Das Innenohr galt lange Zeit als immunprivilegiertes Organ, was der Blut-Labyrinth-Schranke und dem Fehlen klassischer Lymphabflusswege zugeschrieben wurde. In den vergangenen Jahrzehnten wurden zunehmend Wechselwirkungen zwischen dem Innenohr und dem Immunsystem untersucht. Im Jahr 2020 veröffentlichte das HNO-Forschungslabor der Charité als erstes weltweit die Entdeckung residenter Mastzellen in der Cochlea von Nagetieren. Die Funktion dieser Mastzellen blieb jedoch unbekannt. Somit erschließt das Ziel dieser Arbeit eine umfassende Untersuchung der Cochlea-Mastzellen im Kontext von physiologischen und pathologischen Prozessen der Cochlea. In der vorliegenden Arbeit wurden explantierte Cochleae, die von p3-p5 alten C57BL/6-Mäusen seziert wurden, als Modell verwendet, um die Rolle von Mastzellen in der Cisplatin-induzierten Ototoxizität zu untersuchen. So konnte beobachtet werden, dass nach der Zugabe von Cisplatin (15 µM) die Cochlea-Mastzellen in den Explantaten degranulierten, was mit fluoreszenzmarkiertem Avidin sichtbar gemacht wurde. Der Mastzellstabilisator Cromoglicinsäure (5 µM und 25 µM) verhinderte die Degranulation der Mastzellen und den Haarzellverlust. Darüber hinaus modulierte Cisplatin (15 µM) das Expressionsverhalten des Histamin-Rezeptors 1 (H1) und 3 (H3) auf mRNA-Ebene, was zu einer Hochregulierung als auch Herunterregulierung der Rezeptorexpression im Corti-Organ, der Lateralwand und dem Modiolus führte. Zusätzlich bewirkte die Zugabe des H1- und H3-Agonisten sowie des H3-Antagonisten eine Reduktion der intakten Haarzellen. Unter Zuhilfenahme eines Mastzell-Defizienten Mausmodells (C57BL/6-Cap3-Cre; Mcl-1) wurden die Funktionen von cochleären Mastzellen untersucht. In heterozygoten und homozygoten Mäusen wurde eine auffallend reduzierte Dichte an Spiral Ganglion Neuronen nachgewiesen. Zudem konnte gezeigt werden, dass eine Vielzahl innerer Haarzellen nicht durch Typ I Spiral Ganglion Neurone innerviert wurden, da sie ersichtlich kürzer erschienen als in den Wildtyp-Tieren. Auch konnte eine fehlerhafte neuronale Führung der Typ II Spiral Ganglion Neuronen beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützt die Vorstellung, dass in der Cochlea residente Mastzellen durch Induktion der Mastzelldegranulation und Modulation der H1- und H3-Expression zur Cisplatin-vermittelten Ototoxizität beitragen. Darüber hinaus scheint die Anwesenheit von Mastzellen erforderlich für die ordnungsgemäße Innervation der äußeren und inneren Haarzellen in sich noch entwickelnden murinen Cochlea zu sein. Die Erkenntnisse in dieser Arbeit sollen eine Grundlage für die Aufdeckung neuer Interaktionen zwischen den residenten Immunzellen und der Cochlea-Physiologie schaffen.
The inner ear was long considered an immune-privileged organ, attributed to the blood-labyrinth barrier and the lack of lymphatic drainage pathways. In the past few decades, interactions between the inner ear and the immune system have increasingly been studied. In 2020, the ENT-Research Laboratory of the Charité was the first in the world to publish the discovery of resident mast cells in the cochlea of rodents. However, the function of mast cells in the inner ear remains unknown. Thus, this work aimed to investigate the function of cochlear-mast cells in the context of physiological and pathological processes of the cochlea. In the present study, explanted murine cochleae dissected from p3 – p5 C57BL/6 mice were used as a model to investigate the role of mast cells in cisplatin-induced ototoxicity. Upon addition of cisplatin (15 µM) to the explants, cochlear mast cells degranulated, which was visualized using fluorescently labeled avidin. The mast cell-stabilizer sodium cromoglycate (5 µM and 25 µM) prevented mast cell degranulation and auditory hair cell death. Furthermore, cisplatin (15 µM) modulated the expression of histamine receptors 1 (H1) and 3 (H3) on the mRNA level, leading to down- and upregulation of H1 and H3 in the organ of Corti, lateral wall and modiolus of the cochlea. The addition of H1- and H3 agonists as well as the H3 antagonist to the cochlear explants led to reduced intact hair cells. Lastly, the function of cochlear mast cells was examined in the mast cell-deficient pups (C57BL/6-Cap3-Cre; Mcl-1). Strikingly reduced density of spiral ganglion neurons was demonstrated in heterozygous and homozygous mice. In addition, a large number of inner hair cells were not innervated by type I spiral ganglion neurons, which were present in the cochlea but were shorter than in the wild-type animals. Finally, incorrect neural guidance of type II spiral ganglion neurons could also be observed. Presented research supports the notion about cochlear resident mast cells contributing to the cisplatin-mediated ototoxicity via induction of mast cell degranulation and modulation of H1 and H3 expression. In addition, the presence of mast cells in the developing murine cochlea seems to be required for the development of proper innervation of the outer and inner hair cells. The novel findings of the presented research are expected to create a base for uncovering new interactions between the resident immune cells and cochlear physiology.
