The auditory system is an exquisitely complex sensory organ dependent upon the synchronization of numerous processes for proper function. The molecular characterization of hereditary hearing loss is complicated by extreme genetic heterogeneity, wherein hundreds of genes dispersed genome-wide play a central and irreplaceable role in normal hearing function. The present study explores this area on a genome-wide and single gene basis for the detection of genetic mutations playing critical roles in human hearing. This work initiated with a high resolution SNP array study involving 109 individuals. A 6.9 Mb heterozygous deletion on chromosome 4q35.1q35.2 was identified in a syndromic patient that was in agreement with a chromosome 4q deletion syndrome diagnosis. A 99.9 kb heterozygous deletion of exons 58-64 in USH2A was identified in one patient. Two homozygous deletions and five heterozygous deletions in STRC (DFNB16) were also detected. The homozygous deletions alone were enough to resolve the hearing impairment in the two patients. A Sanger sequencing assay was developed to exclude a pseudogene with a high percentage sequence identity to STRC from the analysis, which further solved three of the six heterozygous deletion patients with the hemizygous, in silico predicted pathogenic mutations c.2726A>T (p.H909L), c.4918C>T (p.L1640F), and c.4402C>T (p.R1468X). A single patient who was copy neutral for STRC and without pathogenic copy number variations had compound heterozygous mutations [c. 2303_2313+1del12 (p.G768Vfs*77) and c.5125A>G (p.T1709A)] in STRC. It has been shown that STRC has been previously underestimated as a hearing loss gene. One additional patient is described who does not have pathogenic copy number variation but is the only affected member of his family having hearing loss with a paternally segregating translocation t(10;15)(q26.13;q21.1). Twenty-four patients without chromosomal aberrations and the above described patient with an USH2A heterozygous deletion were subjected to a targeted hearing loss gene next generation sequencing panel consisting of either 80 or 129 hearing-relevant genes. The patient having the USH2A heterozygous deletion also disclosed a second mutation in this gene [c.2276G>T (p.C759F)]. This compound heterozygous mutation is the most likely cause of hearing loss in this patient. Nine mutations in genes conferring autosomal dominant hearing loss [ACTG1 (DFNA20/26); CCDC50 (DFNA44); EYA4 (DFNA10); GRHL2 (DFNA28); MYH14 (DFNA4A); MYO6 (DFNA22); TCF21 and twice in MYO1A (DFNA48)] and four genes causing autosomal recessive hearing loss were detected [GJB2 (DFNB1A); MYO7A (DFNB2); MYO15A (DFNB3), and USH2A]. Nine normal hearing controls were also included. Statistical significance was achieved comparing controls and patients that revealed an excess of mutations in the hearing loss patients compared to the control group. The family with the GRHL2 c.1258-1G>A mutation is only the second family published worldwide with a mutation described in this gene to date, supporting the initial claim of this gene causing DFNA28 hearing loss. Audiogram analysis of five affected family members uncovered the progressive nature of DFNA28 hearing impairment. Regression analysis predicted the annual threshold deterioration in each of the five family members with multiple audiograms available over a number of years. / Das Gehör als komplexes Sinnesorgan ist für eine einwandfreie Funktion abhängig von der Synchronisation zahlreicher Prozesse. Durch die extreme genetische Heterogenität wird die molekulare Charakterisierung einer erblich bedingten Schwerhörigkeit erschwert, da hunderte genomweit verteilter Gene eine zentrale und unersetzliche Rolle beim Hören spielen. Die vorliegende Studie untersucht dieses Forschungsgebiet auf genomweiter Ebene und auf der Basis von Einzelgenen, um genetische Mutationen zu ermitteln, die eine entscheidende Rolle bei der menschlichen auditiven Wahrnehmung besitzen. Diese Arbeit beginnt mit einer Studie an 109 Personen unter Zuhilfenahme von hochauflösenden SNP-Arrays. In dieser Studie wurde eine 6,9 Mb heterozygote Deletion auf Chromosom 4q35.1q35.2 bei einem syndromalen Patienten identifiziert, die eine Übereinstimmung mit einem Chromosom 4q-Deletionssyndrom aufwies. Bei einem weiteren Patienten wurde eine 99,9 kb heterozygote Deletion der Exons 58-64 in USH2A nachgewiesen. Zwei homozygote Deletionen und fünf heterozygote Deletionen in STRC (DFNB16) wurden ebenfalls detektiert. Die homozygoten Deletionen waren ausreichend, um die Schwerhörigkeit bei beiden Patienten zu klären. Ein Sanger-Sequenzierungs-Assay wurde entwickelt, um ein Pseudogen mit einer hohen prozentualen Sequenzidentität zu STRC von der Analyse auszuschließen. Dadurch konnten drei der sechs heterozygoten Deletionspatienten mit hemizygot in silico vorhergesagten pathogenen Mutationen, c.2726A>T (p.H909L), c.4918 C>T (p.L1640F) und c.4402C>T (p.R1468X), aufgeklärt werden. Ein Patient, der eine kopieneutrale STRC Variation und keine pathogenen Kopienzahlvariationen besaß, zeigte eine compound heterozygote Mutation [c.2303_2313+1del12 (p.G768Vfs*77) und c.5125A>G (p.T1709A)] in STRC. Es wurde gezeigt, daß die Beurteilung von STRC als Hörstörungsgen bisher unterschätzt wurde. Zusätzlich wird ein Patient beschrieben, der keine pathogenen Kopienzahlvariationen aufwies, aber das einzige Familienmitglied mit einer Schwerhörigkeit und einer paternalen segregierten Translokation t(10;15)(q26.13;q21.1) war. Vierundzwanzig Patienten ohne Chromosomenstörungen und der oben beschriebene Patient mit einer USH2A heterozygoten Deletion wurden mit einem Next Generation Sequencing Panel bestehend aus entweder 80 oder 129 für das Hören relevanter Gene untersucht. Der Patient mit einer USH2A heterozygoten Deletion zeigte eine zweite Mutation in diesem Gen [c.2276G>T (p.C759F)]. Diese compound heterozygote Mutation ist die wahrscheinlichste Ursache für die Schwerhörigkeit des Patienten. Neun Mutationen in Genen, die zu einem autosomal dominanten Hörverlust führen [ACTG1 (DFNA20/26); CCDC50 (DFNA44); EYA4 (DFNA10); GRHL2 (DFNA28); MYH14 (DFNA4A); MYO6 (DFNA22); TCF21], sowie zwei MYO1A (DFNA48) Mutationen und Mutationen in vier weiteren Genen, verantwortlich für autosomal rezessive Schwerhörigkeit [GJB2 (DFNB1A); MYO7A (DFNB2); MYO15A (DFNB3) und USH2A], konnten identifiziert werden. Neun normal hörende Kontrollen waren ebenfalls in diese Studie einbezogen worden. Durch einen Vergleich der Kontrollen mit den Patienten konnte eine statistische Signifikanz erreicht werden, die einen Überschuss an Mutationen bei der Patientengruppe gegenüber der Kontrollgruppe aufzeigte. Die Familie mit einer GRHL2 c.1258-1G>A Mutation ist die erst zweite Familie weltweit, die mit einer Mutation in diesem Gen publiziert worden ist. Dies unterstützt die initiale Behauptung, dass dieses Gen für eine DFNA28 Schwerhörigkeit verantwortlich ist. Die Audiogrammanalyse von fünf der betroffenen Familienmitglieder lässt eine voranschreitende Natur der DFNA28 Hörschädigung erkennen. Eine jährliche Verschlechterung der Hörschwelle bei jedem der fünf Familienmitglieder konnte eine Regressionsanalyse anhand von Audiogrammen, die über eine Anzahl von Jahren zur Verfügung standen, vorhersagen.

The auditory system is an exquisitely complex sensory organ dependent upon the synchronization of numerous processes for proper function. The molecular characterization of hereditary hearing loss is complicated by extreme genetic heterogeneity, wherein hundreds of genes dispersed genome-wide play a central and irreplaceable role in normal hearing function. The present study explores this area on a genome-wide and single gene basis for the detection of genetic mutations playing critical roles in human hearing. This work initiated with a high resolution SNP array study involving 109 individuals. A 6.9 Mb heterozygous deletion on chromosome 4q35.1q35.2 was identified in a syndromic patient that was in agreement with a chromosome 4q deletion syndrome diagnosis. A 99.9 kb heterozygous deletion of exons 58-64 in USH2A was identified in one patient. Two homozygous deletions and five heterozygous deletions in STRC (DFNB16) were also detected. The homozygous deletions alone were enough to resolve the hearing impairment in the two patients. A Sanger sequencing assay was developed to exclude a pseudogene with a high percentage sequence identity to STRC from the analysis, which further solved three of the six heterozygous deletion patients with the hemizygous, in silico predicted pathogenic mutations c.2726A>T (p.H909L), c.4918C>T (p.L1640F), and c.4402C>T (p.R1468X). A single patient who was copy neutral for STRC and without pathogenic copy number variations had compound heterozygous mutations [c. 2303_2313+1del12 (p.G768Vfs*77) and c.5125A>G (p.T1709A)] in STRC. It has been shown that STRC has been previously underestimated as a hearing loss gene. One additional patient is described who does not have pathogenic copy number variation but is the only affected member of his family having hearing loss with a paternally segregating translocation t(10;15)(q26.13;q21.1). Twenty-four patients without chromosomal aberrations and the above described patient with an USH2A heterozygous deletion were subjected to a targeted hearing loss gene next generation sequencing panel consisting of either 80 or 129 hearing-relevant genes. The patient having the USH2A heterozygous deletion also disclosed a second mutation in this gene [c.2276G>T (p.C759F)]. This compound heterozygous mutation is the most likely cause of hearing loss in this patient. Nine mutations in genes conferring autosomal dominant hearing loss [ACTG1 (DFNA20/26); CCDC50 (DFNA44); EYA4 (DFNA10); GRHL2 (DFNA28); MYH14 (DFNA4A); MYO6 (DFNA22); TCF21 and twice in MYO1A (DFNA48)] and four genes causing autosomal recessive hearing loss were detected [GJB2 (DFNB1A); MYO7A (DFNB2); MYO15A (DFNB3), and USH2A]. Nine normal hearing controls were also included. Statistical significance was achieved comparing controls and patients that revealed an excess of mutations in the hearing loss patients compared to the control group. The family with the GRHL2 c.1258-1G>A mutation is only the second family published worldwide with a mutation described in this gene to date, supporting the initial claim of this gene causing DFNA28 hearing loss. Audiogram analysis of five affected family members uncovered the progressive nature of DFNA28 hearing impairment. Regression analysis predicted the annual threshold deterioration in each of the five family members with multiple audiograms available over a number of years. / Das Gehör als komplexes Sinnesorgan ist für eine einwandfreie Funktion abhängig von der Synchronisation zahlreicher Prozesse. Durch die extreme genetische Heterogenität wird die molekulare Charakterisierung einer erblich bedingten Schwerhörigkeit erschwert, da hunderte genomweit verteilter Gene eine zentrale und unersetzliche Rolle beim Hören spielen. Die vorliegende Studie untersucht dieses Forschungsgebiet auf genomweiter Ebene und auf der Basis von Einzelgenen, um genetische Mutationen zu ermitteln, die eine entscheidende Rolle bei der menschlichen auditiven Wahrnehmung besitzen. Diese Arbeit beginnt mit einer Studie an 109 Personen unter Zuhilfenahme von hochauflösenden SNP-Arrays. In dieser Studie wurde eine 6,9 Mb heterozygote Deletion auf Chromosom 4q35.1q35.2 bei einem syndromalen Patienten identifiziert, die eine Übereinstimmung mit einem Chromosom 4q-Deletionssyndrom aufwies. Bei einem weiteren Patienten wurde eine 99,9 kb heterozygote Deletion der Exons 58-64 in USH2A nachgewiesen. Zwei homozygote Deletionen und fünf heterozygote Deletionen in STRC (DFNB16) wurden ebenfalls detektiert. Die homozygoten Deletionen waren ausreichend, um die Schwerhörigkeit bei beiden Patienten zu klären. Ein Sanger-Sequenzierungs-Assay wurde entwickelt, um ein Pseudogen mit einer hohen prozentualen Sequenzidentität zu STRC von der Analyse auszuschließen. Dadurch konnten drei der sechs heterozygoten Deletionspatienten mit hemizygot in silico vorhergesagten pathogenen Mutationen, c.2726A>T (p.H909L), c.4918 C>T (p.L1640F) und c.4402C>T (p.R1468X), aufgeklärt werden. Ein Patient, der eine kopieneutrale STRC Variation und keine pathogenen Kopienzahlvariationen besaß, zeigte eine compound heterozygote Mutation [c.2303_2313+1del12 (p.G768Vfs*77) und c.5125A>G (p.T1709A)] in STRC. Es wurde gezeigt, daß die Beurteilung von STRC als Hörstörungsgen bisher unterschätzt wurde. Zusätzlich wird ein Patient beschrieben, der keine pathogenen Kopienzahlvariationen aufwies, aber das einzige Familienmitglied mit einer Schwerhörigkeit und einer paternalen segregierten Translokation t(10;15)(q26.13;q21.1) war. Vierundzwanzig Patienten ohne Chromosomenstörungen und der oben beschriebene Patient mit einer USH2A heterozygoten Deletion wurden mit einem Next Generation Sequencing Panel bestehend aus entweder 80 oder 129 für das Hören relevanter Gene untersucht. Der Patient mit einer USH2A heterozygoten Deletion zeigte eine zweite Mutation in diesem Gen [c.2276G>T (p.C759F)]. Diese compound heterozygote Mutation ist die wahrscheinlichste Ursache für die Schwerhörigkeit des Patienten. Neun Mutationen in Genen, die zu einem autosomal dominanten Hörverlust führen [ACTG1 (DFNA20/26); CCDC50 (DFNA44); EYA4 (DFNA10); GRHL2 (DFNA28); MYH14 (DFNA4A); MYO6 (DFNA22); TCF21], sowie zwei MYO1A (DFNA48) Mutationen und Mutationen in vier weiteren Genen, verantwortlich für autosomal rezessive Schwerhörigkeit [GJB2 (DFNB1A); MYO7A (DFNB2); MYO15A (DFNB3) und USH2A], konnten identifiziert werden. Neun normal hörende Kontrollen waren ebenfalls in diese Studie einbezogen worden. Durch einen Vergleich der Kontrollen mit den Patienten konnte eine statistische Signifikanz erreicht werden, die einen Überschuss an Mutationen bei der Patientengruppe gegenüber der Kontrollgruppe aufzeigte. Die Familie mit einer GRHL2 c.1258-1G>A Mutation ist die erst zweite Familie weltweit, die mit einer Mutation in diesem Gen publiziert worden ist. Dies unterstützt die initiale Behauptung, dass dieses Gen für eine DFNA28 Schwerhörigkeit verantwortlich ist. Die Audiogrammanalyse von fünf der betroffenen Familienmitglieder lässt eine voranschreitende Natur der DFNA28 Hörschädigung erkennen. Eine jährliche Verschlechterung der Hörschwelle bei jedem der fünf Familienmitglieder konnte eine Regressionsanalyse anhand von Audiogrammen, die über eine Anzahl von Jahren zur Verfügung standen, vorhersagen.

Die Maus mit progressiver motorischer Neuropathie (PMN) ist ein Modell für eine vererbte motorische Neuropathie mit progressiver Neurodegeneration. Die Degeneration der Axone geht mit homozygoten Mutationen des TBCE- Gens einher, das für das Tubulin-Chaperon-E- Protein kodiert. TBCE ist für die korrekte Dimerisierung von Alpha- und Beta-Tubulin verantwortlich. Auffallend ist, dass die PMN-Maus nach dem normalen Beginn des Hörens auch einen progressiven Hörverlust entwickelt, der durch die Degeneration des Hörnervs und den Verlust der äußeren Haarzellen (OHC) gekennzeichnet ist. Die Entwicklung dieser neuronalen und cochleären Pathologie ist Wirkung von peg-IGF-1 auf das auditorische System durch Behandlung ab dem 15. postnatalen Tag (p15). Die histologische Analyse ergab positive Auswirkungen auf die OHC-Synapsen der medialen olivocochleären (MOC) neuronalen Fasern und eine kurzfristige Abschwächung des OHC-Verlustes. Peg-IGF-1 war in der Lage, die Desorganisation der OHC-Synapsen bedingt wiederherzustellen und die Bereitstellung von cholinerger Acetyltransferase in den Präsynapsen aufrechtzuerhalten. Zur Beurteilung der auditorischen Funktion wurden frequenzspezifische Hirnstammreaktionen und otoakustische Emissionen mit Verzerrungsprodukten bei Tieren mit p21 und p28 aufgezeichnet. Trotz der positiven Auswirkungen auf die MOC-Fasern und die OHC konnte jedoch keine Wiederherstellung des Hörvermögens erreicht werden. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die synaptische Pathologie der efferenten MOC-Fasern in PMN-Mäusen eine besondere Form der "efferenten auditorischen Neuropathie" darstellt. Peg-IGF-1 zeigte eine otoprotektive Wirkung, indem es die Degeneration von OHCs und efferenten Synapsen verhinderte. Es sind jedoch verstärkte Anstrengungen zur Optimierung der Behandlung erforderlich, um nachweisbare Verbesserungen der Hörleistung zu erzielen. / The progressive motor neuropathy (PMN) mouse is a model of an inherited motor neuropathy disease with progressive neurodegeneration. Axon degeneration associates with homozygous mutations of the TBCE gene encoding the tubulin chaperone E protein. TBCE is responsible for the correct dimerization of alpha and beta-tubulin. Strikingly, the PMN mouse also develops a progressive hearing loss after normal hearing onset, characterized by degeneration of the auditory nerve and outer hair cell (OHC) loss. However, the development of this neuronal and cochlear pathology is not fully understood yet. Previous studies with pegylated insulin-like growth factor 1 (peg-IGF-1) treatment in this mouse model have been shown to expand lifespan, weight, muscle strength, and motor coordination. Accordingly, peg-IGF-1 was evaluated for an otoprotective effect. We investigated the effect of peg-IGF-1 on the auditory system by treatment starting at postnatal day 15 (p15). Histological analysis revealed positive effects on OHC synapses of medial olivocochlear (MOC) neuronal fibers and a short-term attenuation of OHC loss. Peg-IGF-1 was able to conditionally restore the disorganization of OHC synapses and maintain the provision of cholinergic acetyltransferase in presynapses. To assess auditory function, frequency-specific auditory brainstem responses and distortion product otoacoustic emissions were recorded in animals on p21 and p28. However, despite the positive effect on MOC fibers and OHC, no restoration of hearing could be achieved. The present work demonstrates that the synaptic pathology of efferent MOC fibers in PMN mice represents a particular form of “efferent auditory neuropathy.” Peg-IGF-1 showed an otoprotective effect by preventing the degeneration of OHCs and efferent synapses. However, enhanced efforts are needed to optimize the treatment to obtain detectable improvements in hearing performances.

Der subjektive Tinnitus ist ein Symptom unterschiedlicher Ursachen. Trotz vielversprechender Ansätze und deutlicher Fortschritte beim Verständnis der Pathophysiologie konnte sich bislang keine einheitliche Therapie durchsetzen. Es gibt ein Vielzahl von Therapieansätzen, deren klinische Wirksamkeit häufig nicht ausreichend untersucht sind. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, eine Bilanz zur Anwendung des modifizierten antiphlogistisch-rheologischen Stennert-Schemas und des Infusionsschemas mit Procain bei der Behandlung des subjektiven Tinnitus (mit oder ohne begleitende Hörminderung) zu ziehen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgte deshalb eine retrospektive Auswertung von 281 Patienten, die im Zeitraum vom 01.01.1997 bis 14.12.2000 an der Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde der Universität Würzburg behandelt wurden. In einem zweitem Schritt wurden das modifizierte antiphlogistisch-rheologische Infusionsschema nach Stennert und das Infusionsschema mit Procain gegenüber einem Placebo (NaCl-Infusionen) im Rahmen einer prospektiven Studie untersucht. Dabei handelte es sich um die erste prospektive, randomisierte Doppelblindstudie zum Tinnitus, die verschiedene Infusionsschemata gegenüber einer Placebomedikation untersuchte. In der prospektiven Untersuchung lagen Ergebnisse von 34 Patienten vor, die in der Zeit vom 05.08.1999 bis 20.07.2002 behandelt wurden. Im retrospektiven Kollektiv zeigte sich bei der Behandlung akuter Ohrgeräusche mit dem modifizierten Stennert-Schema bei 45 (21%) der 216 Patienten eine Vollremission und bei 58% (n=125) der Fälle verringerte sich die Tinnituslautheit. In der Procain-Therapiegruppe wurde bei 60% (n=15) der 25 Patienten im retrospektiven Untersuchungsteil eine Abnahme der Tinnituslautheit beobachtet (Vollremission bei 4%; n=1). Bei 40 Patienten der retrospektiven Untersuchung mit chronischem Tinnitus konnte mit dem modifizierten Stennert-Schema bei 50% (n=16) und mit Procaininfusionen bei 63% (n=5) der Patienten eine Verringerung der Tinnituslautheit erzielt werden. Dabei sistierte bei 6% (n=2) der Patienten aus der mod. Stennert-Therapiegruppe das Ohrgeräusch komplett. Die Patienten im retrospektiven Kollektiv mit einer Hörminderung zeigten nach der Therapie mit dem mod. Stennert-Schema eine durchschnittliche Hörerho-lung von 18,7 dB. Bei 29% (n=26) dieser Patienten erholte sich das Hörvermö-gen vollständig und 44% (n=40) hatten eine Teilerholung. In der Procain-Therapiegruppe konnte bei Patienten mit einer Hörminderung eine Besserung in 71% der Fälle (n=5) registriert werden, eine Restitutio ad Integrum wurde nicht beobachtet. Das Hörvermögen erholte sich in dieser Therapiegruppe im Durchschnitt um 20,0 dB. 42 Patienten des retrospektiven Kollektivs, die initial mit dem mod. Stennert-Schema therapiert wurden, unterzogen sich einer Anschlussbehandlung mit Procain. Bei 45% (n=19) der Patienten verringerte sich das Ohrgeräusch, ein Sistieren des Tinnitus trat dabei nicht auf. Auf das Therapieergebnis hatte die Zeitspanne zwischen Symptom- und Therapiebeginn einen hochsignifikanten Einfluss (p=0,00002). Je eher mit der Infusionstherapie begonnen wurde, desto günstiger war die Prognose. Die besten Therapieergebnisse zeigten sich bei Latenzzeiten von weniger als 24 Stunden. Lagen zwischen Symptom- und Therapiebeginn über 28 Tage, zeigten sich Behandlungsergebnisse wie bei einem chronischen Tinnitus. Alio loco vorbehandelte Patienten zeigten schlechtere Therapieergebnisse als Patienten ohne vorherige Therapie (p=0,00003). Bei Patienten mit einem Tinnitusrezidiv lag der Anteil an Vollremissionen deutlich unter dem erstmalig erkrankter Patienten. Dies war statistisch jedoch nicht signifikant. Keinen Ein-fluss auf die Prognose hatten hingegen das Alter und Geschlecht der Patienten. Im prospektiven Untersuchungsteil konnte durch die Infusionstherapie mit dem mod. Stennert-Schema bei 57% (n=8) der 34 Patienten eine Restitutio ad Integrum und bei 43% (n=6) der Fälle eine Teilremission des Tinnitus erzielt werden. In der Procain-Therapiegruppe zeigten 50% (n=4) der Patienten eine Vollremission und 25% (n=2) der Fälle eine Teilremission. In der Kontrollgruppe mit NaCl kam es nur bei 16% (n=2) der Fälle zu einer Vollremission und bei 42% (n=5) der Patienten zu einer Teilremission des Tinnitus. Auch die Veränderung des WHF-Scores konnte die besseren Ergebnisse in der mod. Stennert-Therapiegruppe (Besserung von 15,8 Gra-den) und in der Procain-Therapiegruppe (Besserung von 14,5) darlegen. In der NaCl-Therapiegruppe fand sich nur eine Besserung um 9,8 Grade. 15 Patienten der prospektiven Untersuchung hatten einen Tinnitus und gleichzeitig eine akute Hörminderung. Nach der Infusionstherapie mit dem mod. Stennert-Schema verbesserte sich das Hörvermögen im Durchschnitt um 22,0 dB. In der Procain-Therapiegruppe ergab sich eine durchschnittliche Hörverbesserung um 22,8 dB, und in der NaCl-Therapiegruppe zeigte sich eine Verbesserung des Hörvermögens um 15,4 dB. Die Infusionstherapie mit dem modifizierten antiphlogistisch-rheologischen Stennert-Schemas und dem Infusionsschemas mit Procain waren gut verträg-lich. Nebenwirkungen, die einen Abbruch der Behandlung erfordert hätten, traten nicht auf. Die hier vorgestellten Therapieergebnisse zeigen deutlich, dass das modifizierte antiphlogistisch-rheologische Infusionsschema nach Stennert eine gute Wirksamkeit bei der Behandlung von Ohrgeräuschen hat. Dabei ist diese Wirkung einem Placebo deutlich überlegen. Das Infusionsschema mit Procain stellt eine zusätzliche Therapieoption bei chronischem Tinnitus, sowie als Anschlußbehandlung nach erfolgter Behandlung mit dem modifizierten Stennert-Schema dar. / Subjective tinnitus is a symptom having various causes. In spite of promising approaches and significant progress in the understanding of pathophysiology, no therapy has been able to achieve uniform acceptance. There are many therapeutic approaches, whose clinical effectiveness often have not been sufficiently investigated. The aim of this project was therefore to draw conclusions for the use of the modified antiphlogistic-rheologic Stennert scheme and the infusion scheme using Procain for the treatment of subjective tinnitus (with or without accompanying hearing deficits). Within the scope of the present work, there has been a retrospective evaluation of 281 patients who were treated in the period from 1 January 1997 to 14 December 2000 in the ENT clinics of the University of Würzburg, Germany. In a second step, the modified antiphlogistic-rheologic infusion scheme (according to Stennert) and the infusion scheme using Procain were investigated in comparison to a placebo (NaCl infusions) in the scope of a prospective study. This was the first prospective, randomized double-blind study of tinnitus to investigate different infusion schemes versus a placebo medication. For the prospective investigation, results from 34 patients who were treated in the period from 5 August 1999 to 20 July 2002 were available. The retrospective collection showed a complete remission in 45 (21%) of the 216 patients for treatment of acute tinnitus with the modified Stennert scheme, and in 58% (n=125) of the cases the tinnitus volume was reduced. In the Procain therapy group, a reduction in the tinnitus volume was observed for 60% (n=25) of the 25 patients in the retrospectively investigated section (complete remission for 4%; n=1). For the 40 patients with chronic tinnitus in the retrospective investigation, a reduction in the tinnitus volume was achieved in 50% (n=16) with the modified Stennert scheme, and in 63% (n=5) with Procain infusions. The tinnitus ceased completely for 6% (n=2) of the patients in the modified Stennert group. The patients with hearing deficits in the retrospective collection exhibited an average of 18.7 dB in recovered hearing ability after therapy with the modified Stennert scheme. In 29% (n=26) of these patients, the hearing ability recovered completely, and 44% (n=40) had a partial recovery. In the Procain therapy group, a recovery could be observed in 71% (n=5) of the cases with patients having hearing deficits; a restitutio ad integrum (complete recovery) was not observed. The hearing ability recovered by an average of 20.0 dB in this therapy group. 42 patients in the retrospective collection who were initially treated with the modified Stennert scheme subsequently underwent a treatment with Procain. In 45% (n=19) of the patients the tinnitus decreased, a ceasing of the tinnitus did not occur. The period of time between the onset of symptoms and therapy had a highly significant influence (p=0.00002) on the results of the therapy. As much as the infusion therapy could be started earlier, so was the prognosis improved. The best therapy results occurred with latency periods less than 24 hours. If more than 28 days passed between onset of symptoms and the start of therapy, treatments exhibited results just as for a chronic tinnitus. Patients who had undergone alio loco pre-treatment exhibited worse therapy results than patients without previous treatment (p=0.00003). In patients with a tinnitus relapse, the percentage of complete remissions was significantly lower than for patients with first-time illnesses, although this was statistically insignificant. The age and gender of the patients had no influence on prognoses. In the prospective section of the investigation, a restitutio ad integrum (complete recovery) could be achieved in 57% (n=8) of the 34 patients with the infusion therapy using the modified Stennert scheme, and a partial tinnitus remission in 43% (n=6) of the cases. In the Procain therapy group, 50% (n=4) of the patients exhibited a complete remission, and 25% (n=2) of the cases showed a partial remission. In the control group with NaCl, a complete remission was exhibited in only 16% (n=2) of the cases, and 42% (n=5) of the patients showed a partial tinnitus remission. The improved results were also demonstrated by the alteration of WHF scores in the modified Stennert scheme (improvement of 15.8 degrees) and in the Procain therapy group (improvement of 14.5 degrees). In the NaCl therapy group the improvement was only 9.8 degrees. 15 patients from the prospective investigation had simultaneously tinnitus and an acute hearing deficiency. After infusion therapy with the modified Stennert scheme, the hearing ability was improved by an average of 22.0 dB. In the Procain therapy group, there was an average hearing ability improvement of 22.8 dB, and the NaCl therapy group exhibited an improvement in hearing ability of 15.4 dB. The infusion therapy with the modified antiphlogistic-rheological Stennert scheme and the infusion schemes using Procain were well tolerated. Side effects that would have required a cessation of treatment did not occur. The therapy results presented here clearly show that the modified antiphlogistic-rheological Stennert infusion scheme has good effectiveness for the treatment of tinnitus, and the effect is clearly superior that of a placebo. The infusion scheme using Procain represents an additional therapy option for chronic tinnitus, as well as for subsequent therapy after therapy using the modified Stennert scheme.

Hintergrund: Der Morbus Menière beeinträchtigt durch seine charakteristischen Symptome die Lebensqualität der Betroffenen nachhaltig und in vielfältiger Weise. Nach erfolglosen konservativ-medikamentösen Maßnahmen verbleibt als Lebensqualität-verbessernde Therapie neben der transtympanalen Gentamicinapplikation nur die chirurgische Intervention. Patienten und Methoden: Im Zeitraum von 1989 bis 2001 wurden 151 Patienten mit Morbus Menière saccotomiert. 56.3% waren männlich und 43.7% weiblich. Das mittlere Alter lag bei 48.4 Jahre. Bei 76% der Patienten war der Ersteingriff erfolgreich. 32 Patienten (21.2%) benötigten nach der Saccotomie eine Saccusrevision und bei 4 Patienten erfolgte nach der Saccotomie/Resaccotomie eine transtemporale bzw. translabyrinthäre Neurektomie. Ergebnisse: Bei 69% der erstoperierten Patienten besserten sich Dauer, Schwere und Frequenz der Schwindelanfälle dauerhaft, wobei ein Drittel aller Patienten vollkommen beschwerdefrei wurde. Die mittlere Nachbeobachtungszeit betrug 85.3 Monate. Bei 11 Patienten traten intra-/postoperative Komplikationen nach Saccotomie auf. Bei 4 Patienten (2,7%) kam es zu einer Duraverletzung und bei 3 Patienten (2%) zu einer Eröffnung des Bogenganges mit anschließender Ertaubung. Eine Verletzung des N. facialis trat in keinem Fall auf. Insgesamt ertaubten 7 Patienten (4.6%) nach Saccotomie, wobei in allen Fällen präoperativ eine pancochleäre Schwerhörigkeit von 60–70 dB bestand. Schlussfolgerung: Auch im Vergleich zu publizierten Ergebnissen nach transtympanaler Gentamicintherapie bleiben differenzierte chirurgische Konzepte zentrale Therapiepfeiler in der Behandlung des Morbus Menière, die bei Versagen konservativer Möglichkeiten komplikationsarm eingesetzt werden können. / Background: Among the typical symptoms in Menière’s disease, attacks of vertigo, hearing loss, tinnitus and fullness of the ear, vertigo is the most molesting symptom patients complain about. If conservative treatment failed to reduce the severity and frequency of vertigo attacks, surgical treatment is beside transtympanic gentamicin application the only effort to improve quality of life. Patients and methods: 151 patients, who underwent endolymphatic sac surgery at the ENT-Department of the University of Würzburg, were analysed retrospectively by records and questionnaire. 43.7% were females and 56.3% males. The age was between 18 and 80 years on average 48.4 years. 32 patients (21.2%) underwent endolymphatic sac revision surgery after having an asymptomatic period up to 2 years after first surgery. Results: Duration, severity and frequency of vertigo were controlled permanently in 75% of the patients by endolymphatic sac surgery, 80% of them were completely and permanently free of any symptoms. The mean follow-up period comprised 7 years. 7 patients (4.6%) deafened after surgery; all of them had a preoperative pancochlear hearing loss of 60-70 dB. Other relevant complications didn’t occur. Conclusion: Compared to the results of transtympanic gentamicin application with rates of deafness up to 25 to 40 % endolymphatic sac surgery is a safe and effective treatment of Menière’s disease and should be taken into account, when conservative treatment failed.

Tinnitus, die Wahrnehmung eines Phantomgeräuschs, geht in den meisten Fällen mit Hörverlust einher. Es ist jedoch unbekannt, wie Hörverlust zu Tinnitus führen könnte. In Tierversuchen wurde gezeigt, dass Verhaltensanzeichen für Tinnitus nach Hörverlust mit erhöhten spontanen Feuerraten von Neuronen im zentralen auditorischen System korreliert sind. Zunächst untersuchen wir ob sich bei lärmbedingtem Hörverlust die Audiogramme von Patienten mit und ohne Tinnitus unterscheiden. Im Vergleich zu Patienten ohne Tinnitus haben Tinnituspatienten im Mittel weniger Hörverlust, einen steileren Abfall des Audiogramms, und die Audiogrammkante befindet sich bei höheren Frequenzen. Mit einem theoretischen Modell zeigen wir, wie tinnitusartige Hyperaktivität durch eine Stabilisierung der mittleren Feuerrate von Neuronen im zentralen Hörsystem mittels homöostatischer Plastizität entstehen kann: verringerte Aktivität von Hörnervfasern nach Hörverlust wird kompensiert durch eine Erhöhung der neuronalen Verstärkung. Dies stabilisiert die mittlere Rate, kann jedoch zu einer Erhöhung der spontanen Feuerraten führen, die dann von Art und Stärke der cochlearen Schädigung abhängen. Wir testen das Modell, indem wir es auf die Audiogramme von Patienten mit tonalem Tinnitus und Lärmschwerhörigkeit anwenden. Für jedes Audiogramm sagen wir mit dem Modell Veränderungen in der Spontanaktivität von auditorischen Neuronen vorher. Das resultierende Hyperaktivitätsmuster hat typischerweise eine deutliche Spitze, die mit einem steilen Abfall des Audiogramms einhergeht. Wenn solch eine Spitze als Grundlage für einen tonalen Tinnitus interpretiert wird, dann sagt das Modell Tinnitusfrequenzen nahe den empfundenen Tinnitustonhöhen vorher. Unser Modell stellt also eine plausible Hypothese, wie Hörverlust zu Tinnitus führen könnte, dar. Basierend auf dem Modell zeigen wir außerdem wie Hyperaktivität und somit eventuell auch Tinnitus, durch zusätzliche akustische Stimulation reduziert werden könnte. / Tinnitus is a phantom auditory sensation that is associated with hearing loss, but how hearing loss can lead to tinnitus has remained unclear. In animals, hearing loss through cochlear damage can lead to behavioral signs of tinnitus and can increase the spontaneous firing rates of central auditory neurons. To study the relation between hearing loss and tinnitus, we first analyze audiometric differences between patients with hearing loss and tinnitus and patients with hearing loss but without tinnitus. We find that tinnitus patients have on average less hearing loss, a steeper slope of the audiogram, and the audiogram edge is located at higher frequencies compared to patients without tinnitus. We then derive a computational model that demonstrates how tinnitus-related hyperactivity could arise as a consequence of a stabilization of the mean firing rates of central auditory neurons through homeostatic plasticity: decreased auditory nerve activity after hearing loss is counteracted through an increase of the neuronal response gain. This restores the mean rate, but can also lead to increased spontaneous firing rates, which depend on the type and degree of cochlear damage. Finally, we test the ability of our model to predict tinnitus pitch by applying it to audiograms from patients with noise-induced hearing loss and tone-like tinnitus. Given an audiogram, the model is used to predict changes in the spontaneous firing rates of central auditory neurons. The resulting hyperactivity pattern typically exhibits a distinct peak that is associated with a steep drop in the audiogram. If such a peak is interpreted as the basis for a tone-like tinnitus sensation, the model predicts a tinnitus frequency that is close to the patient''s tinnitus pitch. Thus, our model presents a plausible hypothesis of how hearing loss could lead to tinnitus. Based on this model, we also show how hyperactivity, and possibly also tinnitus, could be alleviated through additional acoustic stimulation.

Objective: To evaluate the long-term safety and performance of four different vibroplasty couplers (round window, oval window, CliP and Bell coupler) in combination with an active middle ear implant. Methods: This was a multicentre, prospective, long-term study including 5 German hospitals. Thirty adult subjects suffering from conductive or mixed hearing loss were initially enrolled for the study, 24 of these were included in the final analysis with up to 36 months of postsurgical follow-up data. Bone conduction and air conduction were measured pre- and postoperatively to evaluate safety. Postoperative aided sound field thresholds and Freiburger monosyllable word recognition scores were compared to unaided pre-implantation results to confirm performance. Additional speech tests compared postoperative unaided with aided results. To determine patient satisfaction, an established quality-of-life questionnaire developed for conventional hearing aid usage was administered to all subjects. Results: Mean postoperative bone conduction thresholds remained stable throughout the whole study period. Mean functional gain for all couplers investigated was 38.5 ± 11.4 dB HL (12 months) and 38.8 ± 12.5 dB HL (36 months). Mean word recognition scores at 65 dB SPL increased from 2.9% in the unaided by 64.2% to 67.1% in the aided situation. The mean postoperative speech reception in quiet (or 50% understanding of words in sentences) shows a speech intelligibility improvement at 36 months of 17.8 ± 12.4 dB SPL over the unaided condition. The signal-to-noise ratio (SNR) improved by 5.9 ± 7.2 dB SNR over the unaided condition. High subjective device satisfaction was reflected by the International Inventory for Hearing Aids scored very positively. Conclusion: A significant improvement was seen with all couplers, and audiological performance did not significantly differ between 12 and 36 months after surgery.

Although the Vibrant Soundbridge is one of the most frequently used active middle ear implants, data regarding how middle ear ventilation disorders may affect the transmission behavior of its floating mass transducer are still insufficient. Studies involving coupling the floating mass transducer to the stapes head are particularly lacking. This temporal bone study evaluated the influence of simulated middle ear ventilation disorders on the middle ear transfer function in the reconstructed middle ear. The middle ear transfer function was measured using Laser Doppler Vibrometry after vibroplasty onto the stapes head, with or without tympanic membrane reconstruction. Middle ear ventilation disorders were simulated through changes in static pressure via the external ear channel with a maximum pressure of þ3 kPa. Slice thickness of tympanic membrane reconstruction material was measured using micro-CT. When the reconstructed ossicular chain and the reconstructed tympanic membrane were mechanically excited by the floating mass transducer under conditions of ambient static pressure, the transmission behavior was found to be independent of the type of tissue used. Increase in static pressure up to þ3 kPa caused maximum low frequency transmission loss of 15 dB when elastic grafts were used and 5 dB when stiff tissue was inserted. At high frequencies, measured loss of up to 5 dB was relatively independent of the tissue stiffness. Increase in static pressure led to displacement of the tissues towards the vestibulum and caused stiffening, especially of the annular ligament. Stiffening-induced transmission losses were mainly found at low frequencies and could not be compensated by the floating mass transducer in this range. Above 1300 Hz, the continuous force spectrum of the actuator sufficiently protected against loss of amplitude. To minimize postoperative transmission loss due to persisting ventilation disorders, choosing a very stiff tympanic membrane reconstruction material seems to be appropriate.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis V 1 Einleitung 1 1.1 Einführung 1 1.2 Operationen zur Hörverbesserung 2 1.3 Mittelohrimplantate 6 1.4 Belüftungsstörungen des Mittelohres 12 1.5 Fragestellungen, Forschungshypothesen und Zielstellung der Arbeit 18 2 Material und Methoden 20 2.1 Laserdopplervibrometrische Messungen am Felsenbeinpräparat 20 2.2 Untersuchung der Trommelfellersatzmaterialien mittels optischer Messverfahren 3 Ergebnisse 42 3.1 Ermittelung der Trommelfellersatzmaterialdicken und -steifigkeiten mittels optischer Messverfahren 42 3.2 Messung der Mittelohrübertragungsfunktion am Felsenbeinpräparat 62 4 Diskussion 104 4.1 Bestimmung der Trommelfellersatzmaterialdicken und -steifigkeiten mittels optischer Messverfahren 104 4.2 Messung der Mittelohrübertragungsfunktion am Felsenbeinpräparat 110 4.3 Ausblick und Konsequenzen der Untersuchungen zur Paukenminderbelüftung auf die Vibroplastik und die Tympanoplastik Typ III 131 4.4 Funktionelles Hörergebnis nach Implantation einer VSB beim Vorliegen einer Schallleitungsschwerhörigkeit oder kombinierten Schwerhörigkeit 133 4.5 Schlussfolgerung 134

In der vorliegenden Arbeit sind physiologische und anatomische Auswirkungen einer Lärmexposition auf subcortikale Strukturen des zentralen auditorischen Systems zu unterschiedlichen Zeitpunkten posttraumatisch untersucht worden. Dabei sollte zwischen akuten (TTS-Gruppe) und langfristigen Effekten (PTS-Gruppe) unterschieden werden. Normalhörende Mäuse wurden für 3 Stunden mit einem Bandrauschen (5-20 kHz) bei 115 dB SPL beschallt und mittels Hirnstammaudiometrie der Hörverlust bestimmt. In der TTS- und der PTS-Gruppe lag im Vergleich zur Kontrolle eine signifikante Hörschwellenverschiebung mit einem höheren Hörverlust in der TTS-Gruppe vor. Zur Untersuchung zentraler Veränderungen wurden neuronale Spontanaktivitäten mittels Einzelzellableitungen im Hirnschnitt ermittelt. Weiterhin sind histologisch die Zelldichten in den Versuchsgruppen bestimmt worden. Außerdem wurde ein manganverstärktes MRT durchgeführt, um die calciumabhängige Aktivität darzustellen. Die untersuchten auditorischen Strukturen waren der Nucleus cochlearis (CN), der inferiore Colliculus (IC) und der mediale Kniehöckers (MGB). Die Ergebnisse zeigen, dass es einen Unterschied in den akuten und langfristigen Auswirkungen einer Lärmexposition gibt. In der TTS-Gruppe sind ausschließlich die Kerngebiete des CN im Hirnstamm betroffen, was auf direkte Einwirkungen der Lärmexposition hindeutet und akute toxische Exzitation im Gewebe auslösen kann. In der PTS-Gruppe treten physiologische und anatomische Veränderung in höheren Strukturen der Hörbahn auf. Dabei kann es sich sowohl um späte direkte Lärmauswirkungen als auch um plastische Veränderungen handeln, die durch die lärminduzierte Deprivation ausgelöst wurden. Einerseits kommt es zu einem dramatischen Zellverlust in den untersuchten Gebieten. Zum anderen steigt die calciumabhängige Aktivität in einigen Strukturen stark an. Dies kann sowohl durch veränderte neuronale Aktivitätsmuster, aber auch durch plastische und neurodegenerative Prozesse bedingt sein. / In the present study, noise-induced physiological and anatomical changes in subcortical structures of the central auditory system were investigated at different posttraumatic stages. Thus, it should be distinguished between acute (TTS group) and long-term (PTS group) effects of noise damage. Normal hearing mice were exposed to a band noise (5-20 kHz) for 3 hours at 115 dB SPL. Auditory brainstem responses were measured to determine the produced hearing loss. A significant threshold shift was detectable in the TTS as well as in the PTS group. This effect was greater in TTS animals. To investigate central changes, neuronal spontaneous activities were recorded from single units in brain slices. Further, cell densities were determined by histological techniques. In addition, calcium dependent activity was measured using manganese enhanced MRI. Investigations were carried out in central auditory structures of the cochlear nucleus (CN), the inferior colliculus (IC) and the medial geniculate body (MGB). The results demonstrate a difference in acute and long-term effects of noise exposure. In the TTS group, only the CN in the brainstem was affected, indicating a direct noise impact leading to acute excitotoxicity. In the PTS group, physiological and anatomical changes could also be observed in higher structures of the auditory pathway. The effects can be related to long-lasting noise damage as well as neural plasticity caused by deprivation of auditory input. The results show a dramatic cell loss within the investigated structures. Further, there is an increase in calcium dependent activity in several auditory brain regions which can be caused by changes in neuronal activity patterns, neuroplasticity and neurodegenerative processes.