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Abbildung 1
n SRT Laserspot in der Calceinfärbung 200 µm Spotgröße, quadratische Faser, 1,7 µs Pulse, 100 Hz, 300 ms Bestrahlungsdauer.
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Abbildung 2
n Titration der SRT Laserherde in der Peripherie der murinen Retina
A) Fundusbild. Es wurde mit absteigender Energie von links nach rechts gelasert. Der letzte sofort funduskopisch sichtbare Herd wurde als Schwelle definiert, die Behand
lungsenergie wurde dann um 70 % reduziert.
B) Angiographie derselben Titration.
C) OCT derselben Titration.
Die therapeutischen Laserherde zeigten weder funduskopisch, noch angiographisch noch in der OCT neuroretinale Schäden.
demnach für einen Einsatz im Bereich der Makula infrage.
Bei beiden Verfahren ist aufgrund der intraindi-viduell variierenden Pigmentierung des Fundus und abweichender Lichttransmission der opti-schen Medien des Auges die Bestimmung der richtigen Dosis kritisch. Für eine möglichst exakte Dosierung ohne Über- oder Untereffekte wurden in Kooperation mit dem Medizinischen Laserzen-trum Lübeck GmbH automatische Verfahren ent-wickelt, die bei der SRT das Entstehen von Mikro-blasen im RPE als Feedback detektieren [13] und bei einer thermischen Stimulation des RPE die Temperatur in Echtzeit messen können [14, 15].
Im Rahmen des Verbundprojekts »Innovative Imaging and Intervention in early AMD« (I3) wur-den der Einfluss der SRT und der NRT auf zell-biologische Prozesse und auf AMD-typische Ver-änderungen, insbesondere die Dicke der BrM, in unserem Labor analysiert. An porcinen Organ-kulturen konnten wir erwartungsgemäß nachwei-sen, dass die SRT RPE-Zellen zerstört (Abb. 1) und die NRT zu keinem RPE-Zellschaden führt. Nach dem lokalisierten Zelluntergang regeneriert das RPE durch Migration und Proliferation.
Sowohl SRT als auch NRT führen zur vermehrten Expression von Matrix Metalloproteinasen (MMP) und Pigment Epithelium Derived Growth Factor (PEDF), sowie zur verminderten Expression von Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF). Trans
forming Growth Factor (TGF) b wird nicht in seiner Expression beeinflusst. Hieraus schlussfolgern wir die Hypothese, dass:
SRT und NRT RPE-Zellen zur Sekretion von MMPs anregen, welche potentiell die verdickte BrM re-strukturieren können. Die Laserverfahren führen nicht zu einer Narbenreaktion mit fibrotischem Umbau der Extrazellulärmatrix. Das anti-angioge-ne Zytokinmilieu hemmt die Bildung von Neovas-kularisationen.
Diese Hypothese wurde in einem nächsten Schritt anhand zweier AMD-Mausmodelle überprüft. In einem Modell der Hyperlipid-/Hyperlipoproteinä-mie (ApolipoproteinE [ApoE] knock-out) und in einem Modell mangelnder antioxidativer Mecha-nismen (Nuclear Factor erythroid-derived 2 -like 2 [NRF2] knock-out) sind zahlreiche AMD-typische Veränderungen nachweisbar [16, 17], insbeson-dere eine pathologische Verdickung der BrM in der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM).
Jeweils ein randomisiertes Auge von Versuchs-tieren beider AMD-Mausmodelle in unterschied-lichen Altersgruppen wurde mit SRT oder NRT behandelt, wobei das Partnerauge als Kontrolle diente. Die individuelle nicht-schädigende Ener-gie-/Leistungsschwelle der Lasertherapie wurde in der Netzhautperipherie titriert (Abb. 2).
Abbildung 3
n Links: TEM der BrM im Kontrollauge. Man beachte die Ablagerung in der äußeren kollagenen Schicht
Rechts: TEM der BrM des gelaserten Auges derselben Maus 2
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Anschließend wurden durchschnittlich je 90 Laser-herde gleichmäßig über den papillenzentrierten Fundus verteilt. Einen Monat nach einmaliger Behandlung konnten wir sowohl für die SRT, als auch für die NRT eine Verdünnung der BrM im be-handelten Auge verglichen mit dem unbehandel-ten Partnerauge in der TEM nachweisen (Abb. 3).
Eine Verdünnung der BrM durch schonende retina-le Laserverfahren, wahrscheinlich durch die In-duktion von MMPs, könnte zu einer Verbesserung des Metabolismus und Gasaustauschs über die BrM führen und möglicherweise die pathologi-schen Prozesse der AMD inhibieren. Ein anti-an-giogenes Zytokinmilieu könnte zusätzlich die Pro-gression zur exsudativen AMD hemmen. Die hier dargestellten experimentellen Pilotprojekt-Daten zeigen eine mögliche Behandlungs- oder gar Prä-ventionsmaßnahme für die frühe Form der AMD auf, welche mehrere im Rahmen der AMD patho-logisch veränderte Systeme gleichzeitig modifi-ziert. Der Einfluss auf inflammatorische- sowie auf Lipidstoffwechselprozesse im Rahmen der AMD wird weiter evaluiert.
Es lässt sich schlussfolgern, dass schonende reti-nale Lasertherapien, wie SRT und NRT, eine poten-tielle Behandlungs- oder Präventionsmaßnahme für die trockene AMD darstellen.
l i t e r at u r
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Dr. Jan Tode ist Wissenschaftler und Facharzt für Augenheilkunde an der Klinik für Ophthal
mologie am Universitätsklinikum Schleswig
Holstein Campus Kiel. Nach seiner Schulaus
bildung in Plön studierte er Medizin an der ChristianAlbrechtsUniversität zu Kiel (CAU).
Studienbegleitend begann er als wissen
schaftlicher Mitarbeiter am Physiologischen Institut der CAU im Labor von Prof. Dr. Wilfrid Jänig. Er promovierte 2012 zum Thema »Cha
rakteristika regenerierender Muskelafferenzen nach Nervendurchtrennung des Nervus gas
trocnemiussoleus und Kreuzanastomose an den Nervus suralis«. Von 2011 bis 2016 absol
vierte Dr. Tode seine Facharztausbildung. Er übernahm 2013 die Leitung des tierexperimen
tellen Labors der Klinik für Ophthalmologie in enger Zusammenarbeit mit Dr. Elisabeth Richert, Prof. Dr. Johann Roider und Prof. Dr.
Alexa Klettner. Sein wissenschaftlicher Schwer
punkt liegt auf der translationalen Erforschung neuer therapeutischer Ansätze zur Behand
lung der Uveitis insbesondere Interleukin
6Modifikatoren, sowie neuer Ansätze zur Be
handlung der AMD vor allem schonende Laserverfahren. Dr. Tode ist Prüfarzt mehrerer klinischer Studien mit retinologischem Schwer
punkt zur Implementierung neuer Laserverfah
ren in den Menschen sowie zur Erforschung subretinaler Netzhautprothesen.
Dr. Jan Tode
Klinik für Ophthalmologie UK S-H, Campus Kiel Arnold-Heller-Straße 3 24105 Kiel
Telefon: 0431 500-24387 Telefax: 0431 500-24204 E-Mail: Jan.Tode@uksh.de
K O n ta K t
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werden um das Überleben von retinalen Nerven-zellen zu sichern, wäre ein denkbarer therapeu-tischer Weg.
Beim PEDF handelt es sich um ein 50 kD großes Glykoprotein, das neben einer angioinhibitori-schen, anti-inflammatoriangioinhibitori-schen, Vasopermeabiltät-hemmenden auch eine neuroprotektive bzw. neu-rotrophe Wirkung besitzt. PEDF ist im Plasma in relativ hohen Konzentrationen nachweisbar, ist aber auch in verschiedenen Teilen des Gehirns und in anderen nicht-neuronalen Geweben nachweis-bar. PEDF wird im Auge vor allem vom retinalen Pigmentepithel und von den Müller´schen Glia-zellen sezerniert. PEDF fungiert bei der pro-liferativen diabetischen Retinopathie und der neovaskulären Form der altersbedingten Makula-degeneration als Gegenspieler zum VEGF, welches die Ausbildung neuer Gefäße fördert. Hierbei scheint das Gleichgewicht zwischen PEDF und VEGF zugunsten des VEGFs verschoben zu sein, so dass sich neue prä- und subretinale Gefäße bilden können. Eigene Untersuchungen zum Thema haben gezeigt, dass PEDF bei Hypoxie hochreguliert wird, möglicherweise um das Über-leben retinaler Neurone zu unterstützen [15]. Die neuroprotektiven Eigenschaften von PEDF konn-ten bereits in verschiedenen Modellen nachge-wiesen werden. Dabei handelte es sich um I schämie-Reperfusions-Insulte, Glutamat-vermit-telte Zytotoxizität, eine durch Licht vermitGlutamat-vermit-telte Netzhautschädigung und oxidativen Zellstress [16 – 19]. Durch seine dualen anti-neovaskulären und neuroprotektiven Eigenschaften scheint PEDF ein ideales Signalmolekül zur Behandlung neuro-degenerativer Prozesse in der Netzhaut zu sein [20, 21].
Mit unseren bisher durchgeführten Experimenten konnten wir die neuroprotektive Wirksamkeit von MGC und PEDF auf das Überleben retinaler Gang-lienzellen (RGC) in vitro nachweisen, und zeigen, dass hierfür intrazellulär unter anderen der NF-κB- und der STAT3-Signalweg aktiviert werden.
Hierzu haben wir ein Co-Kultur-System, bestehend aus primären mittels Immunopanning aus Mäusen Der Untergang retinaler Nervenzellen ist eine
schwerwiegende Komplikation bei verschiedenen Augenkrankheiten [1]. Das klassische Beispiel für eine Augenerkrankung, bei der es im Verlaufe zu einem Untergang retinaler Nervenzellen kommt, sind die Glaukome [2]. Aber auch im Rahmen einer ischämischen Retinopathie nach retinalen Gefäß-verschlussprozessen oder bei einer diabetischen Retinopathie kann es infolge einer nicht ausrei-chenden Perfusion der Netzhaut zum Absterben von Nervenzellen kommen. Da es sich bei den retinalen Ganglienzellneuronen um postmito-tische Zellen handelt, kann ein Verlust nicht kompensiert werden. Ein Verlust von retinalen Ganglienzellen kann zu einer Abnahme des Visus, einer Entstehung von Gesichtsfelddefekten und schließlich zur Erblindung eines Auges führen.
Mehrere im Auge physiologischerweise freige-setzte Botenstoffe sind für das Überleben retinaler Ganglienzellen bereits unter normalen physiologi-schen Gegebenheiten von großer Wichtigkeit. Zu diesen Signalmolekülen gehören unter anderem BDNF (brain-derived neurotrophic factor), NGF (nerve growth factor), CNTF (ciliary neurotrophic factor), VEGF (vascular endothelial growth factor), IGF-1 (insulin-like growth factor-1) und PEDF (pig-ment epithelium-derived factor) [3 – 9]. Bei der diabetischen Retinopathie kann es durch eine verminderte Konzentration einer oder mehrerer dieser neuroprotektiv wirksamen Signalmoleküle zu einem Verlust retinaler Nervenzellen kommen [10]. Es ist bereits bekannt, dass Müller´sche Gliazellen (MGC) in der Netzhaut PEDF, VEGF, BDNF, CNTF und andere Faktoren produzieren und dadurch das Überleben retinaler Nervenzellen aktiv unterstützen [11 – 14]. Eine intravitreale In-jektion, In-vivo-Gentransfer oder Anregung bereits vorhandener retinaler Zellen zur Sekretion neuro-protektiv wirksamer Faktoren könnten durch eine Steigerung der intravitrealen und intraretinalen Konzentrationen einer oder mehrerer dieser Fakto-ren effektiv zur Behandlung retinaler neurodege-nerativer Erkrankungen eingesetzt werden. Auch eine direkte Beeinflussung intrazellulärer Signal-wege, welche durch neuroprotektive Signalmole-küle aktiviert oder auf andere Weise beeinflusst
p r i v. - d O z . d r . m e d . J a n d a r i u s u n t e r l a u f t, p r O f. d r . r e r . n at. w O l f r a m e i c h l e r