Herstellung von künstlichem Mukus und Einfluss auf die Phonation in exzidierten Schweinekehlköpfen

Hintergrund: Die Konsistenz von Mukus wird von Krankheiten wie ektodermaler Dysplasie oder Mukoviszidose beeinflusst. Begleiterscheinungen können Heiserkeit und Stimmprobleme sein. In ersten Ex-vivo-Studien wurde bereits der Einfluss von künstlichem Mukus auf die Schwingungscharakteristika der Stimmlippen festgestellt. Allerdings konnte eine realistische Viskeoelastizität aufgrund fehlender Daten nicht nachgebildet werden. Eine kürzlich veröffentlichte Studie über die rheologischen Eigenschaften von humanem, laryngealem Mukus ermöglicht nun die Herstellung eines künstlichen Mukus mit physiologischer Viskoelastizität. Somit kann der Einfluss von Mukus auf das Schwingungsverhalten der Stimmlippen untersucht werden. Hierfür eignen sich Ex-vivo-Messungen mit exzidierten Tierkehlköpfen. Diese sind messtechnisch gut zugänglich und lassen systematische Messreihen unter kontrollierten Bedingungen zu. Die Reproduzierbarkeit der Versuche ist zusätzlich durch eine automatisierte Versuchsdurchführung und Datenerfassung gegeben. Des Weiteren kann durch Manipulation der Stimmlippenstellung der Einfluss des Mukus auf den Glottisschluss oder die Symmetrie der Stimmlippen untersucht werden.Material und Methoden: Die Rheologie verschiedener Gele wurde mittels Particle Tracking Microrheology sowie konventioneller Scherrheologie untersucht und mit der Viskoelastizität von humanem, laryngealen Mukus verglichen. Es wurden vier verschiedene synthetische Mukusgele hergestellt und deren Einfluss auf die Oszillation der Stimmlippen mittels Highspeed-Videoaufnahmen, Druck- und Akustikmessungen an je sechs exzidierten Schweinekehlköpfen quantifiziert.Ergebnisse: Xanthan überzeugte hinsichtlich seiner Gelbildungseigenschaften und Viskoelastizität gegenüber Polyacrylsäure und Hydroxyethylcellulose, um humanen laryngealen Mukus nachzubilden. Ex-vivo-Experimente wurden erfolgreich mit vier Xanthangelen unterschiedlicher Konsistenz durchgeführt, um die Diversität von humanem laryngealem Mukus abzubilden und deren Einfluss zu untersuchen. Die Auswertung der Messdaten erfolgt mit der hausintern entwickelten Software Glottis Analysis Tools (GAT) und wird Erkenntnisse über die Effekte der Gele auf die Bewegungscharakteristik der Stimmlippen (Glottisschluss, Symmetrie, Periodizität) sowie akustische Parameter liefern.Diskussion: Xanthangele wurden hinsichtlich ihrer Viskoelastizität als künstlicher Mukusersatz für Ex-vivo-Experimente identifiziert. Dies ermöglichte reproduzierbare Experimente zur Feststellung des Einflusses von Mukus auf die Phonation. Da Xanthan in Arzneimitteln und Medizinprodukten als Hilfsstoff eingesetzt wird und als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen ist, wäre eine Verwendung in Mukus-Ersatzpräparaten denkbar.Fazit: Die Entwicklung eines künstlichen Mukus für Ex-vivo-Experimente ermöglicht Untersuchungen zur Wirkung von Mukus auf die Phonation und fördert die Weiterentwicklung und klinische Anwendung von Mukus-Ersatzpräparaten, wodurch eine evidenzbasierte Diagnostik und Therapie von Stimmkrankheiten unterstützt wird