Medizin für die Ohrschnecke

Fast jeder fünfte Deutsche leidet an Hörstörungen. Bei akuten Hörverlusten setzen Ärzte vor allem Infusionen ein, von denen nur wenig im Innenohr ankommt. Forscher simulieren den Pharmatransport an der Cochlea und beseitigen so Unsicherheiten bei lokalen Anwendungen.

Der Saal tobt, als der Sänger auf der Bühne seine Zugabe gibt. Doch was den Menschen mitreißt, gefällt dem Ohr meist weniger gut: Oft beschwert es sich anschließend mit einem ständigen Fiepen. Mediziner versuchen, Schädigungen des Innenohrs mit intravenösen Infusionen beizukommen. Studien zeigen jedoch, dass nur sehr hohe Dosen zu einem messbaren Wirkstoffspiegel im Innenohr führen, die wiederum unerwünschte Nebenwirkungen begünstigen. Forscher versuchen daher, den Wirkstoff direkt in das Ohr zu leiten. Doch weiß bisher niemand so recht, welche Menge im Innenohr ankommt und wie er sich dort verteilt. Ist es besser, den Wirkstoff zu spritzen oder langsam über einen Katheder in das Ohr zu träufeln? Zwar gibt es ausreichend Tierversuche, doch lassen sich die Ergebnisse auf das menschliche Ohr nur schwer übertragen, denn Volumen und Oberfläche unterschiedlich großer Innenohren sind nicht proportional zueinander.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern sind mit Medizinern der Universitätsklinik Tübingen diesen Fragen nun dicht auf der Spur. „Mithilfe des Programmpakets ANSYS konnten wir gemeinsam das erste dreidimensionale Modell der Innenohrschnecke – der Cochlea – erstellen“, freut sich Stefan Plontke, Projektleiter an der HNO-Klinik. „Mit ihm können wir sagen, wie sich ein Medikament im Innenohr eines Patienten ausbreitet und wie die Verteilung von der Geschwindigkeit der Medikamentapplikation abhängt.“ Die Forscher hoffen, dieses Modell im Rahmen von Zulassungsverfahren für Medikamente im Innenohr zu etablieren und so Tierversuche reduzieren zu können. Noch ist das Modell vereinfacht; als Vorlage diente den Forschern ein Meerschweinchenohr, das dem des Menschen recht ähnlich ist. In einem weiteren Schritt wollen sie jedoch ein noch realistischeres Modell erstellen, das auf tomographischen Daten basiert.

Zudem tüfteln die Wissenschaftler an einem eindimensionalen Modell: Es soll ihnen die Stoffübergangskoeffizienten verraten, die Verteilung des Medikaments in den verschiedenen Bereichen der Ohrschnecke. „Die Koeffizienten in drei Dimensionen genau ermitteln zu wollen, würde zu lange dauern“, erklärt Norbert Siedow, Projektleiter am Fraunhofer ITWM. „Sehr vereinfacht kann man sagen, dass wir so lange verschiedene Werte für den Übergangskoeffizienten ausprobieren, bis das Modell mit den Messungen übereinstimmt.“ Mathematisch heißt dies: systematische numerische Parameteridentifikation.

Ansprechpartner:

Dr. Norbert Siedow, Telefon: 0631/205-4126, Fax: -4139, siedow@itwm.fraunhofer.de
Dr. med. Stefan Plontke, Telefon: 07071/298-8088, Fax: 07071/293311, Stefan.Plontke@uni-tuebingen.de