aus dem anatomischen institut, lehrstuhl ii · zonulaplatte und dem epithel der pars plana liegt...
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Aus dem Anatomischen Institut, Lehrstuhl II der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Direktor: Prof. Dr. E. Lütjen-Drecoll
Immunhistochemische Untersuchungen zur Innervation der verschiedenen Regionen des menschlichen Ziliarkörpers
Inaugural-Dissertation zur Erlangung der Doktorwürde
der Medizinischen Fakultät der
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
vorgelegt von
Christine Kahl aus
Tirschenreuth
Gedruckt mit Erlaubnis der Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
Dekan: Prof. Dr. Dr. Schüttler Referent: PD Dr. C. Flügel - Koch Korreferent: Prof. Dr. M. Eichhorn Tag der mündlichen Prüfung: 06.10.2010
Für meine Eltern Elisabeth und Franz Kahl
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Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung Seite 2
Summary Seite 4
Einleitung Seite 5
Material und Methoden Seite 8
Ergebnisse Seite 10
Diskussion Seite 20
Literaturverzeichnis Seite 22
Danksagung Seite 24
Lebenslauf Seite 25
2 2
Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit wurde die Innervation des Ziliarkörpers im menschlichen Auge von
15 Körperspendern im Alter von 58 bis 94 Jahren immunhistochemisch untersucht. Neben
panneuronalen Antikörpern wurden spezifische gegen Tyrosinhydroxylase (TH) und
Neuropeptid Y (NPY) verwendet, um Nerven zu erfassen, die wahrscheinlich aus dem
Ganglion cervicale superius stammen und somit Aufschlüsse zur sympathischen Innervation
geben könnten. Die Neuropeptide vesikulärer Acetylcholintransporter (VAChT), neuronale
Nitroxidsynthase (NOS) und das vasointestinale Peptid (VIP) wurden als Marker für
parasympathische Nerven im Auge, die im Ganglion ciliare und pterygopalatinum ihren
Ursprung finden oder dort umgeschaltet werden, verwendet. Antikörper gegen Substanz P
(SP) und Calcitonin - gene - related - protein (CGRP) wurden verwendet, um nervale
Strukturen zu erfassen, die wahrscheinlich aus dem Ganglion trigeminale stammen und
sensorisch afferenten Funktionen zuzuordnen sind.
Dabei wurden die 6 Regionen, die sich aufgrund von elektronenmikroskopischen
Untersuchungen des Ziliarepithels, sowie Studien über die Gefäßarchitektur in diesem
Bereich differenzieren lassen, zugrunde gelegt. Die Anwendung sagittaler und tangentialer
Schnittserien in diesen Regionen ermöglichte eine differenzierte Beurteilung der Epithel -
und Gefäßinnervation.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Innervation des Epithels und der Gefäße im
Ziliarkörper nur geringe regionale Unterschiede aufweist. An den Gefäßen ließen sich die
Neuropeptide NPY und TH im Bereich des gesamten Ziliarkörpers finden. Auch VAChT -
immunreaktive (IR) Fasern, die auf eine cholinerge Innervation hinweisen, waren in allen
Abschnitten des Ziliarkörpers zu finden. Eine Ausnahme bildeten die SP - IR Nerven. Diese
fanden sich nur in der vorderen Pars plicata am Übergang zur Iris, der Region, die bei
entzündlichen Prozessen und bei Parazentese besonders ausgeprägt reagiert.
VIP - IR Fasern traten hingegen nur in den Pars plana - Bereichen auf, fehlten aber
in den vorderen Regionen. Da die angrenzende Aderhaut ausschließlich parasympathisch
aus dem Ganglion pterygopalatinum vor allem mit VIP - und NOS - IR - Fasern versorgt wird,
könnte es sein, dass die Gefäße der Pars plana funktionell im Zusammenhang mit der
Aderhaut stehen.
Schnittserien in drei verschiedenen Schnittebenen zeigten, dass das Epithel selbst
auch innerviert ist. In der Pars plicata zeigte die Epithelinnervation Ähnlichkeiten mit der
Innervation der subepithelial, im Stroma gelegenen Gefäße. In der Pars plana fehlte die
Epithelinnervation weitgehend, nur vereinzelte TH - IR Fasern kamen am Epithel vor.
3 3
Diese Befunde weisen darauf hin, dass in der Pars plicata die arteriellen Gefäße
und das angrenzende Epithel auch mit Hilfe der Innervation zusammenarbeiten. Dies trifft
aber für die VIP - innervierten hauptsächlich venösen Gefäßen und das angrenzende Epithel
der Pars plana nicht zu.
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Summary
In this study the innervation of the ciliary body of human eyes was investigated using
immunohistochemical methods. The material was obtained from 15 human donors aged 58
to 94 years. The antibodies used were general panneuronal antibodies as well as specific
neuronal antibodies. Tyrosin hydroxylase (TH) und neuropeptide Y (NPY) were applied to
stain nerves which are probably derived from the superior cervical ganglion and are
indicative of sympathetic origin. Antibodies reacting against vesicular acetylcholine
transporter (VAChT), neuronal nitroxid synthase (NOS) and vasointestinal peptide (VIP) were
used to detect parasympathatic nerves within the eye, originating within the ciliary and
pterygopalatine ganglion, respectively. Antibodies against substance P (SP) and calcitonin -
gene - related - protein (CGRP) were applied to detect nerves and endings deriving from the
trigeminal ganglion and serving sensory and afferent functions.
As ultastructural studies as well as scanning electron microscopical studies on the
vasculature of the ciliary body have shown that the ciliary body can be differentiated in 6
different regions, these portions were analysed separately immunohistochemically. Series of
sagittal and tangential sections allowed comparing the innervation of the epithelium and the
vasculature within the underlying stromal tissue.
Our results show that the innervation of the epithelium and the vessels within the
ciliary body differs only slightly within these different regions.
The vasculature of all regions stained for the neuropeptides NPY and TH. Also
VAChT - immunoreactive (IR) nerve fibers, indicating cholinergic innervation, could be found
in all regions of the ciliary body. Exceptions were SP - IR nerves. These were found only in
the anterior pars plicata, at the transitional zone into the iris. This region is mainly involved in
inflammatory reactions and reacts heavily in paracentesis.
VIP - IR nerve fibers, however, were only seen in the regions of the pars plana, but
were absent in the anterior portions of the ciliary body. As the neighbouring choroid is known
to be heavily innervated with parasympathetic nerves expressing VIP - and NOS - IR, it is
possible that the vasculature of the pars plana is functionally related to the choroid.
Series of sections within 3 different planes of the eye showed that the epithelium is
innervated too. Within the pars plicata, innervation of the epithelium was similar to the
innervation of the underlying vasculature. Within the pars plana, innervation of the epithelium
was nearly absent. Only rare TH - IR fibers were found.
These results suggest that within the regions of the pars plicata, epithelium and
underlying stromal vessels act functionally together. This is in contrast to the pars plana
where the innervation with VIP is only restricted to the stromal vasculature.
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Einleitung
Der Ziliarkörper des Primatenauges weist morphologisch erhebliche regionale Unterschiede
auf, die auf verschiedene Funktionen in den jeweiligen Bereichen hinweisen. Schon
makroskopisch kann man die mächtigen Ziliarfortsatzspitzen der Pars plicata, die frei von
Kammerwasser umspült werden, von den Tälern und der hinteren flacheren Pars plana -
Region unterscheiden, die von den Zonulafasern und zum Teil von Glaskörper bedeckt sind.
Auch das Vorkommen und die Verteilung verschiedener Struktur - und Transportproteine,
Enzyme, sowie physiologische Eigenschaften weisen regionale Unterschiede auf
[3,6,7,8,9,15,19,23,26].
Noch deutlicher werden die morphologischen Unterschiede des Ziliarkörpers, wenn
man elektronenmikroskopische Untersuchungen des Ziliarepithels und die Ergebnisse von
Studien über die Gefäßversorgung des Ziliarkörpers zugrunde legt [11,14,20,27].
Mit Hilfe dieser Methoden wurden sechs verschiedene Regionen differenziert, die
sich durch ganz spezielle strukturelle, wie auch vaskuläre Charakteristika auszeichnen [20].
Region 1 umfasst die am weitesten anterior gelegenen Ziliarfortsätze und ihre
Verbindungen untereinander, die von einer eigenen, separaten Arteriole und dem
dazugehörigen Kapillarnetz aus dem Circulus arteriosus iridis major (MACI) versorgt werden.
In Kaninchenaugen entspricht diese Region den iridialen Fortsätzen. Sie ist charakterisiert
durch eine besondere Empfindlichkeit gegenüber Druckschwankungen im Auge. Bei
Parazentese mit einem rapiden Druckabfall im Auge kommt es hier zu einer starken
Erweiterung und Durchlässigkeit der Kapillargefäße. Das Pigmentepithel in dieser Region,
das ein sehr ausgeprägtes basolaterales Labyrinth, ähnlich wie es in den Nierentubuli
vorkommt, aufweist, reagiert mit einer Vergrößerung der basalen Einfaltungen und
Proteineinlagerung in den interzellulären Spalten, die ähnlich wie die Gallekapillaren durch
Mikrovilli - artige Membranausstülpungen eine Oberflächenvergrößerung erfahren und durch
tight junctions abgeschlossen sind [14].
Funktionell werden für diese Region Reabsorptionsprozesse und eine
Volumenregulation diskutiert [9, 23, 14].
Region 2 beinhaltet die als „major ciliary processes“ bezeichneten eigentlichen
Ziliarfortsatzspitzen, die frei in die Hinterkammer des Auges hineinragen. Auch diese Region
wird von einem eigenen Ast aus dem MACI versorgt. Die gefensterten Kapillaren liegen unter
dem Ziliarepithel, das sich durch einen erheblichen Reichtum basolateraler Einfaltungen
auszeichnet. Zahlreiche Mitochondrien füllen das Zytoplasma der Zellen. Histochemisch und
immunhistochemisch werden in dieser Region die konzentriertesten Vorkommen der
Enzyme Na+/K+ - ATPase, Carboanhydrase (CA) und Endothelin gefunden, so dass diese
Region als Hauptproduktionsort des Kammerwassers angesehen wird [8,9,21].
6 6
Region 3 ist die hintere Portion der Pars plicata, die ebenfalls wie Region 1 und 2 von
einer eigenen Arteriole versorgt wird, aber mit dem nichtpigmentierten Epithel an den
Glaskörper grenzt. Die Ziliarepithelzellen zeigen größere Mengen an rauem
endoplasmatischen Retikulum, so dass die Zellen mehr Proteine oder Proteoglykane bilden.
Region 4 ist die Region der Täler zwischen den Ziliarfortsätzen. Hier wird das Epithel
von Zonulafasern bedeckt, die direkt an die Basalmembran des nichtpigmentierten
Ziliarepithels ziehen und dort verankert sind. Im Vergleich zu den Fortsatzspitzen sind
Mitochondrien und basolaterale Einfaltungen vermindert und die Zellen färben sich nicht für
Na+/K+ - ATPase und CA. Zellkontakte wie Desmosomen zwischen den einzelnen
Epithelzellen sind vermehrt vorhanden, was auf eine mechanische Beanspruchung in diesem
Bereich hinweist [7,9]. Das versorgende Kapillarnetz, das nicht fenestriert ist, wird auch über
einen separaten Arteriolenast des MACI gespeist, und hat zum Epithel hin einen weiteren
Abstand im Vergleich zu den vorherigen Regionen.
Region 5 umfasst den größten Teil der Pars plana, die hier als anteriore Pars plana
bezeichnet wird und vom Glaskörper durch eine Zonulaplatte getrennt ist. Zwischen
Zonulaplatte und dem Epithel der Pars plana liegt ein schmaler flüssigkeitsgefüllter Spalt,
den nur sehr dünne und feine Zonulafasern durchziehen um lateral am nichtpigmentierten
Ziliarepithel anzusetzen. Quantitativ sind basolaterale Einfaltungen, die sich auch für Na+/K+
- ATPase färben, und Mitochondrien weniger ausgeprägt als in Region 2, aber deutlich
vorhanden. An das Epithel der Pars plana grenzen die venösen Gefäße, die das Blut aus
den Fortsätzen sowie aus der Iris und den Tälern der Pars plicata enthalten. Es wurde
diskutiert, dass in dieser Region eventuell eine Rückresorption in das venöse Kapillarbett
erfolgt [22].
Region 6 erstreckt sich als posteriore Pars plana zwischen den hinteren
Sehnenenden des Ziliarmuskels und der Ora serrata, dem Übergang des Ziliarkörpers in die
Retina, und wird von Zonulafasern bedeckt, die direkt an der Basalmembran des
nichtpigmentierten Ziliarepithels befestigt sind. In dieser Region ist auch die
Glaskörperzonula in der Pars plana Zonula verankert [22]. Die Ziliarepithelzellen sind mit
vielen Desmosomen vor allem im basalen Bereich untereinander verbunden. Im Zytoplasma
finden sich nur wenige Mitochondrien, aber zahlreiche Intermediärfilamente. Untersuchungen
über die Verteilung der Hyaluronansynthase haben gezeigt, dass die nichtpigmentierten
Ziliarepithelzellen dieser Region das konzentrierteste Vorkommen aufweisen [32]. Das
Gefäßsystem der posterioren Pars plana mit längs und parallel ausgerichteten Venen,
unterscheidet sich insofern von der anterioren, als auch das venöse Blut des Ziliarmuskels
aufgenommen wird. Da der Ziliarmuskel selbst mit seinen hinteren elastischen Sehnen in die
Gefäßwand einstrahlt, wird der Blutfluss in diesen Gefäßen wahrscheinlich von den
Ziliarmuskelkontraktionen beeinflusst.
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Ob diese sechs verschiedenen Regionen des Ziliarkörpers sich auch durch
unterschiedliche neuronale Regulationsprozesse unterscheiden, ist bisher noch nicht geklärt
worden. Untersuchungen zur Innervation haben sich bisher, wenn überhaupt, nur auf
Unterscheidungen zwischen der Pars plana und Pars plicata beschränkt und wurden nur an
Sagittalschnitten durchgeführt.
Ziel dieser Arbeit war es daher, die Innervation des menschlichen Ziliarkörpers
immunhistochemisch in den sechs verschiedenen Ziliarkörperabschnitten zu untersuchen.
Dabei wurden erstmals neben Sagittalschnitten auch komplette Schnittserien in
Frontalebene und Tangentialschnittserien durchgeführt. Letztere wurden parallel zur
Basalmembran des Ziliarepihels und durch das gesamte Stroma angefertigt. Damit war es
auch möglich, nicht nur eine Innervation des Ziliarepithels zu beurteilen, sondern auch die
subepithelialen und im Stroma liegenden Gefäße hinsichtlich ihrer Innervation zu evaluieren.
Das Vorkommen bestimmter Neuropeptide wurde semiquantitativ ausgewertet. Als
Antikörper wurden neben panneuronalen Antikörpern, wie gegen Neurofilament - und
Protein - Gen Produkt 9.5, solche gegen Tyrosinhydroxylase (TH) und Neuropeptid Y (NPY)
verwendet, um Nerven zu erfassen, die wahrscheinlich aus dem Ganglion cervicale superius
stammen und somit Aufschlüsse zur sympathischen Innervation geben könnten. Die
Antikörper gegen vesikulärer Acetylcholintransporter (VAChT), neuronale Nitroxidsynthase
(NOS) und das vasointestinale Protein (VIP) wurden als Marker für parasympathische
Nerven im Auge, die im Ganglion ciliare und pterygopalatinum ihren Ursprung finden oder
dort umgeschaltet werden, verwendet. Antikörper gegen Substanz P (SP) und Calcitonin -
gene - related - protein (CGRP) wurden verwendet, um nervale Strukturen zu erfassen, die
wahrscheinlich aus dem Ganglion trigeminale stammen und sensorisch afferenten
Funktionen zuzuordnen sind.
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Material und Methoden
Untersucht wurden die vorderen Augenhälften von 15 Körperspendern der Anatomie im Alter
von 58 bis 94 Jahren. Die Einwilligung zur Entnahme war über eine Vermächtniserklärung zu
Lebzeiten gegeben worden. Anzeichen einer Augenerkrankung lagen bei keinem der
verwendeten Augen vor. Die Untersuchung entspricht den Bedingungen der Deklaration von
Helsinki.
Sofort nach der Enukleation in einem Zeitraum von vier bis acht Stunden nach dem
Tode, wurden alle Augen äquatorial hinter der Ora serrata in zwei Hälften geteilt. Die
vorderen Augenhälften wurden nach Durchschneiden der Zonulafasern vorsichtig von der
Linse befreit und weiter in vier Quadranten zerlegt. Teile dieser präparierten Sektoren
wurden einerseits in Zamboni - Lösung für 4 - 12 Stunden oder in 4%igem
paraformaldehydhaltigen (PFA) Phosphatpuffer (PBS, pH 7.4) für drei bis vier Stunden bei
4°C fixiert.
Danach wurde das Material für 24 h in PBS mit 20%er Saccharose (zur
Kryoprotektion) gespült. Von den Sektoren wurden 2 – 3 mm (für spätere Sagittalschnitte)
und 4 - 5 mm (für Frontal - und Flachschnitte) dünne Stückchen abgetrennt und in flüssigem
Stickstoff eingefroren.
Aus jedem Quadranten wurden mit einem Kryostat (Leica CM 3050S, Deutschland)
Serien von 10 und 20 µm dicken Schnitten angefertigt, wobei mit jeder Serie die
unterschiedlichen Regionen berücksichtigt wurden. Die Schnitte wurden auf mit 0,1%igen
Poly - L - Lysin beschichtete Objektträger gebracht und zum Antrocknen circa 10 Minuten bei
Raumtemperatur stehen gelassen. Für die Antikörperfärbung wurden sowohl Färbungen mit
Peroxidase - Nachweis als auch solche mittels Immunfluoreszenz angewendet.
Für den Peroxidase - gekoppelten Nachweis wurden die Schnitte erst in 0,3%igen
Wasserstoffperoxid (H2O2) unter Sichtkontrolle bis zum Verschwinden des Pigments
gebleicht. Nach dreimaligem Spülen für je 5 Minuten in PBS wurden die Schnitte mit Blotto´s
Trockenmilch-Lösung [2] für 30 Minuten in einer feuchten Kammer vorinkubiert, um eine
unspezifische Bindung des Antikörpers und eine störende Hintergrundsfärbung zu
vermeiden. Die Inkubation mit dem primären Antikörper (Tabelle 1), verdünnt in
phosphatfreiem Trispuffer (TBS, pH 7.4), erfolgte in einer feuchten Kammer über Nacht.
Nach dreimaligem Spülen wurden die Schnitte mit einem entsprechenden biotinylierten
sekundären Antikörper (Dako, Hamburg, Deutschland) für 30 Minuten bei 37OC versehen.
Danach wieder dreimal gespült und für eine Stunde in einem Strept - AB -
Meerrettichperoxidase - Komplex (Dako, Hamburg, Deutschland) inkubiert. Nach
dreimaligem Spülen wurde die Antikörperbindung durch den Peroxidase - Nachweis über
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Diaminobenzidin (DAB) sichtbar gemacht. Die Schnitte wurden dann in TBS gespült und in
Kaiser´s Glyzeringelatine (Merck, Darmstadt, Deutschland) eingedeckt.
Für die Immunfluoreszenz wurden die Schnitte gleich nach dem Antrocknen mit
Blotto mit dem primären Antikörper versehen und auch über Nacht im Kühlschrank inkubiert.
Nach Spülen mit TBS mit dem biotinylierten sekundären Antikörper versehen, aber dann mit
einem Cy2 - oder Cy3 - markierten Streptavidin - Antikörper (Dianova, Hamburg,
Deutschland) im Dunkeln für eine Stunde inkubiert.
Einige Schnitte wurden auch ohne Streptavidin - Biotin nur mit dem primären
Antikörper versehen, gefolgt von einer Inkubation mit Alexa Fluor 488- oder 555 -
sekundärem Antikörper mit der vom Hersteller empfohlenen Verdünnung (MobiTec,
Göttingen, Deutschland).
Sowie bei den Peroxidasefärbungen wurde die Schnitte am Ende mit TBS gespült
und danach in Kaiser´s Glyzeringelatine eingedeckt.
Die in Kaiser´s Glyceringelatine eingedeckten Schnitte wurden mit einem
Fluoreszenzmikroskop der Firma Leica (DMR, Leica Microsystems GmbH) und einem
konfokalen Mikroskop (BioRad Microscience TTD, Hemel Hemsted, UK) angeschaut und
ausgewertet.
Tabelle 1. Primäre Antikörper
Primärantikörper Quelle Typ Wirt Verdün-
nung
Neurofilament Dako
(Hamburg, Deutschland)
Monoclonal (mo)
(Clone 2F11)
Mouse 1:25
Protein Gen Product 9.5 Biotrend (Köln, Deutschland) mo (Clone 31A3) Mouse 1:200
Synaptophysin Dako mo (Clone SY38) Mouse 1:20
Nitric Oxid Synthase
(NOS)
Dionova
(Hamburg, Deutschland)
Rabbit 1:400
Substanz P (SP) Biotrend Polyclonal (po) Rabbit 1:500
Calcitonin - Gene -
Related - Protein (CGRP)
Biotrend
po
Rabbit
1:100
Vasoactive Intestinal
Polypeptide (VIP)
Biotrend
po
Rabbit
1:400
Vesiculärer Acetylcholin
Transporter (VAChT)
Phoenix (Mountain View, CA)
po
Rabbit
1:1500
Tyrosinhydroxylase (TH) Biotrend po Rabbit 1:400
Neuropeptid Y (NPY) Biotrend po Rabbit 1:80
10 10
Ergebnisse
Die Untersuchungen der Schnittserien in den verschiedenen Ebenen zeigen, dass
Nervenendigungen, die dicht an die Gefäßwand angrenzten, von Nerven unterschieden
werden konnten, die direkt an das Epithel zogen. Dies war in allen 6 untersuchten Regionen
festzustellen. Die Ergebnisse für die Gefäß - bzw. Epithelinnervation sind in den Tabellen 2
und 3 zusammengefasst.
1. Gefäße (Tabelle 2)
Alle untersuchten Regionen wiesen das Vorkommen von NPY - und TH - Fasern an den
Gefäßen auf.
In der Pars plicata waren in allen Regionen (2 - 4) mit Ausnahme der ganz vordersten
Region 1, die am Übergang zur Iris liegt, die konzentriertesten Vorkommen von NPY - und
TH - immunreaktiven (IR) Nerven und - Endigungen zu finden. Hier zeigte die Färbung für
beide Neurotransmitter äußerst zahlreiche Endigungen an den Gefäßen. Im Gegensatz dazu
gab es in der vordersten Region der Pars plicata nur wenige TH- und noch weniger NPY -
gefärbte nervale Strukturen.
Die beiden Pars plana - Abschnitte waren hinsichtlich TH - immunoreaktiver
Nervenfasern und Endigungen genauso intensiv innerviert wie die Regionen 2 - 4 der Pars
plicata. Im Gegensatz zur Pars plicata fanden sich jedoch Endigungen mit NPY -
Immunoreaktivität nur vereinzelt.
In allen Regionen kamen neben den TH - IR und NPY - IR Fasern vor allem VAChT -
IR Nerven um die Gefäße herum vor. Diese VAChT - IR Nervenfasern waren in den
Regionen 2 und 3, den eigentlichen Ziliarfortsätzen und der hinteren Pars plicata, sehr
zahlreich zu finden, während sie in Region 1 und den Tälern weniger zahlreich waren.
VAChT- postive Nerven und Endigungen fanden sich aber auch in der Pars plana
(Abb. 1). Hier waren sie in beiden Regionen der vorderen und hinteren Pars plana ebenso
zahlreich wie in den intensiv innervierten Regionen der Pars plicata.
11 11
Abb. 1: Gefrierschnitt durch die Pars plana - Region (Region 5) parallel zur epithelialen
Oberfläche in Höhe der Pars plana - Gefäße.
Immunhistochemische Färbung mit einem VAChT Antikörper (Vergrößerung 960-fach).
VAChT - IR - Nervenfasern (Pfeile) und Varikositäten sind gleichmäßig netzförmig zwischen
den Gefäßen verteilt.
NOS - IR Fasern an den Gefäßen ließen sich in keinem der sechs untersuchten
Ziliarkörperregionen feststellen.
Es waren jedoch einzelne VIP - IR Nervenendigungen nachweisbar. Diese Fasern
waren jedoch deutlich weniger zahlreich als die VAChT - IR Fasern. Sie waren als einzelne
Fasern in der hinteren Pars plicata und der Pars plana zu finden, in den vorderen Regionen
1 und 2 fehlten VIP - IR - Fasern.
Gefäßassoziierte CGRP - IR Fasern konnten in keiner Region festgestellt werden.
Dagegen waren SP - IR Fasern vorhanden und fanden sich vor allem sehr zahlreich
in dem vordersten Bereich 1 der Pars plicata (Abb. 2). Vereinzelt kamen SP -
immunoreaktive Endigungen auch in Region 2, den eigentlichen Ziliarfortsätzen und noch
etwas weniger auch in den Tälern der Pars plicata vor (Region 4).
12 12
Abb. 2: Gefrierschnitt durch die Pars plicata - Region (Region 1) im Bereich der vordersten
Ziliarfortsätze tangential zum Epithel geschnitten.
Immunhistochemische Färbung wurde mit einem SP - Antikörper durchgeführt
(Vergrößerung 480fach).
Um die Gefäße sind einzelne SP - IR - Nervenfasern (Pfeile) erkennbar.
G
13 13
Tabelle 2: Innervation der Gefäße
1 2 3 4 5 6
NPY (+) ++ ++ ++ + +
TH + ++ ++ ++ ++ ++
VIP - - + - + +
NOS - - - - - -
VAChT + ++ ++ + ++ ++
SP ++ + - (+) - -
CGRP - - - - - -
Innervationsmuster der Gefäße in den jeweiligen Regionen.
1: Vorderste Region der Pars plicata
2. Eigentliche Ziliarfortsätze
3. Hinterer Teil der Pars plicata
4. Täler der Ziliarfortsätze
5. Vordere Pars plana
6. Hintere Pars plana
-: Keine Nervenfasern
(+): Vereinzelte Nervenfasern
+: Einzelne Nervenfasern
++: Viele Nervenfasern
2. Epithel (Tabelle 3)
Die intensivste und im Bereich der verschiedenen Abschnitte des Ziliarkörpers am häufigsten
vorkommende Epithelinnervation rekrutiert sich aus TH - IR Nervenendigungen (Tabelle 3).
Diese waren abgesehen von der vordersten Region 1, in den gesamten übrigen Regionen
der Pars plicata sehr konzentriert vorhanden (Region 2 - 4) (Abb. 3 und 4). Zum Teil formten
die TH - IR Fasern auch dichte korbartige Gebilde um das Pigmentepithel der Ziliarfortsätze
(Abb. 3). Auch in der Pars plana waren TH - IR Nervenendigungen zu finden, allerdings
weniger zahlreich als in der Pars plicata.
14 14
Abb. 3: Gefrierschnitt durch die Pars plicata - Region (Region 2) parallel zur epithelialen
Oberfläche in Höhe der großen Ziliarfortsätze.
Immunhistochemische Färbung mit TH - Antikörper (Vergrößerung 480fach).
TH-IR-Nervenfasern (Pfeile) und Varikositäten sind in unmittelbarer Nähe des Epithels (E) zu
sehen, wo sie korbartige Gebilde formen.
E
E
15 15
Abb. 4: Gefrierschnitt durch die Pars plicata - Region tangential zur epithelialen Oberfläche
im Bereich der großen Ziliarfortsätze.
Immunhistochemische Färbung mit TH - Antikörper (Vergrößerung 480).
Sehr zahlreiche TH - IR Nervenfasern und Varikositäten (Pfeile) sind in unmittelbarer Nähe
zum darüberliegenden Epithel erkennbar.
NPY-IR Nervenendigungen waren am Epithel ebenfalls nachweisbar, kamen aber
dort nicht so konzentriert vor wie im darunter liegenden Stroma um die Gefäße herum.
Darüber hinaus waren sie nur auf die Pars plicata beschränkt. (Abb. 5)
16 16
Abb. 5:. Gefrierschnitt durch die Pars plicata - Region (Region 2) in einem Tangentialschnitt
parallel zu dem Epithel der Ziliarfortsätze.
Immunhistochemische Färbung mit NPY-Antikörper (Vergrößerung 480fach).
Bei dieser Färbung zeigen sich vereinzelt NPY - IR - Nervenfasern (Pfeil) und -Varikositäten,
wie Varikositäten mit engem Kontakt zum Epithel (E).
Auch VAChT - positive Fasern kamen am Ziliarepithel vor. Allerdings waren
Nervenendigungen nur in der vordersten Region (1), in den Tälern (Region 4) und intensiv in
der hinteren (Region 3) Pars plicata zu finden. Im Hauptteil der eigentlichen Ziliarfortsätze
(Region 2) fanden sich keine Endigungen am Epithel. Ebenso fehlten im Bereich der ganzen
Pars plana (Region 5 - 6) diese Fasern.
NOS - IR und VIP - IR Fasern waren im Bereich des Epithels nicht nachweisbar.
SP - IR Nervenendigungen am Epithel waren besonders zahlreich im Bereich der
vordersten Ziliarfortsätze (Region 1). Sie kamen aber auch vereinzelt in der vorderen Pars
plicata und in den Tälern vor. Am Übergang zur Pars plana und in der Pars plana selbst
waren keine SP - IR Nervenendigungen zu finden.
CGRP - IR Fasern waren ganz vereinzelt in der vorderen Pars plicata zu finden,
fehlten aber sonst in den übrigen Regionen.
E
E
17 17
Eine Besonderheit in der Morphologie der Nervenendigungen, bildeten
Nervenaufzweigungen, die ein bäumchenartiges Aussehen hatten. Solche bäumchenartigen
Nervenendigungen fanden sich vor allem in Region 1, assoziiert mit elastischen Fasern.
Diese Endigungen waren SP - IR (Abb. 6).
Morphologisch ähnliche Endigungen gab es auch in der vorderen Pars plicata und in
den Tälern. Diese Nervenendigungen waren TH - immunoreaktiv.
Abb. 6: Gefrierschnitt durch die Pars plicata - Region (Region 4) parallel zur epithelialen
Oberfläche in Höhe der Täler der Ziliarfortsätze .
Immunhistochemische Färbung mit SP - Antikörper (Vergrößerung 480fach).
Es zeigen sich zahlreiche SP - IR - Nervenfasern. Stellenweise zweigen sich einzelne
Nervenfasern auch auf, um bäumchenartige Strukturen (B) zu formen
B
18 18
Tabelle 3: Innervation des Epithels
1 2 3 4 5 6
NPY (+) + + + - -
TH + ++ ++ ++ + +
VIP - - - - - -
NOS - - - - - -
VAChT + - ++ + - -
SP ++ + - + - -
CGRP - (+) - - - -
Innervationsmuster des Epithel bzw. des Stromas unter dem Epithel.
1: Vorderste Pars plicata
2. Eigentliche Ziliarfortsätze
3. Hintere Pars plicata
4. Täler der Pars plicata
5. Vordere Pars plana
6. Hintere Pars plana
-: Keine Nervenfasern
(+): Vereinzelte Nervenfasern
+: Einzelne Nervenfasern
++: Viele Nervenfasern
19 19
3. Ganglienzellen
Im Stroma der Grundplatte der hinteren Pars plana fanden sich regelmäßig auch
Ganglienzellen. Die Zahl der Ganglienzellen variierte sehr stark von 5 bis 30 pro 4-5 mm
Breite der Grundplatte. Die meisten dieser Ganglienzellen waren NOS - IR, etwa 1/3 TH - IR.
Einzelne Ganglienzellen färbten sich auch für VIP, NPY, VAChT und CGRP (Abb. 7).
SP - IR Ganglienzellen waren nicht nachweisbar.
Abb7.: Gefrierschnitt durch die Grundplatte der hinteren Pars plana - Region (Region 6).
Immunhistochemische Färbung mit VAChT- Antikörper (Vergrößerung 480fach).
In einem netzwerkartigen Geflecht von VAChT - IR - Nervenfasern zeigen sich auch
markierte Nervenzellen (N).
N
20 20
Diskussion
Zur Innervation des menschlichen Ziliarkörpers liegen schon zahlreiche Untersuchungen vor,
die zum Teil mit histochemischen Enzymnachweisen (Thiocholin - Technik zum Nachweis
der Acetylcholinesterase, Nachweis der Tyrosinhydroxylase) oder fluoreszenzmikroskopisch
(Fluoreszenzmethode nach Falck und Hillarp zum Nachweis von Katecholaminen)
gewonnen wurden [31]. So wurden in der Nachbarschaft von Gefäßen des Ziliarkörpers
Katecholamine [4,5,18] und cholinerge Transmitter [18] nachgewiesen, aber auch NPY [33],
VIP [24,34], SP [37, 38] und CGRP [36, 40]. Diese Ergebnisse wurden an Sagittalschnitten
durch das Auge gewonnen, ohne dass einzelne Regionen im Ziliarkörper differenziert oder
hier zwischen einer Innervation des Epithels und der darunter im Stroma befindlichen
Gefäße unterschieden wurden.
In dieser Arbeit wurden erstmals die sich aufgrund von morphologischen und
vaskulären Kriterien unterscheidbaren sechs verschiedenen Regionen des Ziliarkörpers in
Schnittserien durch verschiedene Ebenen auf das Vorkommen und die Verteilung von
Neurotransmittern, die im menschlichen Ganglion trigeminale als CGRP und SP [35], im
Ganglion cervicale superius als TH, NPY [33,35], im Ganglion ciliare als VAChT [32] und im
Ganglion pterygopalatinum als NOS und VIP [16,39] vorwiegend vorkommen,
immunzytochemisch analysiert. Die Anwendung von kompletten Schnittserien vor allem quer
zur Ebene der Fortsätze bis in die Tiefe des Ziliarkörperstromas bzw. - muskels ermöglichte
auch die Innervation des Epithels gesondert von der Innervation der Gefäße zu untersuchen.
Während die morphologischen Charakteristika eine Einteilung des Ziliarkörpers in die
sechs einzelnen Regionen zulassen, sind unsere Ergebnisse hinsichtlich des Vorkommens
und der Verteilung von verschiedenen Neurotransmitter nicht so differenziert und mit
denselben regionalen Unterschieden versehen. Dies trifft sowohl für die Gefäße als auch für
das Epithel zu.
Blutgefäße werden in allen Abschnitten sehr intensiv vor allem sympathisch über TH -
IR Nerven innerviert. Wie in anderen Bereichen des Körpers wirkt TH auch an den Gefäßen
des Ziliarkörpers vasokonstriktiv [1]. Die genaue funktionelle Bedeutung von NPY, das mit
Noradrenalin im menschlichen Ganglion cervicale superius zu mehr als 75% kolokalisiert ist
[35], ist physiologisch nicht untersucht. Unsere Färbungen zeigen eine ähnliche
Innervationsdichte in allen untersuchten Regionen, d.h. auch die Venen der Pars plana sind
intensiv vasokonstriktiv innerviert. Eine Besonderheit stellt die duale Innervation mit
parasympathischen Fasern dar, die cholinerger Natur sind. Die Innervation der Gefäße mit
adrenergen und cholinergen Transmittern ist auch für die cerebralen Gefäße bei Säugetieren
bekannt [25,28,29], aber auch in der Aderhaut des Auges finden sich neben sympathischen
Nervenfasern parasympathische Endigungen an den Gefäßen. Hier stammen die
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parasympathischen, funktionell dilatatorischen Fasern allerdings vom Ganglion
pterygopalatinum und zeichnen sich durch NOS und VIP - Immunoreaktivität aus. Die
Gefäße des Ziliarkörpers weisen keine NOS - positiven Fasern auf. Stimulation dieser
Nerven führt zur Vasodilatation. Im Gegensatz hierzu fand Bill [1,31], dass Stimulation des N.
occulomotorius eine Vasokonstriktion der Ziliarkörpergefäße zur Folge hat. Die funktionelle
Bedeutung dieser cholinergen Innervation ist nicht bekannt. Da sie bei Stimulation
gleichmäßig mit einer Akkommodation erfolgt, könnte eine Verminderung des Blutvolumens
und eventuell der Sekretionsmenge der Volumenzunahme durch den gleichzeitigen
Bluteinstrom in die Aderhaut entgegenwirken.
Die Bedeutung der Nervenendigungen am Epithel ist noch wenig untersucht. Für
adrenerge Substanzen ist bekannt, dass sie nicht nur auf die Gefäße, sondern über alpha2 -
und beta - adrenerge Rezeptoren auch auf das Ziliarepithel im Sinne einer erhöhten cAMP -
Produktion wirken [17]. Die intensive Innervation des Epithels im Bereich der gesamten Pars
plicata könnte auf eine direkte Regulation von Transportprozessen im Zusammenhang mit
Kammerwassersekretion oder - absorption hinweisen.
Eine Besonderheit stellt die Region 1 der Pars plicata dar. Hier finden sich sowohl an
den Gefäßen als auch am Epithel intensive Vorkommen von Substanz P - IR Nerven.
Funk und Rohen konnten an rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen der
Gefäßversorgung im vorderen menschlichen Augenabschnitt feststellen, dass Region 1
eines der drei vaskulären Territorien darstellt, die sich durch eigene Arteriolen und Venolen
auszeichnen und ein unterschiedliches Verhalten bei Gabe von vasoaktiven Substanzen
aufweisen [12, 13, 14]. Kürzliche Untersuchungen über propriozeptive Strukturen im
Ziliarmuskel [10] haben gezeigt, dass in dieser Region Ruffini - artige Strukturen, die sich für
Calretinin färben, vorkommen. Substanz P und CGRP kommen in der angrenzenden Iris am
M. sphincter bzw. M. dilatator pupillae vor. Bei entzündlichen Reaktionen im Auge wird die
Pupille wahrscheinlich zum Schutz der Strukturen des hinteren Augenabschnittes stark
eingeengt. Wie einleitend erwähnt, reagiert die Region 1 auf Parazentese aber auch auf
Entzündungsmediatoren wie Prostaglandin E und andere. Dabei kommt es zur Erweiterung
der ciliary channels zwischen den Epithelien. Es könnte sein, dass die besondere Innervation
der Region 1 mit dieser speziellen Aufgabe des vorderen Ziliarkörpers zusammenhängt.
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Danksagung
An erster Stelle gilt mein Dank Prof. Dr. E. Lütjen-Drecoll und PD Dr. C. Flügel-Koch. Ich
möchte beiden gleichermaßen für das Thema und der Betreuung der Arbeit danken, sowie
für die Geduld, die sie mir bei der Erstellung meiner Arbeit entgegenbrachten. Auch auf
diesem Wege noch mal herzlichen Dank.
Bei der Herstellung meiner Präparate haben mich vor allem die Mitarbeiter des
histologischen Labors unterstützt, wofür ich mich ganz herzlich bedanken möchte.
Die freundliche hilfsbereite Art aller Mitarbeiter des Institut hat mich nicht nur bei meinen
wissenschaftlichen Arbeiten, sondern auch persönlich positiv beeinflusst.
Ein besonderer Dank gilt auch meinen Eltern, die mich während des ganzen Studiums und
auch noch weiter unterstützt haben. Vielen Dank an meine Eltern, die mich immer, egal in
welcher Situation oder Stand der Ausbildung zur Seite standen.
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Lebenslauf Name: Christine Kahl
Geburtsdatum: 07.05.1976
Geburtsort: Tirschenreuth
Eltern: Franz Kahl, Gärtnermeister
Elisabeth Kahl, Büroangestellte
Geschwister: Martin Kahl, Gartenbauingenieur
Schule: 1982-1986: Grundschule Plößberg
1986-1995: Stiftlandgymnasium Tirschenreuth
1995: Abitur
Studium: 1995-2002: Humanmedizin
an der FAU Erlangen
08.05.2002 3. Staatsexamen
Beruflicher Werdegang: Juli 02 - Dezember 03: ÄiP am
Klinikum Bayreuth in der Klinik für
Anästhesiologie und Intensivmedizin
Januar 04 - Juni 08. Assistenzärztin am
Klinikum Bayreuth in der Klinik für
Anästhesiologie und Intensivmedizin
09.06.2008: Facharztprüfung im Fach
Anästhesie
Seitdem Fachärztin für Anästhesie am
Klinikum Bayreuth in der Klinik für
Anästhesiologie und Intensivmedizin