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Ungefähr 1 -3 Lebendgeborene von 1000 sind von einer Hörstörung betroffen, wovon etwa 60% der Fälle genetisch bedingt sind und in der Mehrzahl einem autosomal rezessiven Erbgang unterliegen. Die Ursachen dieser, zumeist das Innenohr betreffenden, Schallempfindungsstörungen sind äußerst heterogen. Rund 50 Gene konnten bisher mit angeborener, nicht-syndromaler Schallempfindungsschwerhörigkeit in kausalen Zusammenhang gebracht werden, mit GJB2 als dem bislang bedeutendsten, das für bis zu 50% aller Fälle verantwortlich ist. Die Identifizierung weiterer Hörstörungsgene und deren Charakterisierung war Gegenstand dieser Arbeit. Dafür wurden Positionsklonierungsverfahren einerseits und Patienten-screenings andererseits, angewandt. Wir fanden eine homozygote, reziproke Translokation 46,XY,t(10;11),t(10;11) bei einem Patienten mit kongenitaler Schallempfindungsschwerhörigkeit. Beide Eltern und vier weitere Geschwister waren heterozygote Träger der Translokation. Nach der Einengung der Bruchpunktregionen durch Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) von spezifischen BAC-Klonen, konnte der exakte Bruchpunkt mittels Vektor-Ligation der Fusionsfragmente und anschließender Sequenzierung bestimmt werden. PDZD7 ist ein PDZ-Domänen-kodierendes Gen auf Chromosom 10, das durch die Translokation beim Patienten zerrissen ist. PDZD7 ist ein Paralog zu den PDZDomänen enthaltenden Genen Harmonin und Whirlin. Mutationen in beiden Genen können kongenitale nicht-syndromale Taubheit und das Usher-Syndrom verursachen, eine Erkrankung mit Taub- und Blindheit. Funktionelle Protein-Protein Interaktionsstudien und Genexpressionsmessungen konnten zeigen, dass PDZD7 mit den beiden Usher-Proteinen interagiert und im menschlichen Innenohr exprimiert wird. Diese Daten unterstützen eine starke Evidenz für PDZD7 als syndromales und nicht-syndromales Hörstörungsgen. Weiterhin wurden durch Screenings eines Hörstörungspatientenkollektives (n=534) genetische und epigentische, möglicherweise pathogene Mechanismen charakterisiert. Diese Screenings wurden für PDZD7, CX30, CX30.3, CX43 (Exomsequenzierung); OTOF, KCNE1 (SNP-Typisierung); del(chr13:19,837,344- 19,968,698) (Deletionsscreening) und GJB2 (Promotermethylierung) durchgeführt.
Eine unerkannte oder unbehandelte Hörstörung im Säuglings- und Kindesalter kann weitreichende Konsequenzen mit negativer Auswirkung auf die Sprachentwicklung und das soziale Verhalten haben. Zusätzlich zu den bereits etablierten Diagnose- und Therapiemaßnahmen von Hörstörungen wird daran geforscht, zu entscheiden, ob die Untersuchung und Förderung der vorsprachlichen Vokalisationen bei hörgeschädigten Säuglingen als ergänzende Methode, insbesondere bei der individualisierten Betreuung, eingesetzt werden könnte. Aufgrund der noch mangelnden Kenntnisse über die Auswirkungen einer Hörschädigung auf die Sprachentwicklung von Säuglingen in den vorkanonischen Phasen, sollte in der vorliegenden Arbeit erstmalig die Frage beantwortet werden, ob Unterschiede in den rhythmischen Eigenschaften von Komfortvokalisationen zwischen Säuglingen mit einer hochgradigen Hörschädigung und gesunden Säuglingen bestehen.
Die Arbeit ist als Teilprojekt einer übergeordneten Kohortenstudie aus einer Kooperation zwischen der HNO-Klinik der Universität Würzburg und dem ZVES (Zentrum für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörungen) entstanden. Im Rahmen der Stufe 2 des Neugeborenenhörscreenings erfolgten Lautaufnahmen von Komfortvokalisationen.
Die Kontrollgruppe der vorliegenden Arbeit besteht aus 16 hörgesunden Säuglingen und die Patientengruppe aus 8 hochgradig sensorineural hörgeschädigten Säuglingen (Schallempfindungsstörung nach WHO-Grad 3) im Alter zwischen 65 und 145 Tagen. Zur temporalen Analyse wurden die Vokalisations- und Pausenlänge, zur rhythmischen Analyse die Inter-Onset-Intervalle und der normierte paarweise Variabilitätsindex (nPVI) berechnet.
Es konnten zahlreiche signifikante Unterschiede zwischen der Kontroll- und Patientengruppe gefunden werden: Bis zu einem Alter von 121 Tagen sind die Komfortvokalisationen der hörgesunden Säuglinge länger als die der Hörgeschädigten. Die Zwischenpausenlängen bzw. Inter-Onset-Intervalle der Kontrollgruppe übertreffen bis zu einem Zeitpunkt von 98 bzw. 103 Tagen die der Patientengruppe, während sich dieses Verhältnis ab einem Alter von 99 bzw. 104 Tagen umkehrt. Der mittlere nPVI der Kontrollgruppe ist kleiner als der nPVI der Patientgruppe.
Aufgrund der hier angeführten Ergebnisse ist zu vermuten, dass die Sprachentwicklung bereits in den Phasen vor dem Auftreten des kanonischen Babbelns auf ein funktionierendes Hörsystem angewiesen ist. Die hörgesunden Säuglinge entwickeln bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt die Fähigkeit zur zeitlichen Feinabstimmung von Vokalisationen und Pausen auf den Sprechrhythmus einer Bezugsperson. Es wird postuliert, dass eine fehlende auditive Rückkopplung zu einer Entwicklungsverzögerung führt, die bereits im Alter von 2 bis 5 Monaten bei der Auswertung temporaler und rhythmischer Parameter messbar ist.
Laut des aktuellen Reports der Weltgesundheitsorganisation sind ca. 466 Millionen Menschen weltweit von einer Hörstörung (HS) betroffen. Durch die enorme Heterogenität und die klinische Variabilität, die diese Erkrankung ausmacht, und viele bisher nicht mit HS assoziierte Gene, bleibt ein großer Teil der erblich bedingten HS in vielen Familien unaufgeklärt. Die Entwicklung moderner Techniken, wie die Next-Generation Sequenzierung (NGS) und der Fortschritt bei der Untersuchung von Modellorganismen trugen jedoch in den letzten Jahren immens dazu bei, neue Gene zu identifizieren, die innerhalb des auditorischen Signalwegs oder damit assoziierten Strukturen beteiligt sind. Die vorliegende Arbeit umfasst Ergebnisse dreier Veröffentlichungen, in denen iranische und pakistanische Familien und eine deutsche Familie mit erblich bedingter HS untersucht und neue, krankheitsverursachende Varianten identifiziert und funktionell charakterisiert wurden. Im ersten Abschnitt konnten zwei neue rezessive Varianten im CDC14A-Gen als krankheitsverursachend identifiziert werden, die zu einem potentiellen Funktionsverlust des kodierten Proteins in einer iranischen und einer pakistanischen Familie führen. Mit Hilfe einer funktionellen Charakterisierung auf RNA-Ebene (Spleiß-Assay und RT-qPCR) konnte der Funktionsverlust beider Varianten bestätigt werden. Der zweite Abschnitt umfasst eine deutsche Familie mit sieben von einer HS betroffenen Familienmitgliedern, in der eine heterozygote missense Variante in MYO3A identifiziert wurde. In der vorliegenden Arbeit konnte somit die erste autosomal dominante Variante in einer europäischen Familie mit einer bilingualen, sensorineuralen Hochtonschwerhörigkeit beschrieben werden und der dominante Charakter von MYO3A bestätigt werden. Im dritten Abschnitt konnten die krankheitsverursachenden Varianten in 13 Familien aus einer Kohorte mit 21 pakistanischen Familien mit einer syndromalen und nicht-syndromalen HS ausfindig gemacht werden. Hierbei wurden sowohl bekannte, als auch bisher nicht beschriebene Varianten detektiert. Die Aufklärungsrate innerhalb dieser Kohorte betrug 61,9% und es konnte somit das Spektrum syndromaler und nicht-syndromaler HS erweitert werden. Der letzte Abschnitt dieser Arbeit beschreibt eine iranische Familie mit einer milden HS und milden Intelligenzminderung, in der eine homozygote missense Variante im Kandidatengen DBN1 ausfindig gemacht wurde. Um die Funktion und die Auswirkungen eines potentiellen Verlusts des codierten Proteins Drebrin zu untersuchen, wurden immunhistochemische Färbungen und auditorische Messungen an Dbn1 Knockout (KO)-Mäusen durchgeführt. Hierbei konnte eine Expression innerhalb der Nervenfasern, die innere Haarzellen innervieren, nachgewiesen werden. Eine leicht verlängerte Latenz für die ABR-Welle IV in KO-Mäusen im Vergleich zum Wildtyp ergab den Hinweis auf einen Defekt innerhalb des zentralen auditorischen Signalwegs, der möglicherweise mit einer Sprachverarbeitungsstörung im Menschen korreliert.
In der vorliegenden Arbeit wurden spontane Lautäußerungen (Komfortlaute) von normalhörenden Säuglingen und Säuglinge mit einer hochgradig sensorineuralen Hörstörung untersucht. Dabei handelte es sich um Teilnehmer und Teilnehmerinnen einer Kohortenstudie, die gemeinsam vom Comprehensive Hearing Center (CHC) und dem Zentrum für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörung (ZVES) durchgeführt wurde. Ziel der Arbeit war es die einfachsten Vokalisationstypen aus dem Komfortlautrepertoire zu analysieren, um der Frage nachzugehen, ob es bereits bei rein phonatorisch erzeugten Vokalisationen Unterschiede zwischen den Säuglingen beider Gruppen geben könnte.
In der Stichprobe von 8 sensorineural hörgestörten und 18 normalhörenden Säuglingen und insgesamt 1236 Vokanten fanden sich statistisch signifikante Unterschiede in der Melodiekontur. Die normalhörenden Säuglinge wiesen einen signifikant höheren Anteil an komplexen Melodiestrukturen im Vergleich zu den hochgradig hörgeschädigten Säuglingen auf. Keine inhaltlich bedeutsamen Unterschiede fanden sich in der Vokalisationslänge der Vokanten. Allerdings zeigte eine einfache rhythmische Analyse doppelbögiger Vokanten in beiden Gruppen, dass die fehlende auditorische Erfahrung in der hörgestörten Gruppe zu einer von dem Rhythmus der normalhörenden Säuglinge geäußerten Vokanten abwich. Insgesamt hat die vorliegende Untersuchung gezeigt, dass es bereits in einem sehr frühen Alter und bei sehr einfachen Lautäußerungen zu Unterschieden in Vokalisationseigenschaften kommt.