- Anatomie und Physiologie der Netzhaut und Aderhaut
Zum Verständnis der klinischen Symptomatik hereditärer Netzhaut-Aderhautdystropien ist ein grundlegendes Verständnis des anatomischen Aufbaus und der Physiologie der Netzhaut und der Aderhaut erforderlich. Im folgenden wird ein kurzgefasster Überblick über die anatomischen Grundlagen gegeben und die darauf aufbauende Physiologie gegeben.
Bei den meisten Netzhaut-Aderhautdystrophien sind primär die Photorezeptoren, das retinale Pigmentepithel und/oder die Choriokapillaris betroffen. Die inneren Netzhautschichten, die Netzhaut- und großen Aderhautgefäße sind wahrscheinlich in den meisten Fällen nur sekundär in den dystrophischen Prozeß einbezogen.
Anatomischer Überblick
- Die Netzhaut (Retina) besteht aus verschiedenen Schichten, die entweder aus den Zellkörpern der neuronalen Zellen oder die Verbindungen (Synapsen) der Zellausläufer der Nervenzellen gebildet werden
- Die Netzhaut grenzt zum Augeninneren an den Glaskörper und nach außen an das retinale Pigmentepithel
- Das retinale Pigmentepithel wird durch die Bruch'sche Membran von der Aderhaut (Choroidea) getrennt
- Die Aderhaut grenzt nach außen an die Lederhaut (Sklera), der äußeren Augenhülle
zum Seitenanfang Artikel schließen
Anatomie der Netzhaut
- Die Netzhaut besteht aus den folgenden Schichten (von innen nach außen)
- Innere Grenzmembran
- grenzt an den Glaskörper, gebildet aus der Basalmembran der Müller Zellen, in die Glaskörperfasern inserieren
- Nervenfaserschicht
- enthält die Nervenfasern der Ganglienzellen, die zur Papille und zum N. opticus ziehen
- Ganglienzellschicht
- enthält die Zellkörper der Ganglienzellen und einzelne Amakrinzellen
- Innere plexiforme Schicht
- enthält die Synapsen zwischen Bipolar-, Ganglien- und Amakrinzellen
- Innere Körnerschicht
- enthält die Zellkörper der Bipolar-, Horizontal- und der meisten Amakrinzellen
- Äußere plexiforme Schicht
- enthält die Synapsen zwischen Photorezeptoren, Bipolar- und Horizontalzellen
- Äußere Körnerschicht
- enthält die Innensegmente der Photorezeptoren
- Photorezeptoraußensegmente
- enthält die Außensegmente der Photorezeptoren, in denen die Lichtwahrnehmung stattfinden
- Müller Zellen: Zwischen dem neuronalen Netzwerk finden sich Müller Zellen. Diese reichen von der inneren Grenzmembran bis zur äußeren Grenzmembran und hüllen die verschiedenen Zellstrukturen ein. Ihre Funktion sind vielfältig. Sie bestehen unter anderem in der Bildung eines Stützkorsetts innerhalb der Netzhaut. Außerdem regulieren sie die Ionenkonzentration im Extrazellulärraum. So werden unter anderem die von den Bipolarzellen abgegebenen Kalium-Ionen von den Müller Zellen aufgenommen. Der Potenzialverlauf an der Membran der Müller-Zellen entspricht dem Verlauf der B-Welle im ERG und spiegelt insofern nur indirekt die Funktion der neuronalen Netzhaut wieder.
- Interphotorezeptormatrix: Zwischen den Außensegmenten der Photorezeptoren und dem retinalen Pigmentepithel findet sich diese Matrix, die Zapfen und Stäbchen in spezifischer Weise umhüllt. In dieser Matrix finden multiple Transportprozesse zwischen den verschiedenen Zellen statt.
- Blutversorgung: Die Blutgefäße der Netzhaut versorgen nur die inneren Netzhautschichten (Ganglienzellen, Bipolarzellen). Ihre Gefäßwand ist durch 'tight junctions' abgedichtet, so dass nur durch aktiven Transport Substrate in die Netzhaut gelangen können (innere Blut-Retina-Schranke). Dies muss bei der medikamentösen Therapie von Netzhauterkrankungen berücksichtigt werden
- Die äußeren Anteile der Netzhaut werden von der Aderhaut über das retinale Pigmentepithel versorgt. Das Pigmentepithel hat ebenfalls tight junctions und bildet die äußere Blut-Retina-Schranke.
zum Seitenanfang Artikel schließen
Physiologie der Netzhaut
- Das einfallende Licht wird durch die Hornhaut und die Linse auf die Netzhaut fokussiert, um dort ein scharfes Abbild von der Umwelt zu schaffen. Lichtsignale müssen durch alle Schichten der Netzhaut bis zu den Außensegmenten der Photorezeptoren vordringen, um erkannt zu werden. Eine Streuung des Lichts im Auge wird durch die Pigmente des retinalen Pigmentepithels vermindert.
- Die Photorezeptoren fungieren als Signalvermittler. Sie wandeln die Energie des Lichtes in elektrische Potenziale um, die dann im neuronalen Netzwerk der Netzhaut (Horizontalzellen, Bipolarzellen, Amakrinzellen, Ganglienzellen) weiter verarbeitet werden, bevor sie zum Gehirn weitergeleitet werden
- Man unterscheidet zwei Haupttypen von Photorezeptoren: Stäbchen und Zapfen
- Stäbchen: höchste Sensitivität bei schwacher Beleuchtung. Die Stäbchen sind für das Dämmerung- und Nachtsehen sowie mit für das periphere Sehen verantwortlich
- Zapfen: höchste Sensitivität bei heller Beleuchtung (Tagsehen). Die Differenzierung in rot-, grün- und blauempfindliche Zapfen ist die Grundlage der Farbwahrnehmung. Die zentrale Sehschärfe basiert auf der hohen Zapfendichte in der Foveola
- Retinale Transduktion: Die Weiterleitung der aufgenommenen Information zum Gehirn erfolgt über weitere neuronale Zellen der Netzhaut, ist für Stäbchen und Zapfgen aber unterschiedlich. Das letzte Glied in der Kette in der Netzhaut sind die Ganglienzellen, deren Axone bis in das Corpus geniculatum im Gehirn reichen. Dabei gibt es jeweils einen 'Licht an' (ON-) und einen 'Licht aus' (OFF-) Informationsweg.
- Stäbchen:
- ON-Transduktion: über Stäbchen-Bipolarzellen, spezielle Amakrinzellen zu den Ganglienzellen
- OFF-Transduktion: über die Zapfen-OFF-Bipolarzellen zu den Ganglienzellen
- Zapfen:
- ON-Transduktion: über Zapfen-ON-Bipolarzellen zu den Ganglienzellen
- OFF-Transduktion: über die Zapfen-OFF-Bipolarzellen zu den Ganglienzellen
- Retinale Informationsverarbeitung: In der Netzhaut werden die von den Photorezeptoren aufgenommenen Signale weiter bearbeitet mit dem Ziel eine maximale Informationsaufbereitung. Der Vergleich der Helligkeits-Information verschiedener Photorezeptoren verbessert die Kontrastwahrnehmung, die Vergleich der Signale von Zapfen mit unterschiedlicher Farbsensitivität verbessert die Farbdifferenzierung. An dieser Informationsverarbeitung sind die verschiedenen Typen der Horizontalzellen, die in zahlreichen Typen vorkommenden Amakrinzellen und anterogarde sowie retrograde Querverbindungen zwischen den verschiedenen Zellen beteiligt. Dabei werden sowohl hemmende als auch verstärkende Signale an die benachbarten neuronalen Zellen abgegeben. In diesem neuronalen Netzwerk wird auch ein wesentlicher Teil der Anpassung an die Helligkeitsbedingungen in der Umgebung vorgenommen. Die genauen Mechanismen dieses komplizierten neuronalen Netzwerks sind noch nicht verstanden.
- In der Fovea besteht eine 1:1 Übertragung: ein Zapfen kontaktiert je eine ON-/OFF-Bipolarzelle und diese eine Ganglienzelle, dies garantiert eine hohe Auflösung und die Farbdifferenzierung. Zunehmend zur Netzhautperipherie konvergieren immer mehr Photorezeptoren auf immer weniger Bipolar- und Ganglienzellen. Dies ist insbesondere ausgeprägt bei den Stäbchen. Hier ist der Vorteil, das einzelne Lichtinformationen vieler Stäbchen zusammen verrechnet werden und somit ein Sehen im Dunkeln auch bei geringer Lichtinformation möglich ist.
zum Seitenanfang Artikel schließen
Anatomie & Physiologie des retinalen Pigmentepithels (RPE)
- Das retinale Pigmentepithel nimmt zahlreiche Aufgaben in der Versorgung und im Schutz der Netzhaut wahr.
- Es besteht aus einer einzellige Schicht zwischen Netzhaut und Bruch'scher Membran. Die Zellen sind mit 'tight junctions' fest verbunden, so dass Substrate nur durch aktiven Transport in den Pigmentepithelzellen zwischen Netzhaut und Bruch'scher Membran transportiert werden können (äußere Blut-Retina-Schranke).
- Die Außensegmente der Photorezeptoren werden von Ausstülpungen (Mikrovilli) der Pigmentepithelzellen umfaßt. Ein wesentliche Aufgabe der Pigmentepithelzellen ist es, die abgeschnürten Endstücke der Photorezeptor-Außensegmente zu phagozytieren und innerhalb der Pigmentepithelzelle abzubauen.
- Zwischen Photorezeptoren und Pigmentepithelzellen finden in der gelartigen Interphotorezeptormatrix multiple Transportvorgänge zum Austausch von Substraten statt. Eine weitere wesentliche Aufgabe der Pigmentepithelzellen ist es, das durch die Wahrnehmung von Licht veränderte Vitamin A zu regenerieren und den Photorezeptoren erneut zur Verfügung zu stellen.
- Die Einlagerung von Melaningranula in den retinalen Pigmentepithelzellen sorgt für die Pigmentierung und dient der Verminderung der Lichtstreuung innerhalb des Auges
- Nach außen bilden die Basalmembranen der Pigmentepithelzellen die innerste Schicht der Bruch'schen Membran, über die der Substrataustausch zwischen Pigmentepithelzellen und Choriokapillaris erfolgt.
- Im Laufe des Lebens kommt es zur Ansammlung von nicht weiter abbaubaren Endprodukten der Abbauprozesse innerhalb der retinalen Pigmentepithelzellen (Lipofuszin) sowie zu Ansammlung von Material im Grenzbereich zwischen Pigmentepithelzellen und Bruch'scher Membran (basal linear deposits, basal laminar deposits, Drusen).
zum Seitenanfang Artikel schließen
Anatomie & Physiologie der Bruch'schen Membran
- Die Bruch'sche Membran besteht aus 5 Schichten. Ihr kommen wesentliche Aufgaben in der Vermittlung des Transports zwischen retinalem Pigmentepithel und Choriokapillaris zu
- Veränderungen in der Bruch'schen Membran haben wahrscheinlich wesentlichen Anteil an der Entstehung altersabhängiger Netzhauterkrankungen
- Die Bruch'sche Membran besteht von innen nach außen aus:
- der Basalmembran der retinalen Pigmentepithelzellen
- einer inneren Schicht aus kollagenen Fasern
- einer Schicht aus elastischen Fasern
- einer äußeren Schicht aus kollagenen Fasern
- der Basalmembran der Gefäße der Choriokapillaris
- In Folge der zahlreichen Transportprozesse kommt es im Laufe des Lebens zu Ablagerungen und zur Verdickung der Bruch'schen Membran sowie zu einer Veränderung der Proteinzusammensetzung. Welche dieser Veränderungen die stärkste Bedeutung bei der Behinderung der Transportprozesse haben, ist noch unklar.
zum Seitenanfang Artikel schließen
Anatomie & Physiologie der Choroidea (Aderhaut)
- Die Choroidea ist im wesentlichen ein Gefäßnetzwerk, dass der Versorgung insbesondere der inneren Netzhautschichten und damit der Photorezeptoren dient
- Von allen Organen des Körpers besteht der höchste Blutdurchfluß in der Choroidea
- Das Blut verteilt sich in der Choroidea durch die großen Aderhautgefäße
- Die Choriokapillaris ist ein Netzwerk kleiner Blutgefäße zwischen den großen Aderhautgefäßen und der Bruch'schen Membran
- Im Bereich der Makula ist das Netzwerk der Choriokapillaris besonders stark ausgeprägt
- Mit zunehmendem Alter nimmt die Dichte des Netzwerkes der Choriokapillaris ab
- Im Bereich der Choroidea gibt es neuronale Zellen, deren Bedeutung für eine mögliche Regulation des Blutstroms beim Menschen noch nicht geklärt ist
zum Seitenanfang Artikel schließen
Topographie der Photorezeptoren
- Neben dem horizontalen Aufbau der Netzhaut sind insbesondere die Unterschiede der Verteilung der Photorezeptoren und der daraus resultierende besondere Aufbau der Makula für das Verständnis der klinischen Symptomatik und der Interpretation von augenärztlichen Untersuchungsbefunden wesentlich.
- Stäbchen:
- Anzahl: 60-125 Mio.
- Ein zentrales Areal in der Fovea (0,25-0,5 mm) ist stäbchenfrei
- Nach mittelperipher nimmt die Stäbchendichte zu, zur Ora serrata hin wieder ab. Die höchste Stäbchendichte liegt bei ca. 20o vom Zentrum (temporal 18o, nasal 23o)
- Zapfen:
- Anzahl: 3,2-6,5 Mio.Pathophysiologie
- Die Zapfen unterteilen sich in rot-, grün- und blauempfindliche Zapfen. Blauempfindliche Zapfen haben einen Anteil von ca. 7-10 % an der Gesamtzahl der Zapfen
- In der Peripherie ist die Verteilung der Zapfendichte und der einzelnen Zapfentypen asymmetrisch (höhere Dichte nasal als temporal, erhöhte Zapfendichte vor der Ora)
- In der Fovea finden sich 10 % aller Zapfen. Die höchste Zapfendichte besteht in der Foveola (100.000-324.000 pro mm2)
- Im Zentrum der Foveola finden sich nur rot- und grünempfindliche Zapfen. Die höchste Dichte der blauempfindlichen Zapfen liegt bei 0,1-0,3 mm Abstand vom Zentrum
- Außerhalb der Fovea nimmt die Zahl und Dichte der Zapfen drastisch ab (7.000 pro mm2 in 3 mm Abstand vom Zentrum)
zum Seitenanfang Artikel schließen
- Pathophysiologie der Netzhaut und Aderhaut
- Kurze Einführung in die Genetik
- Betreuung der Patienten
- Diagnostik
- Fragen der Klassifizierung
- Generalisierte Netzhaut-Aderhautdystrophien
- Regional begrenzte Netzhaut-Aderhautdystrophien
- Syndrome mit Netzhaut-Aderhautdystrophien
- Stationäre Netzhautfunktionsstörungen
- Hereditäre vaskuläre Netzhauterkrankungen
- Hereditäre Optikusatrophien
- Altersabhängige Makuladegeneration (in Vorbereitung)
- Differenzialdiagnosen zu Netzhaut-Aderhautdystrophien
- Hinweise zu Entstehung und Hintergrund des Textes
- Index der Krankheitsbegriffe
