O R I G I N A L I E N / V A R I A
O p h t h a l m o l o g e (1993) 9 0 : 6 6 - 7 2 © S p r i n g e r - V e r l a g 1993
Immunzytochemische u n d
ultrastrukturelle U n t e r s u c h u n g e n am m e n s c h l i c h e n Skleralsporn
C h a r a k t e r i s i e r u n g e i n e r k o n t r a k t i l e n Z e l l p o p u l a t i o n *
E. T a m m
1, C . F l ü g e l
1, R H . Stefani
2und J . W R o h e n
11
Anatomisches Institut der Universität Erlangen-Ntimberg
1
Universitats-Augenklinik München Zusammenfassung
Die durch Cholinergika hervorge- rufene Kontraktion des Ziliarmus- kels führt zu einer Bewegung des Skleralsporns und zu einer Entfal- tung des Trabekelwerks. Der Wir- kungsmechanismus des Adrenalins, das ebenfalls eine Steigerung der Fazilität des Kammerwasserabflus- ses bewirkt, ist ungeklärt. Es wird jedoch angenommen, daß dieser Ef- fekt nicht durch den Ziliarmuskel
vermittelt wird. Wir untersuchten den Skleralsporn von 37 mensch- lichen Augen (Alter 17-87 Jahre) an Tangentialschnittserien immun- zytochemisch und elektronenmi- kroskopisch. Dabei zeigte sich, daß die Ziliarmuskelzellen nicht den Sporn durchdringen, sondern an seinem hinteren Bereich über ela- stische Sehnen befestigt sind. Inner- halb des Sporns findet sich eine Population von zirkulär verlaufen- den Zellen. Diese Zellen formieren sich nicht zu Bündeln, sondern sind locker angeordnet. Sie bilden lange zytoplasmatische Fortsätze aus, die durch Maculae adhaerentes und Nexus verbunden sind. Diese Skle- ralspornzellen zeigen eine intensive Färbung für glattmuskel-spezi- fisches-oi-Isoaktin und -myosin.
Elektronenmikroskopisch enthal- ten die Zellen zahlreiche Aktinfila- mente, unterscheiden sich aber sonst deutlich von den Zellen des Ziliarmuskels. So haben sie z.B.
keine vollständige Basalmembran.
Die Skeralspornzellen bilden seh- nenartige Verbindungen mit den elastischen Fasern des Sporns, die mit den elastischen Fasern des Tra- bekelwerks verbunden sind. Auch im hohen Alter sind die Skieral- spornzellen in unveränderter Dichte nachweisbar, zeigen aber ultra- strukturell vermehrt rauhes endo- plasmatisches Retikulum und Gol- gi-Systeme. In der Umgebung der Skieralspornzellen finden sich Ner- venendigungen, die u. a. kleine (30- 60 nm) granuläre Vesikel enthal- ten, wie sie für adrenerge Nerven
typisch sind. Somit handelt es sich bei den Skieralspornzellen vermutlich um teilweise adrenerg innervierte Myo- fibroblasten: Die Kontraktion dieser
Zellen könnte zur Wirkung von Adre- nalin auf den Kammerwasserabfluß beitragen.
Schlüsselwörter
Skleralsporn Myofibroblast Im- munzytochemie - Ultrastruktur - G l a t t m u s k u l ä r e s oc-Aktin
Es ist allgemein bekannt, d a ß eine, z. B. durch die Gabe von Choliner- gika ausgelöste Ziliarmuskelkontrak- tion zu einer Senkung des Abfluß- widerstands im Trabekelwerk führt.
Der menschliche Ziliarmuskel ist über kollagene und elastische Sehnen am Skleralsporn und am Trabekel- werk befestigt [32, 34-36]. W ä h r e n d der Kontraktion kommt es zu einer Verlagerung des Skleralsporns nach hinten und innen [5, 11, 34] und da- durch zu einer Vergrößerung der A b - flußwege innerhalb des kribrösen Trabekelwerks direkt unter der In- nenwand des Schlemm-Kanals [21].
Tatsächlich beeinflußt Pilokarpin
* V o r t r a g gehalten a u f der 89. Tagung der Deutschen O p h t h a l m o l o g i s c h e n Gesell- schaft in L e i p z i g
nach der experimentellen A b l ö s u n g des Ziliarmuskels von seinem Ansatz am Skleralsporn und am Trabekel- werk nicht mehr den Abflußwider- stand [17].
Interessanterweise fanden Kauf- man u. Bäräny [18], d a ß Adrenalin hingegen, auch nach der vollständi- gen Abtrennung des Ziliarmuskels von seinem Ansatz, den Abflußwider- stand noch beeinflußen kann. Der Wirkungsmechanismus des Adrena- lins in diesem Bereich ist jedoch unge- klärt. A u s Untersuchungen am K a m - merwinkel des Rinderauges wissen wir, d a ß bei dieser Spezies myofibro- blastenähnliche Zellen, die das für kontraktile Zellen spezifische glatt- muskuläre oc-Aktin enthalten, im Be- reich des Abflußgewebes vorkommen [7]. Physiologische Untersuchungen von Lepple-Wienhues et al. [20] ha- ben ergeben, d a ß diese Zellen tatsäch- lich kontraktile Eigenschaften haben.
U m der Frage nachzugehen, ob auch in der Umgebung des menschlichen Abflußgewebes kontraktile Zellen lo- kalisiert sind, die über eine vom Z i - liarmuskel unabhängige Kontraktion den Abflußwiderstand beeinflußen können, haben wir den Skleralsporn und den vorderen Ansatz des Ziliar- muskels menschlicher Augen unter- sucht.
Dabei charakterisierten wir eine
bisher nicht beschriebene Population
von kontraktilen Zellen innerhalb des
Skleralsporns, die sich immunzyto-
chemisch und ultrastrukturell vom
Ziliarmuskel unterscheidet. Diese
Abb. 1. E l e k l r o n c n m i k i ' o s k o p i s c h c r Tangentialschnitt d u r c h den Skleralsporn eines 18jährigen M e n s c h e n . D i e l ä n g l i c h e n Skleralspornzellen (SZ) sind stark verzweigt. Ihr Z y t o - p l a s m a ist weitgehend a u s g e f ü l l t mit A k t i n f i l a m c n t c n (Stern). In unmittelbarer N ä h e der Skleralspornzellen verlaufen zahlreiche elastische Fasern (Pfeilköpfe), die sehnenartige Ver- bindungen (Pfeile) mit den S p o r n z c l l e n eingehen. Vergr. 7400:1
A b b . 2. Immunzytochemische F ä r b u n g des K a m m e r w i n k e l s eines 7 4 j ä h r i g e n Menschen (sa- gittate S c h n i t t f ü h r u n g ) mit A n t i k ö r p e r n gegen g l a t t m u s k u l ä r e s oc-Aktin. E i n e starke F ä r - bung ist i m Bereich des Z i l i a r m u s k e l s zu sehen (ZM), aber a u c h die Skleralspornzellen (Pfeile) f ä r b e n sich intensiv positiv. VK V o r d e r k a m m e r . TW T r a b e k c l w e r k . SK S c h l e m m - K a n a l . Vergr. 150: 1
A b b . 3. Immunzytochemische F ä r b u n g des K a m m e r w i n k e l s des gleichen Spenders wie in A b b . 2 (tangentiale S c h n i t t l u h r u n g ) mit A n t i k ö r p e r n gegen g l a t t m u s k u l ä r e s a - A k t i n . Die M u s k e l b ü n d e l der l o n g i t u d i n a l e n Z i l i a r m u s k e l p o r t i o n (ZM). die am S p o r n ansetzen, sind positiv g e f ä r b t . Innerhalb des Sporns (S) sind die Skeralspornzellen positiv g e f ä r b t , die im Gegensatz zu den Z i l i a r m u s k e l z e l l c n z i r k u l ä r orientiert sind und im Sporn ein dichtes N e t z - werk ausbilden. TW Trabekelwerk, Vergr. 260:1
Zellen haben Ähnlichkeiten mit kon- traktilen Myofibroblasten und bilden sehnige Verbindungen mit dem elasti- schen Fasersystem des Skleralsporns, das mit den elastischen Fasern des Trabekelwerks verbunden ist. Die Kontraktion dieser Skleralspornzel-
len könnte somit den Abflußwider- stand des Trabekelwerks beeinflußen.
Material und Methode
Untersucht wurden die A u g e n von 12 nor- malen Spendern (Lebensalter 1 7 - 8 7 Jahre)
sowie 25 A u g e n ( 1 8 - 5 4 Jahre), die wegen eines malignen M e l a n o m s der A d e r h a u t enukleiert worden waren. Bei keinem der Spender lagen anamnestisch oder k l i n i s c h H i n w e i s e für eine E r k r a n k u n g des vorderen Augenabschnitts vor. Bei keinem der T u - moraugen war der vordere A b s c h n i t t d u r c h den T u m o r infiltriert.
D e r vordere A b s c h n i t t der Spender- augen wurde in Quadranten unterteilt. V o n jedem Quadranten wurden 2 - 3 m m breite S t ü c k c h e n in sagittaler R i c h t u n g abge- trennt, die Z i l i a r k ö r p e r , K a m m e r w i n k e l und angrenzende Sklera enthielten. E i n Teil des M a t e r i a l s wurde in flüssigem Stickstoff tief- gefroren, ein anderer Teil in einer P a r a - f o r m a l d e h y d - L y s i n - P e r i o d a t - L ö s u n g ( P L P ) [26] fixiert und in Paraffin eingebettet. G e - frierschnitte (10 um) und Paraffinschnitte (5 (.im) wurden sowohl in meridionaler als auch tangentialer Orientierung (als Schnitt- serie durch den gesamten K a m m e r w i n k e l ) angefertigt. Diese Schnitte wurden entweder mit einer kombinierten F ä r b u n g nach Wei- gert u. G o l d n e r [38] gefärbt oder für die Im- munzytochemie verwendet.
Weitere Sektoren wurden für die elek- t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e U n t e r s u c h u n g in der L ö s u n g nach Ito u. K a r n o v s k y [15] fixiert.
Dieses M a t e r i a l wurde mit 1% O s m i u m t e - t r o x i d nachfixiert und in ü b l i c h e r Weise in E p o n eingebettet. Sagittal u n d tangential orientierte D ü n n s c h n i t t e wurden mit B l e i z i - trat und Uranylazetat kontrastiert und an einem Zeiss ( E M 902) E l e k t r o n e n m i k r o s k o p ausgewertet.
D i e imunzytochemische U n t e r s u c h u n g erfolgte an Gefrier- oder Paraffinschnitten, die mit m o n o k l o n a l e n A n t i k ö r p e r n gegen glattmuskclspezifisches a - A k t i n ( K l o n 1 A 4 [41], S i g m a . 1 : 150) sowie mit p o l y k l o n a l e n A n t i k ö r p e r n gegen skelett- und glattmusku- l ä r e s M y o s i n (Sigma, 1 :5) und mit an F l u o - reszein gekoppelten s e k u n d ä r e n A n t i k ö r - pern gefärbt w o r d e n waren [7, 44. 45].
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A b b . 4. E l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e r Tangentialschnitt d u r c h den S k l e r a l s p o r n eines 18jährigen Menschen. D i e sehnenartige V e r b i n d u n g einer Skleralspornzelle (SZ) mit einer elastischen Faser (E) ist dargestellt. D i e Spornzelle bildet eine Invagination aus. in die die elastische Faser einstrahlt. Dabei n ä h e r t sich das q u e r g e b ä n d e r t e H ü l l m a t e r i a l der Faser unmittelbar der Z e l l m e m b r a n an (Pfeile), die in diesem Bereich elektronendichte ..dense b a n d s " ausbildet. A n diese heften sich die i n t r a z e l l u l ä r e n A k t i n f i l a m e n t e an (Sterne) und setzen die Verlaufsrichtung der elastischen Fasern fort. Z u d e m zeigt die Z e l l m e m b r a n zahl- reiche K a v e o l a e (Pfeilkopf), Vergr. 14400:1
A b b . 5. E l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e r Sagittalschnitt durch den S k l e r a l s p o r n eines 18jährigen M e n s c h e n . M a n erkennt i m Querschnitt eine Skleralspornzelle (SZ) i m Bereich ihrer Sehne mit einer elastischen Faser (E). D i e Spornzelle hüllt die elastische Faser v o l l s t ä n d i g ein. Das Z y t o p l a s m a der Spornzelle ist ausgefüllt mit quergeschnittenen A k t i n f i l a m e n t e n (Stern).
zwischen denen sich zahlreiche ..dense bodies" (Pfeile) befinden. N u r die Bereiche der Z e l l m e m b r a n , in denen ..dense b a n d s " ausgebildet sind, werden von einer Basalmembran bedeckt (Pfeilköpfe). Vergr. 2 4 0 0 0 : 1
A b b . 6. E l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e r Tangentialschnitt d u r c h den Skleralsporn eines 18jährigen M e n s c h e n . Eine N e r v e n e n d i g u n g (Stern) mit kleinen a g r a n u l ä r e n Vesikeln ( 3 0 - 60 n m , Pfeil) und g r o ß e n g r a n u l ä r e n Vesikeln ( 6 5 - 1 0 0 n m , Pfeilkopf) k o m m t in engen K o n t a k t mit der Z e l l m e m b r a n der Skleralspornzelle (SZ). Vergr. 2 4 0 0 0 : 1
A b b . 7. E l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e r Tangentialschnitt d u r c h den S k l e r a l s p o r n eines 2 4 j ä h r i g e n M e n s c h e n . Eine Nervenendigung mit kleinen a g r a n u l ä r e n (Pfeilkopf) und granu- l ä r e n Vesikeln (Pfeil) befindet sich in unmittelbarer N ä h e einer Skleralspornzelle (Stern).
Vergr. 4 5 0 0 0 : 1
Ergebnisse
Der Skleralsporn des menschlichen
Auges baut sich aus kollagenen F a -
serbündeln auf, zwischen denen sich
ein Netzwerk aus elastischen Fasern
erstreckt. Dieses elastische Netzwerk
ist mit den elastischen Fasersystemen
des Trabekelwerks verbunden. Kolla-
gene und elastische Fasersysteme zei-
gen im Sporn eine vorwiegend äqua-
toriale bzw. zirkuläre Verlaufsrich-
tung. Zwischen dem extrazellulären
fibrillärcn Material befinden sich,
locker angeordnet, zahlreiche lang-
gestreckte, flache Skleralspornzellen
(Abb. 1), die oft stark verzweigt sind
und zahlreiche zytoplasmatischc
Fortsätze ausbilden. Diese Skleral-
spornzellen sind ebenfalls vorwie-
gend ä q u a t o r i a l ausgerichtet. Die
Muskelzellen der longitudinalen Z i -
liarmuskelportion strahlen nicht di-
rekt in den Skleralsporn ein, sondern
inserieren am Sporn mittels clasti-
A b b . 8. E l e k t r o n e n m i k r o s k o p i s c h e r Tangentialschnitt durch den Skleralsporn eines 8 4 j ä h r i g e n M e n s c h e n . I m Gegensatz zu den A u g e n j ü n g e r e r M e n s c h e n zeigen die S k l e r a l - spornzellen (SZ) B ü n d e l an A k t i n f i l a m c n t e n {Pfeile) nur noch i m Bereich der z y t o p l a s m a t i - schen A u s l ä u f e r . G r o ß e Teile des Zytoplasmas sind angefüllt mit rauhem endoplasmatischem R e t i k u l u m (Pfeilköpfe), G o l g i - S y s t e m e n u n d einzelnen L y s o s o m e n , Vergr. 5950:1
[scher S.ehnen, die mit dem elastischen fFasernctz des Sporns verbunden sind.
Immunzytochemisch findet sich leine a a s g e p r ä g t e positive F ä r b u n g {für g l a t t m u s k u l ä r e s oc-Aktin in den
Zellen des Ziliarmuskels, allerdings ebenso in den Skleralspornzellen (Abb. 2). Dies ist besonders deutlich bei einer tangentialen Schnittfüh- rung, die die positiv gefärbten, zirku- lär orientierten Skleralspornzellen im gesamten Sporngewebe verteilt zur Darstellung bringt ( A b b . 3). Eine ent- sprechende F ä r b u n g findet sich nach einer Inkubation mit A n t i k ö r p e r n ge- gen M y o s i n .
Ultrastrukturell ist das Zytoplas- ma der Skleralspornzellen gefüllt mit zahlreichen 6 - 7 nm dicken A k t i n - filamenten, die parallel zur Zellachse verlaufen ( A b b . 1, 4, 5). Zwischen den Filamenten finden sich „dense bodies" und einzelne Mitochondrien (Abb. 1, 5). Das rauhe endoplasma- tische Retikulum und die Golgi- Membranen sind nur in der N ä h e des Zellkerns angeschnitten (Abb. 1). Die Zellmembran zeigt zahlreiche Kave- olae ( A b b . 4). Die Zellen sind unter- einander über Maculae adherentes und Nexus (Gap junctions) verbun-
| den. In unmittelbarer N ä h e der Skle- ralspornzellen verlaufen die elasti- schen Fasern des Sporns. Diese elasti- schen Fasern zeigen die gleichen Cha- rakteristika wie für die elastischen Fasern des Trabckclwerks beschrie- ben [22, 37, 51]. So bestehen sie aus einem weitgehend elektronendichten K e r n sowie einer Hülle aus quer- gebändertem Material mt einer Perio- dik von 50 60 nm (Abb. 1, 4, 5). Die elastischen Fasern gehen enge Kon- takte mit den Skleralspornzellen ein, die Invaginationen und Protrusionen ausbilden und die elastischen Fasern z.T. vollständig umgeben (Abb. 4, 5).
Das Hüllmaterial der elastischen F a - sern kommt dabei in Kontakt mit der Zellmembran, die ,,dense bands" aus- bildet (Abb. 4). Die Verlaufsrichtung der elastischen Fasern wird intrazel- lulär durch die Aktinfilamente der Skleralspornzellen fortgesetzt, so d a ß sehnenartige Strukturen entstehen (Abb. 4). Die Basalmembran der Skleralspornzellen ist unvollständig, nur in der N ä h e der sehnenartigen Verbindungen sind die Skleralsporn- zellen immer von einer Basalmem-
bran bedeckt. In der Umgebung der Skleralspornzellen finden sich Ner- venfasern und Nervenendigungen.
Dabei können 2 Arten von Nervenen- digungen unterschieden werden: E n - digungen mit kleinen, agranulären Vesikeln (30-60 nm) und großen gra- nulären Vesikeln (65-100 nm) (Abb.
6) sowie Fndigungen mit kleinen agranulären und granulären ( 3 0 - 60 nm) Vesikeln (Abb. 7). Diese Ner- venendigungen sind von der Zell- membran der Spornzellen durch ei- nen ca. 100 nm breiten Spalt getrennt, in dem ebenfalls eine Basalmembran vorhanden ist (Abb. 7).
A u c h im hohen Alter sind für glattmuskuläres a - A k t i n positive Skleralspornzellen in unveränderter Dichte nachweisbar. Allerdings zei- gen die Skleralspornzellen ultrastruk- turelle Veränderungen im Vergleich zu den Augen der jüngeren Alters- gruppe. So ist die Menge an rauhem endoplasmatischem Retikulum. R i - bosomen und Golgi-Material ver- mehrt, während die A n z a h l an 5 - 6 nm dicken Aktinfilamenten redu- ziert ist (Abb. 8). Dazu enhalten viele der Zellen nun lysosomale Einschlüße und Lipofuszingranula.
A u c h die elastischen Fasern des Skleralsporns zeigen deutliche Alters- veränderungen. So ist das gebänderte
Hüllmaterial deutlich verdickt, wo- durch sich breite flächige Platten aus elastischen Fasern bilden, die die Skleralspornzellen und die ansetzen- den Ziliarmuskelzellen oft dicht um- geben.
Diskussion
Die Ausbildung eines prominenten Skleralsporns ist ein charakteristi- sches Merkmal des Kammerwinkels menschlicher Augen [9, 10, 32, 33].
Unsere Ergebnisse zeigen, d a ß sich
innerhalb des menschlichen Skleral-
sporns ein System von zirkulär ausge-
richteten Zellen (Skleralspornzellen)
erstreckt. Diese Zellen unterscheiden
sich in ihrer Struktur deutlich von
den Zellen des Ziliarmuskels und
wurden bisher als Fibroblasten be-
schrieben [14], Tatsächlich handelt es
sich jedoch, wie unsere Arbeit zeigt,
bei den Skleralspornzellen um M y o f i -
broblasten, wie sie in ähnlicher A r t
auch in anderen Geweben des Kör-
pers wie z . B . der Theca externa des
Tertiärfollikels im Ovar [1, 28], den
Villi intestinales der Duodenal-
schleimhaut [12] oder den Alveolar-
septen der Lunge [16] gefunden wer-
den. Alle bislang beschriebenen A r -
ten von Myofibroblasten haben kon-
traktile Eigenschaften [40]. so d a ß wir
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davon ausgehen, d a ß dies auch für die Skleralspornzellen zutrifft. Dies wird im einzelnen durch folgende Befunde unterstützt. Die Skleralspornzellen zeigen die typischen ultrastrukturel- len Merkmale von Myofibroblasten.
So enthalten sie zahlreiche longitudi- nal ausgerichtete Bündel von 6 - 7 nm dicken Mikrofilamenten, von denen bekannt ist, d a ß es sich um sog.
Streßfasern handelt, die sich vorwie- gend aus A k t i n aufbauen [2]. Zudem färben sich die Skleralspornzellen im- munzytochemisch mit M a r k e r n , mit denen glatte Muskelzellen und M y o - fibroblasten spezifisch von Fibrobla- sten unterschieden werden können [2]. E i n solcher Marker ist das glatt- m u s k u l ä r e a-Isoaktin [50], von dem bekannt ist, d a ß es spezifisch in glat- ten Muskelzellen unterschiedlichster Herkunft, aber auch in Myofibrobla- sten a n f ä r b b a r ist [1, 2, 7, 41, 42].
De Kater et al. [3] beschrieben kürzlich lichtmikroskopisch Zellen im Skleralsporn, die sich positiv mit A n t i k ö r p e r n gegen glattmuskuläres M y o s i n färben, und sie hielten diese Zellen für Ziliarmuskelzellen. Aller- dings unterscheiden sich die Skleral- spornzellen hinsichtlich zahlreicher Merkmale deutlich von den Zellen des Ziliarmuskels. So färben sich die Zellen des Ziliarmuskels intensiv mit A n t i k ö r p e r n gegen das Intermediärfi- lament Desmin, das gemeinhin für das typische Zytoskelettfilament aller Arten von Muskelzellen gehalten wird [29]. Im Gegensatz dazu konn- ten wir zeigen, d a ß sich die Skleral- spornzellen nicht für Desmin färben [45], sondern für das Intermediärfila- ment Vimentin, wie auch andere A r - ten von Myofibroblasten. Auch zei- gen die Skleralspornzellen nicht die charakteristischen ultrastrukturellen Merkmale der Ziliarmuskelzellen, wie die ungewöhnlich große Anzahl an Mitochondrien und den sehr regel- m ä ß i g e n Aufbau der Myofilamente, der durch die in regelmäßigen A b - ständen senkrecht zur Zellmembran einstrahlenden ,,dense bands" zu- standekommt [6,13, 25, 49]. Die Skle- ralspornzellen gruppieren sich nicht zu Bündeln, sondern zeigen eine lockere Anordnung. Im Gegensatz zu glatten Muskelzellen bilden sie kei- ne vollständige Basalmembran aus.
Ähnlich wie die Fibroblasten in der
vorderen Sklera und i m Irisstroma [31] sind sie durch Nexus bzw. gap junctions verbunden, die zwischen den Ziliarmuskelzellen weder mit Ge- frierbruchtechniken [31] noch mit der Transmissionselektronenmikroskopie nachgewiesen werden konnten [24, 43]. Zusammengefaßt zeigen unsere Befunde, d a ß es sich bei den Skleral- spornzellen um eine, vom Ziliarmus- kel unabhängige, kontraktile Zellpo- pulation handelt.
Vereinzelte, für das glattmusku- läre a-Aktin positive Zellen wurden kürzlich von De Kater et al. [4] und Flügel et al. [8] auch im Bereich des korneoskleralen und uvealen Trabe- kelwerks menschlicher Augen be- schrieben. Diese Zellen sind aller- dings im Alter (>60 Jahre) und bei Glaukomaugen nicht mehr nachweis- bar [8]. Im Gegensatz dazu färben sich die Skleralspornzellen bis ins höchste Alter u n v e r ä n d e r t positiv für das glattmuskuläre a-Aktin. Ultra- strukturell zeigen allerdings auch die Skleralspornzellen Altersveränderun- gen, so kommt es zu einer deutlichen Zunahme an rauhem endoplasmati- schen Retikulum und Golgi-Syste- men. Es besteht die Möglichkeit, d a ß diese Zunahme an für die Proteinbio- synthese benötigten Organellen in Z u - sammenhang mit der altersbedingten Vermehrung an cxtrazellulärem M a - terial im Skleralsporn steht. So zeigen die elastischen Fasern des Sporns im Alter eine deutliche Zunahme ihres typischen Hüllmaterials, ähnlich wie auch für die elastischen Fasern des Trabekelwerks [23] und der vorderen Spitze des Ziliarmuskels [24] be- schrieben. Derartige zytologische Veränderungen finden sich auch in glatter G e f ä ß m u s k u l a t u r und zwar unter Bedingungen, die ebenfalls mit einer vermehrten Produktion an ex- trazellulärer Matrix einhergehen, wie z . B . der Verdickung der Wandung der Aorta nach einer experimentellen Verletzung des Endothels [19, 30].
Myofibroblasten in anderen Ge- weben lassen sich von den verschie- densten Neurotransmittern und Phar- maka zur Kontraktion stimulieren.
Das Reaktionsmuster zeigt jedoch große Unterschiede von Organ zu Or- gan und zwischen den einzelnen sti- mulierenden Substanzen [40]. Die Skleralspornzellen zeigen sicher nicht
die extrem dichte Innervation des Z i - liarmuskels [13, 46, 47, 49].
Allerdings finden sich in enger Nachbarschaft mit den Spornzellen Nervenendigungen mit kleinen agra- nulären Vesikeln (30-60 nm) und großen granulären Vesikeln ( 6 5 - 100 nm), aber auch Nervenendigun- gen mit kleinen granulären Vesikeln (30-60 nm). Letztere werden als cha- rakteristisch für adrenerge Nerven- endigungen angesehen [39, 48]. Inter- essanterweise wurden auch im Skle- ralsporn des Cynomolgusaffen, nach einer Markierung mit 5-Hydroxydo- pamin, zahlreiche adrenerge Nerven- endigungen beschrieben [27]. Obwohl sicherlich die Innervation der Skleral- spornzellen noch genauer untersucht werden m u ß , scheint es doch sehr wahrscheinlich, d a ß diese Zellen, zu- mindest teilweise, adrenerg innerviert sind. Die Skleralspornzellen bilden Sehnen mit den elastischen Fasern im Sporn, die mit denen des Trabekel- werks verbunden sind. Eine Kontrak- tion der Skleralspornzellen k ö n n t e somit einen Einfluß auf die Architek- tur des Trabekelwerks und damit auf den Abflußwiderstand des Kammer- wassers nehmen und eine E r k l ä r u n g für die W i r k u n g von Adrenalin dar- stellen.
W i r d a n k e n F r a u Simone K l e i n und F r a u U r s i B e c k m a n n für ihre hervorragende tech- nische Assistenz und H e r r n M a r c o G ö ß w e i n für die ausgezeichnete A u s a r b e i t u n g der Fotografien. D i e A r b e i t wurde mit M i t t e l n der Deutschen Forschungsgemeinschaft ( D r 124/6-1) u n d der A k a d e m i e der W i s s e n - schaften u n d der Literatur, M a i n z , unter- s t ü t z t .
Myofibroblasts in the human s c l e r a l spur
Summary
Contraction of the ciliary muscle in-
duced by cholinergic drugs causes
movement of the scleral spur and sep-
aration of the trabecular meshwork
lamellae. The effect of epinephrine,
however, does not seem to be mediat-
ed by ciliary muscle tone. We investi-
gated the scleral spur in 37 human
eyes (age 17-87 years). Serial tangen-
tial sections were studied with ultra-
structural and immunocytochemical
methods. The ciliary muscle cells do not enter the scleral spur, but their tendoras, which consist of elastic fibers, are continuous with the elastic fibers in the scleral spur. Within the scleral spur is found a population of circularly oriented and spindle- shaped cells. The scleral spur cells form no bundles, but are loosely ag- gregated. They have long cytoplasmic processes and are connected to each other by adherence type and gap junctions. The scleral spur cells show intense staining for smooth-muscle- specific a-actin and myosin. U l t r a - structurally, the scleral spur cells con- tain abundant actin filaments, but otherwise do not show the typical ul- trastructure of ciliary muscle cells.
The scleral spur cells do not express a complete basal lamina. They form in- dividual tendinous connections with the elastic fibers in the scleral spur, which are continuous with the elastic fibers of the trabecular meshwork.
The scleral spur cells are in close con- tact with nerve terminals containing small granular vesicles that are typi- cal for adrenergic terminals. We conclude that the scleral spur cells are contractile myofibroblasts. Their contraction might be involved in the effects of epinephrine on the aque- ous outflow. [Ophthalmologe (1993) 90:66-72]
Key words
Scleral spur - Myofibroblast - Im- munocytochemistry - Ultrastructure - Smooth muscle a-actin
Literatur
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