Die Kopplung zwischen neuronaler Aktivität und retinalem Metabolismus

Es ist seit vielen Jahren bekannt, daß es eine enge Kopplung zwischen neuronaler Aktivität und Metabolismus im Hirn gibt. Derzeit wird eine Vielzahl innovativer Methoden, wie zum Beispiel funktionelle Kernspinresonanztomographie und Positronenemissionstomographie zur Untersuchung dieser Phänomene im Hirn herangezogen. In der Retina existiert diese Kopplung zwischen neuronaler Aktivität und Metabolismus ebenfalls. Die Untersuchung dieses Phänomens am Menschen ist aber schwierig, da bisher keine geeignete Methode zur Untersuchung vorliegt. Daher ist unser Verständnis der neuronalen Kopplung in der Retina limitiert und es existieren keine Daten zu allfälliger Dysfunktion bei Augenerkrankungen mit vaskulärer Komponente. Zeiss hat kürzlich eine neue auf einem Fundus-Kamera System basierende Methode zur kontinuierlichen Messung von Gefäßdurchmessern vorgestellt. Durch Verwendung einer Wellenlängen-Separationstechnik habe wir basierend auf diesem System eine Methode entwickelt, um retinale Gefäßveränderungen hervorgerufen durch Flackerlicht zu untersuchen. Dieses System erlaubt daher die Untersuchung der retinalen Perfusion nach neuronaler Stimulierung in vivo. In dem vorgelegten Projekt planen wir die Kopplung zwischen neuronaler Aktivität und retinalem Metabolismus bei Patienten mit Diabetes mellitus und bei Patienten mit Glaukom zu untersuchen. Die Resultate dieser Studien sollten neue Einsichten in die retinalen Perfusionstörungen bei diesen Patienten erlauben. Weiters könnte die Messung retinaler Gefäßdurchmesser während Flackerlichter-Stimulation eine neue einfache durchzuführende Methode zur Beurteilung des retinalen Perfusionsstatus bei einzelnen Patienten werden.

Einleitung: Ziel der Studie war es zum einen eine neue Methode zu etablieren, mit der es möglich ist, das sogenannte neurovaskuläre Coupling (Zunahme der Durchblutung der Netzhaut, ausgelöst durch eine erhöhte Aktivität der sensorischen Netzhautschichten) im Bereich der Netzhaut zu untersuchen. Zum anderen sollen auch mögliche krankhafte Veränderungen in diesem Mechanismus im Rahmen von diabetischer Retinopathie und glaukomatösen Erkrankungen zu untersucht werden. Methode: Der Zeiss Retinal Vessel Analyser, eine Kombination aus einer speziellen Funduskamera, einer Videokamera und einem Computer, wurde mit einer Flackerlichtvorrichtung kombiniert. Zur Vermeidung von Messartefakten wurde ein abgestimmtes Lichtfiltersystem in den Strahlengang der Funduskamera und der Videokamera zwischengeschaltet. Der Flackerlichtreiz hat hat eine Frequenz von 8 Hertz und erzeugt einen Lichtkegel auf der Netzhaut von ca. 30. Im Rahmen der Studie wurden im ersten Studienjahr bereits an 15 insulinpflichtigen Diabetikern ohne Netzhautveränderungen, 15 Diabetikern mit proliferativer Retinopathie sowie bei 15 Patienten mit okulärer Hypertension und bei 15 Patienten mit primärem Offenwinkelglaukom die Erweiterung der retinalen Gefäße während Flackerlicht gemessen werden. 60 gesunde nach Alter und Geschlecht gematchte Probanden wurden als Vergleichspersonen vermessen. Ergebnisse Die Messergebnisse bei gesunden jungen Probanden ergaben eine statistisch hochsignifikante Zunahme der retinalen Gefäßdurchmesser von 3-5% während der 60 Sekunden Flackerlichtphase mit einer sehr hohen Reproduzierbarkeit und Sensitivität (noch unpublizierte Daten) Die Auswertung der Meßdaten bei Patienten mit Diabetes mellitus und primärem Offenwinkelglaukom sind derzeit noch nicht abgeschlossen. Diskussion Der Zeiss Retinal Vessel Analyser hat sich als effektives Instrument zur nicht invasiven und dadurch risikolosen Vermessung der retinalen Gefäßdurchmesser am Menschen bewährt. In Kombination mit einer Flackerlichteinrichtung zur visuellen Stimulation sind erste indirekte Aussagen über die Veränderung im neurovaskulären Coupling möglich. Die ersten Untersuchungen mit diesem System an Patienten lassen auf eine weites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten bei Erkrankungen der inneren Netzhautschichten vermuten.