Zusammenfassung
Hintergrund
Im Bereich der Hörforschung stehen verschiedenste bildgebende Verfahren zur Verfügung, um molekulare und zelluläre Strukturen der Cochlea zu untersuchen. Die meisten von ihnen basieren auf der Entkalkung, dem Einbetten und Schneiden der Cochlea. Mittels scannender laseroptischer Tomographie (SLOT) kann die ganze Cochlea ohne Schneiden visualisiert werden. Die Cav1.3−/−-Mäuse wurden bereits ausführlich charakterisiert und weisen strukturelle Veränderungen im Innenohr auf. Daher wurden sie in dieser Studie als Modell verwendet, um zu untersuchen, ob mittels SLOT strukturelle Unterschiede in der murinen Cochlea detektiert werden können.
Material und Methoden
Ganze ungeschnittene Cochleae von Cav1.3−/−- und Wildtypmäusen verschiedener postnataler Stadien wurden immungefärbt und mittels SLOT analysiert. Die Ergebnisse wurden mit Präparationen der Cochlea verglichen, die immungefärbt und mittels Fluoreszenzmikroskopie analysiert wurden. Zusätzlich wurden Cochleapräparationen mit Osmiumtetroxid angefärbt.
Ergebnisse
Die Visualisierung mittels SLOT zeigte, dass die Färbung der Nervenfasern an P27 in Cav1.3−/−-Mäusen im Vergleich zu Wildtypmäusen und zu früheren Zeitpunkten (P9) nahezu fehlte. Die Analyse der Cochleapräparationen bestätigte eine Reduktion der radial verlaufenden Nervenfasern. Zusätzlich konnte die bereits beschriebene verringerte Anzahl an Ribbon-Synapsen pro innerer Haarzelle (IHZ) an P20 und P27 im apikalen Teil der Cochlea von Cav1.3−/−-Mäusen verifiziert werden.
Schlussfolgerung
Die Visualisierung ganzer, nichtzerlegter Cochleae durch SLOT ist eine geeignete Methode für die Analyse grober Phänotypveränderungen, wie dies in dem Cav1.3−/−-Mausmodell für die Nervenfasern gezeigt wurde. Für die Analyse von feineren Strukturen der Cochlea müssen allerdings weitere Methoden verwendet werden.
Abstract
Background
In the field of hearing research a variety of imaging techniques are available to study molecular and cellular structures of the cochlea. Most of them are based on decalcifying, embedding, and cutting of the cochlea. By means of scanning laser optical tomography (SLOT), the complete cochlea can be visualized without cutting. The Cav1.3−/− mice have already been extensively characterized and show structural changes in the inner ear. Therefore, they were used in this study as a model to investigate whether SLOT can detect structural differences in the murine cochlea.
Materials and methods
Whole undissected cochleae from Cav1.3−/− and wildtype mice of various postnatal stages were immunostained and analyzed by SLOT. The results were compared to cochlea preparations that were immunostained and analyzed by fluorescence microscopy. In addition, cochlea preparations were stained with osmium tetraoxide.
Results
Visualization by SLOT showed that the staining of nerve fibers at P27 in Cav1.3−/− mice was almost absent compared to wildtype mice and earlier timepoints (P9). The analysis of cochlea preparations confirmed a reduction of the radial nerve fibers. In addition, a significantly reduced number of ribbon synapses per inner hair cell (IHC) at P20 and P27 in the apical part of the cochlea of Cav1.3−/− mice was detected.
Conclusion
The visualization of whole non-dissected cochleae by SLOT is a suitable tool for the analysis of gross phenotypic changes, as demonstrated by means of the Cav1.3−/− mouse model. For the analysis of finer structures of the cochlea, however, further methods must be used.
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J. Schulze, L. Nolte, S. Lyutenski, N. Tinne, D. Heinemann, T. Ripken, M.A. Willaredt, H.G. Nothwang, T. Lenarz und A. Warnecke geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Alle Versuche wurden in Übereinstimmung mit der Richtlinie 2010/63/EU des Europäischen Parlaments und des Rates sowie dem deutschen Tierschutzgesetz durchgeführt und vom örtlichen Tierpflege- und Nutzungsausschuss (Niedersächsisches Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, LAVES, Oldenburg) genehmigt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.
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Schulze, J., Nolte, L., Lyutenski, S. et al. Scannende laseroptische Tomographie in einem neuropathischen Mausmodell. HNO 67, 590–599 (2019). https://doi.org/10.1007/s00106-019-0652-4
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