Laser induzierte Geweberemodellierung des Trommelfells

Abstract

Erkrankungen des Mittelohres, wie rezidivierende Mittelohrentzündungen, führen im klinischen Alltag häufig zu einer Schwächung der Trommelfellspannung, gefolgt von Schallleitungsschwerhörigkeit und möglicher Bildung eines Adhäsivprozesses. Die Therapie der Wahl ist aktuell ein operativer Eingriff (Tympanoplastik) zur Stabilisierung des geschwächten Trommelfells, der mit einem großen operativen Aufwand und hohen Krankenhauskosten einhergeht. Mit dem Hintergrund eine alternative Therapie zu ent-wickeln, war das Ziel der hier vorgestellten Studie die experimentelle Durchführung einer nicht-invasiven Stabilisierung des Trommelfells mittels Laserbestrahlung im Tier-modell. Hierbei sollte die Auswirkung verschiedener Laserparameter auf die Gewe-beremodellierung des Trommelfells am Beispiel eines Mausmodells erfolgen. Dazu wur-den an CD1 Mäusen (n = 79) das Trommelfell beider Ohren exponiert und auf einen Teil des Trommelfells (posteriorer oberer Quadrant) das Pigment Fuchsin aufgetragen, um eine gezielte lokal begrenzte Wirkung der Bestrahlung zu gewährleisten. Beim linken Ohr wurde jeweils ein ca. 500 m großer Bereich des pigmentierten Trommelfells für 30 s mit 532 nm Laserpulsen von 10 mW (5 J), 25 mW (12,5 J) oder 50 mW (25 J) bei 2 kHz Pulsfrequenz bestrahlt, wobei das unbestrahlte Gegenohr hierbei als Kontrolle dien-te. Auditorische Hirnstammpotentiale wurden zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten abgeleitet um die Auswirkungen der Bestrahlung auf das Hörvermögen der Tiere zu überprüfen. Die Felsenbeine wurden daraufhin explantiert um strukturelle Veränderun-gen des Trommelfells in histologischen Untersuchungen zu evaluieren. Eine Zunahme der Dicke des Trommelfells konnte bereits ab der zweiten Woche nach der Laserbe-handlung demonstriert und eine Erhöhung der Polarisation des Trommelfells ab Woche vier festgestellt werden. Direkt nach der Bestrahlung kam es zu keiner Verschlechterung der Hörschwellen. In dieser präklinischen Studie konnte gezeigt werden, dass eine ge-zielte Kollagenremodellierung und –neubildung durch Laserbestrahlung in einem vorde-finierten Bereich des Trommelfells induziert werden konnte. Es ist die erste Studie ihrer Art, welche sich mit der histologischen Analyse des Trommelfells nach Laserbestrahlung beschäftigt. Die Ergebnisse bieten das Potential als Grundlage für zukünftige Studien zur Wiederherstellung der Trommelfellspannung als Alternative zur etablierten, invasiv operativen Therapie der Trommelfellstabilisierung.

Middle ear diseases, such as recurrent otitis media, often lead to a weakening of the tympanic membrane tension, followed by conductive hearing loss and the possible for-mation of an adhesive process. The therapy of choice is currently a surgical procedure (tympanoplasty) to stabilize the weakened eardrum, which is associated with a high lev-el of surgical effort and high hospital costs. With the background of developing an al-ternative therapy, the aim of the study presented here was the experimental implementa-tion of a non-invasive stabilization of the eardrum using laser radiation in an animal model. The effect of various laser parameters on tissue remodeling of the eardrum should be evaluated on the example of a mouse model. For this purpose, the eardrum of both ears was exposed on test CD1 mice (n = 79) and the pigment fuchsin was applied to part of the eardrum (posterior upper quadrant) in order to ensure a targeted, locally limited effect of the radiation. In the left ear, an area of approximately 500 µm of the the pigmented eardrum was irradiated for 30 s with 532 nm laser pulses of 10 mW (5 kJ), 25 mW (12.5 kJ) or 50 mW (25 kJ) 2 kHz pulse frequency, the unirradiated counter ear serving as a control. Auditory brainstem potentials were derived at three different times to evaluate the effects of radiation on the hearing of the animals. The petrous bones were then explanted to evaluate structural changes to the eardrum in histological examinations. An increase in the thickness of the tympanic membrane was demonstrated as early as the second week after the laser treatment and an increase in the polarization of the eardrum was observed from week four. The hearing thresholds did not increase immediately after the radiation. In this preclinical study, it could be shown that targeted collagen remodeling and regeneration by laser radiation could be induced in a prede-fined area of the tympanic membrane, which indicates regeneration of the eardrum. It is the first study of its kind to deal with the histological analysis of the eardrum after laser treatment. The results offer the potential to serve as a basis for future studies to restore the tympanic membrane as an alternative to the established, invasive operative therapy of tympanic membrane stabilization.