutorInnen: Marlen Dierich, Alessandro Altoè , Julia Koppelmann, Saskia Evers, Vijay Renigunta , Martin K Schäfer , Ronald Naumann , Sarah Verhulst , Dominik Oliver , Michael G Leitner:
Optimized Tuning of Auditory Inner Hair Cells to Encode Complex Sound through Synergistic Activity of Six Independent K + Current Entities
(B. Hoffmann-Ammann, 27.08.2020)
Weitere Informationen: