Charakterisierung von Cx30 und Cx26 Punktmutationen in der Maus, die im Menschen zu syndromischer und nicht-syndromischer Taubheit führen

Abstract

Cx26 und Cx30 Mutationen gehören zu den häufigsten Ursachen für syndromische und nicht-syndromische Taubheit im Menschen. In der vorliegenden Arbeit wurde die mit nicht-syndromischer Taubheit-assoziierte Mutation Cx30T5M durch homologe Rekombination in embryonale Stammzellen der Maus eingebracht. Die Hörschwellen der Cx30^T5M/T5M-Mäuse sind im Gegensatz zu Cx30^+/T5M-Mäusen signifikant um 15 dB in allen Frequenzen erhöht. Das endocochleare Potential der Cx30^T5M/T5M-Mäuse ist hierbei nicht verändert. Immunfluoreszenzanalysen bestätigen die normale Lokalisierung des Cx30T5M-Proteins in der Cochlea und seine Koexpression mit wtCx26. Jedoch zeigen quantitative Immunoblotanalysen der Cochlea eine Reduktion der Expressionsstärke der untersuchten Connexine. Begleitet wird die reduzierte Connexinexpression durch einen verminderten Calceintransfer und eine verminderte spontane Ca²⁺-Aktivität in P5 organotypischen Cochleakulturen. Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass eine Beeinträchtigung der biochemischen Kopplung durch Gap Junction Kanäle zu Hördefekten in Mensch und Maus führen kann. Eine Schlüsselrolle spielt dabei vermutlich die reduzierte Ca²⁺-Aktivität während der postnatalen Entwicklung der Cochlea. Außerdem wurde die Cx26S17F Mutation, die im Menschen das Keratitits-Ichthyosis-Taubheitssyndrom verursacht, in konditionalen Cx26S17F-Mäusen untersucht. Cx26^S17F/S17F-Mäuse sind nicht lebensfähig, während Cx26^+/S17F-Tiere aufgrund eines milden Defekts der epidermalen Barriere in kleinerer Anzahl als der zu erwartenden geboren werden. Die Ausprägung der Cx26S17F Mutation resultiert in der Epidermis in einer veränderten Proliferation und Differenzierung der Keratinozyten, die zu einer Verdickung der suprabasalen Schichten führt. Zudem wurden verwundete Schwänze und annuläre Einschnürungen beobachtet. Analysen der Cx26^+/S17F-Mäuse durch Ableitungen am Hirnstamm zeigen eine Erhöhung der Hörschwellen um 35 dB in allen Frequenzen, die einhergeht mit einer Reduktion des endocochlearen Potentials um 20-40%. Im Innenohr führt die reduzierte Kopplung durch Cx26S17F/wtCx30 und Cx26S17F/wtCx26 heteromere Gap Junction Kanäle zu einer Beeinträchtigung des Hörvermögens, während die verbleibenden wtCx26/wtCx30-Kanäle möglicherweise ausreichend sind, um eine Restfunktion der Cochlea aufrechtzuerhalten. Der Phänotyp der Cx26S17F-Mäuse gleicht in vielerlei Hinsicht den Symptomen des humanen KID Syndroms, so stellt diese Mauslinie ein geeignetes Modell dar, um die Mechanismen der Erkrankung in vivo zu untersuchen.<br /> Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Projekten wurde untersucht, inwieweit wtCx32 das wtCx26-Protein im Innenohr der Maus funktionell ersetzen kann. Ein funktioneller Ersatz des wtCx26-Proteins durch wtCx32 und damit das Wiedererlangen des Hörvermögens konnte in Cx26 defizienten Tieren durch Messungen der Hörschwellen bestätigt werden.