Abb. 5.2 Zunehmende Akkumulation von autofluoreszentem Material und Lipofuszin mit steigendem Alter

5.1.3Altersveränderungen des retinalen Pigmentepithels

Diese vorbeschriebenen degenerativen Veränderungen des retinalen Pigmentepithels sowie altersbedingte Veränderungen der extrazellulären Matrix führen im Laufe des Lebens zu einer Unterversorgung von Photorezeptoren und auch der retinalen Pigmentepithelzellen selbst mit Nährstoffen. In dieser Reaktion auf diese Unterversorgung kommt es zur Manifestation zweier verschie-

dener Stadien der altersabhängigen Makuladegeneration (AMD), nämlich entweder zur neovaskulären exsudativen ( Abschn. 5.3) oder zur atrophen Form ( Abschn. 5.5).

5.2Bruch-Membran

5.2.1 Aufbau der Bruch-Membran

Die Bruch-Membran ist eine von der Choriokapillaris und dem retinalen Pigmentepithel gebildete Schicht. Sie ist keine Membran im eigentlichen Sinne, sondern stellt interstitielles Bindegewebe dar, das sowohl als innerster Aspekt der Choriokapillaris als auch als äußerster Aspekt der Retina angesehen werden kann. Elektronenmikroskopisch konnte eine pentalaminare Struktur aufgedeckt werden ( Abb. 5.3). Die 5 Schichten umfassen von außen nach innen:

▬die Basallamina der Choriokapillaris,

▬eine äußere kollagene Schicht,

▬eine elastische Schicht sowie

▬eine innere kollagene Schicht.

▬Die innerste Schicht bildet die Basallamina des retinalen Pigmentepithels.

Während die innerste Schicht mit der Basallamina des retinalen Pigmentepithels klar begrenzt wird, ist die äußerste Schicht multivariant, da sie sowohl durch die Basallamina der Choriokapillaris begrenzt wird, aber auch zwischen den Kapillaren der Choriokapillaris zu finden ist. Die Bruch-Membran variiert in der Dicke abhängig vom Alter und der Topographie, ihr dünnster Bereich liegt in der zentralen Region im jungen Auge um die 2 μm [80].

5.2.2Altersveränderungen der Bruch-Membran

Mit zunehmendem Alter treten vielschichtige Veränderungen auf, die zu einer kontinuierlichen Verdickung der Bruch-Membran führen ( Abb. 5.3a und b).

Die Dickenzunahme ist Teil des normalen Alterungsprozesses [90]. Aufgrund einer hohen individuellen Schwankungsbreite für die untersuchten Parameter postulierten die Autoren der Studie, dass rund die Hälfte der Dickenzunahme auf eine natürliche Alterung und die andere Hälfte auf Faktoren wie die genetische Ausstattung oder Umwelteinflüsse zurückzuführen sei. Wie in elektronenund lichtmikroskopischen Studien gezeigt wurde, nimmt die Dicke der Bruch-Membran auch im Rahmen einer AMD zu [44, 105]. Dabei treten Ablagerungen von Debris in vesikulärer und membranförmiger Art auf [35]. Die membranförmige Debris erscheint als lineare oder geknäulte Membranfragmente mit einer Phospholipid- doppelmembran-ähnlichen Morphologie.

Mit steigendem Alter findet sich eine stark verminderte Löslichkeit von Kollagenbestandteilen der Bruch-

Membran, was mit einer signifikanten Zunahme an Nicht-Kollagenproteinen – besonders in der Region unter der Makula – verbunden ist [68]. Dabei nimmt die Menge an bestimmten extrazellulären Matrixproteinen in der Bruch-Membran mit dem Alter zu [77] oder kann vom RPE unter dem Einfluss von aktiviertem Komplement vermehrt gebildet werden [122]. Immunhistochemische Untersuchungen der Bruch-Membran in verschiedenen Altersgruppen zeigen eine verstärkte Anfärbung für Kollagen vom Typ IV. Bei der Untersuchung von Kollagen III konnten keine altersabhängige Veränderung zum Gesamtkollagenanteil beobachtet werden [68].

Vernetzte Kollagenfibrillen zeigen eine erhöhte Resistenz gegen den Abbau durch Metalloproteinasen [120]. Eine solche Vernetzung ist charakteristisch für den normalen Alterungsprozess der Kollagenmakromoleküle

[52]und findet auch in der Bruch-Membran statt. Eine frühe Kollagenvernetzung in der Bruch-Membran führt möglicherweise zu einer verstärkten und schnelleren Anhäufung von Debris [50]. Zusätzlich zur Kollagenvernetzung kann eine Kalzifizierung der Bruch-Membran stattfinden, die in der elastischen Schicht beginnt [30, 36]. In der letztgenannten Arbeit wurde hochgerechnet, dass die hydraulische Konduktivität der Bruch-Membran durch die Summe der altersbedingten Veränderungen soweit abgesenkt wird, dass beim Erreichen von 130 Jahren theoretisch kein Durchfluss mehr möglich ist.

Neben den chemischen Modifikationen der Kollagenfasern findet sich eine reduzierte Löslichkeit des Kollagens. Diese kontinuierliche Reduzierung betrifft in der

9.Lebensdekade schließlich ca. 50% des Gesamtkollagens

[68].Die geringere Löslichkeit ergibt sich aus einer Denaturierung des Kollagens, bei der neben einer Proteinentfaltung chemische Modifikationen wie z. B. Glykosylierungen einhergehen. Die bekanntesten sog. »advanced glycation end products« (AGE) Pentosidine und Carboxymethyllysin konnten in der alternden Bruch-Memb- ran, in »basal laminar deposits« und in weichen Drusen nachgewiesen werden [53, 63]. AGE sind starke Förderer von Quervernetzungen [72, 116] und können somit die Durchlässigkeit (Porengröße) der extrazellulären Matrix reduzieren. Noch wichtiger ist, dass AGE die enzymati-

sche Proteolyse der Proteine herabsetzen und damit das fein abgestimmte System der Synthese und Degradation stören [59, 102]. Die mannigfaltigen Strukturveränderungen der Proteine können zu einer Verdichtung der Struktur führen, die eine Nettoreduzierung der wasserhaltigen Grundmatrix zwischen den Fasern zur Folge hat und damit möglicherweise die Flüssigkeitspassage durch die Bruch-Membran reduziert ( Abb. 5.4).

Eine wichtige Gruppe, die an interund intramolekulare Proteinvernetzungen beteiligt ist, sind die Thiolgruppen. Die nachweisbare lineare Abnahme an freien Thiolgruppen der Aminosäuren kann als Indikator für eine Zunahme von Disulfidbrücken gewertet werden [80]. Diese Art der Quervernetzung kann sowohl zwischen Strukturfasern als auch zwischen Strukturproteinen und diffundierenden Proteinen auftreten. Das kumulative Auftreten von chemischen Veränderungen der Strukturproteine und der Grundmatrix bewirkt eine reduzierte Matrixverjüngung der Bruch-Membran.

Zusätzlich zu den Veränderungen in den kollagenen Schichten der Bruch-Membran wird eine Veränderung der Zusammensetzung der extrazellulären Matrixproteine in den Basallaminae, insbesondere des RPE, angenommen. Immunhistochemische Nachweise der Strukturproteine Kollagen IV und Laminin in den Basallaminae zeigen mit zunehmenden Alter eine regressive Anfärbbarkeit, die in der RPE-Basallamina stärker ausgeprägt ist, als in der Basallamina des Endothels der Choriokapillaris [92]. Da die Basallamina ultrastrukturell intakt erscheint, wird auch hier eine erhöhte Quervernetzung angenommen, die eine Antigenmaskierung begründen kann.

Daneben verändern sich die biochemischen Eigenschaften der Bruch-Membran, da mit steigendem Alter dort vermehrt Lipide eingelagert werden ( Abb. 5.5a und b) [92]. Diese Korrelation wurde sowohl für Neutralfette durch Öl-Rot-Färbung als auch für Phospholipide durch Sudanschwarz-B-Färbung nachgewiesen, auch wenn das Verhältnis der beiden Lipidarten zueinander und die Gesamtmenge an extrahierten Fetten zwischen den einzelnen Proben schwankten. In Augen von Individuen unter 30 Jahren fand sich keine Anfärbung, während in der Gruppe von 31–60 Jahren unterschiedliche Färbemuster zeigten. In

Augen von Spendern über 61 Jahren fanden sich dann stets mehr oder weniger starke Anfärbungen für beide Lipidgruppen [92]. Weitere dünnschichtund gaschromatographische Analysen von Fetten aus der Bruch-Membran bestätigten die Zunahme von Lipiden in der Bruch-Membran mit steigendem Alter, zeigten aber ebenfalls eine große individuelle Schwankungsbreite in deren Zusammensetzung auf ([107]; zur Übersicht siehe [25]). Die Ergebnisse bezüglich der Zusammensetzung der Phospholipide legten zudem nahe, dass diese Fette zellulären und nicht plasmatischen Ursprungs waren. Die Autoren vermuten dabei die RPE-Zellen als wahrscheinliche Quelle.

Die altersabhängig verstärkte Anfärbbarkeit der BruchMembran vor allem für Neutralfette und nicht verestertes Cholesterin wurden in weiteren Studien mit humanen Donoraugen bestätigt [27, 51, 96]. In den Lipoproteinähnlichen Partikeln der Bruch-Membran war esterifiziertes Cholesterol als Neutrallipid vorherrschend nachweisbar [121]. Dabei wurde eine weniger starke Färbung in der peripheren Bruch-Membran beschrieben [51]. In weiteren biochemischen Studien wurde ebenfalls nachgewiesen, dass die mengenmäßige Lipideinlagerung in der BruchMembran unter der Makula im Vergleich zur Peripherie stärker ausgeprägt ist ( Abb. 5.5c und d) [58].

Bereits frühe ultrastrukturelle Untersuchungen zeigten viele relativ runde kleine (meist unter 100 μm Durchmesser) elektronendurchlässige membranöse oder vesikuläre Aussparungen in der Bruch-Membran von älteren Augen [7, 88]. Da bei der konventionellen Elektronenmikroskopie die Fette während der Präparation ausgewaschen werden, konnte erst mit einer Neutrallipid erhaltenden Fixationstechnik nachgewiesen werden, dass diese Vesikel in der Bruch-Membran mit elektronendichtem Material angefüllt waren [27, 28]. Dabei waren die vesikulären Strukturen in der Bruch-Membran mit esterifiziertem und nicht-esterifiziertem Cholesterol angefüllt. Diese Lipide sind ebenfalls mit Öl-Rot O und Sudanschwarz darstellbar und die Verteilung und Größe der Vesikel entsprach den lipidreichen Strukturen der lichtmikroskopischen Arbeiten. Die »Quick-freeze/ deep-etch«-Technik als weitere Präparationsmethode enthüllte, dass die soliden Lipidpartikel verschiedene Oberflächenund Kernstrukturen aufwiesen und miteinander verschmelzen konnten [60]. Ferner wurde eine Zunahme der Lipoproteinpartikel auch in der Peripherie der Bruch-Membran beschrieben, auch wenn die Einlagerung dort langsamer von statten ging als in der makulären Region [66].

Beim normalen Alterungsprozess wird in der BruchMembran zunehmend mehr TIMP-3 (»tissue inhibitor of matrix metalloproteinases«) gefunden. In Augen von AMD-Patienten findet sich im Vergleich zu Augen von alterskorrelierten Personen noch einmal eine weitere Zunahme an TIMP-3 [67]. Dieser ist ein Inhibitor von Matrixmetalloproteinasen (MMP), die entscheidend am Umund Abbau von Gewebe beteiligt sind und deren aktive Formen die Durchlässigkeit der Bruch-Membran erhöhen [2]. Die inaktiven Proformen von MMP-2 und -9 werden mit steigendem Alter ebenfalls vermehrt in der Bruch-Membran gefunden, nicht aber die aktiven Formen [49]. So kann durch ein aus dem Gleichgewicht geratenes Verhältnis zwischen TIMP und MMP bei AMD neben der ohnehin schon ansteigenden altersbedingten Versprödung durch die Kollagenveränderungen der dynamischen Modulation in der Bruch-Membran vermehrt Einhalt bieten.

All diese strukturellen Veränderungen führen im Laufe des Lebens zu einer abnehmenden Hydrokonduktivität, d. h. der Fähigkeit, Flüssigkeiten passieren zu lassen [80, 84, 111]. Der Hauptwiderstandsort entwickelt sich in der inneren kollagenen Schicht. Dies ist zum einen in den ersten Lebensdekaden auf eine Reduktion der Größe und der Anzahl der Poren zurückzuführen, die durch die netzartige Anordnung der kollagenen Fasern gebildet werden [80, 112, 113]. Hierdurch können größere Proteine und Lipide die Bruch-Membran zunehmend schlechter passieren und akkumulieren in den verschiedenen Schichten der Bruch-Membran. Die ab der 5.ten Lebensdekade beobachtete exponentiell weiter zunehmende Abnahme der Wasserdurchlässigkeit der Bruch-Membran wird durch die beobachtete ebenfalls exponentielle Zunahme der Menge der abgelagerten Lipide erklärt [58, 80, 92, 94, 96, 97].

Diese Lipide konnten als Phospholipide und neutrale Lipide identifiziert werden, deren Akkumulation mit der 4. Lebensdekade einsetzt und mit zunehmendem Alter exponentiell zunimmt [27, 58, 92, 107]. Zusätzlich zur generellen Lipidakkumulation konnte eine individuelle Spezifität der Lipidzusammensetzung beobachtet werden [92, 93, 96]. Insbesondere konnten Unterschiede im Verhältnis von polaren Phospholipiden zu apolaren neutralen Lipiden beschrieben werden [92, 96, 97, 107]. Die Anzahl der Lipidpartikel in der Bruch-Membran war mit dem steigenden Alter positiv korreliert [60, 66], was die Hypothese der Bruch-Membran als zunehmend lipophile Barriere von Bird und Marshall stützt.

Hingegen zeigte die Fettsäurenzusammensetzung in den verschiedenen Lipidklassen keine großen Unterschiede [93, 95]. Bei der Untersuchung peroxidierter Lipide konnte prozentual eine signifikante Zunahme in

der Bruch-Membran mit zunehmendem Alter festgestellt werden. Diese peroxidierten Lipide entstehen durch oxidative Schädigung und stammen von langkettigen ungesättigten Fettsäuren, so von Docosahexaensäure und Linolensäure (Octadecatriensäure), die in großen Mengen in Photorezeptoraußensegmenten gefunden werden [109].

Diese Veränderungen der strukturellen, biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften der BruchMembran mögen normale Alterungsprozesse widerspiegeln [19, 36, 38, 81, 90, 92]. Weitere morphologische Studien zeigen jedoch, dass es innerhalb dieser kontinuierlichen Altersveränderungen eine große Variationsbreite in der Bevölkerung gibt [90, 92]. Obwohl die Veränderungen im RPE und der Bruch-Membran direkt korreliert mit dem Alter zunehmen, besteht eine hohe individuelle Variationsbreite innerhalb der Altersgruppen und zwischen Geweben gleichen Alters [90]. Es scheint, dass das Altern der Makula möglicherweise ein Prozess ist, der quantitativ und qualitativ innerhalb der Gesellschaft variiert und ein Visusverlust nur Individuen mit den schwersten Veränderungen betrifft.

5.2.3Ablagerungen in der Bruch-Membran, Drusen

Die ersten ophthalmoskopisch sichtbaren Veränderungen einer frühen AMD sind runde, scharf begrenzte oder konfluierende, kleinere oder größere gelbliche Ablagerungen, sog. Drusen ( Abb. 5.6 bis Abb. 5.9). Dagegen sind die vorher geschilderten Veränderungen der BruchMembran für den Augenarzt nicht sichtbar.

Pigmentverschiebungen mit hyperund hypopigmentierten Arealen in der Ebene des retinalen Pigmentepithels weisen ebenso auf eine frühe AMD hin. Diese ophthalmoskopisch sichtbaren Veränderungen sind auf Ablagerungen zwischen innerer kollagener Schicht und der Basallamina des retinalen Pigmentepithels zurückzuführen.

Histologisch sind Drusen bei Personen, die älter als 65 Jahre sind, sehr häufig zu sehen [24]. Klinisch-oph- thalmoskopisch finden sie sich bei 15–30% aller Untersuchten. Die Anzahl, die Größe, das Konfluenzverhalten und die angiographische Anfärbbarkeit der Drusen zeigt individuell große Unterschiede [14, 16]. Trotz der Vielfalt im Erscheinungsbild der Drusen kann jedoch individuell eine große Konstanz und Symmetrie beobachtet werden [8, 40]. Es müssen deshalb spezifische Faktoren für die Ausbildung, Verteilung und chemische Zusammensetzung der Drusen verantwortlich sein. Eine genetische Prädisposition ist wahrscheinlich und wird in Kap. 2 abgehandelt, aber auch Umweltfaktoren können modifizierend eingreifen [10].

Histologisch lassen sich vier verschiedene Formen von Ablagerungen unterscheiden ( Tab. 5.1):

Harte Drusen sind ophthalmoskopisch als gelbliche runde, scharf begrenzte Ablagerungen sichtbar ( Abb. 5.6a, Abb. 5.7a und c). Sie bestehen aus hyalinem Material und sind zwischen der inneren kollagenen Schicht und der Basallamina des RPE lokalisiert.

Bei den als diffuse Drusen zusammengefassten weichen flächigen Drusen ( Abb. 5.6b, Abb. 5.7b und d)

und »basal linear deposits« handelt es sich ebenfalls um Ablagerungen zwischen innerer kollagener Schicht und Basallamina des RPE, doch sie weisen eine granuläre, amorphe vesikuläre Zusammensetzung auf ( Abb. 5.6c und Abb. 5.8). Weiche Drusen haben eine breite Basis und eine flächige Ausdehnung, die klinisch als gelbliche runde Herde mit unscharfen häufig konfluierenden Grenzen sichtbar werden. »Basal linear deposits« weisen eine dünnere flächige Ausdehnung auf und sind klinisch

nicht direkt sichtbar. Eine verzögerte angiographische Füllung der Choriokapillaris kann ein indirekter Hinweis auf »basal linear deposits« sein [22, 92, 97, 101].

Neben diesen strukturellen Unterschieden zeigen Drusen immer aber auch wie die umgebende BruchMembran eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung der in ihnen abgelagerten Lipide [19, 34, 58, 75] ( Abb. 5.9). Hier überwiegen bei einigen Drusen neutrale Lipide, während bei anderen vor allem Phospholipide nachweisbar sind [58, 92, 97, 107]. Die neutralen Lipide sind wasserunlöslich (hydrophob). Im Gegensatz hierzu sind Phospholipide polar gebaute, hydrophile Moleküle. Bei der Färbung der Drusen mit Fluoreszein sind diese chemischen Merkmale wiederzufinden [97]. Fluoreszein ist ein polar gebautes, wasserlösliches Molekül. Nur Drusen, die reich an Phospholipiden sind, sind mit diesem Farbstoff anfärbbar. Dagegen färben sich Drusen, die neutrale Lipide enthalten, nicht an.

Von den genannten Drusen abzugrenzen sind »basal laminar deposits«. Ophthalmoskopisch nicht sichtbar handelt es sich um amorphe flächige Ablagerungen zwischen der Basallamina des RPE und der Zytoplasmamembran des RPE. Lichtmikroskopisch sind sie als bürstenförmige Strukturen sichtbar.

Die Erscheinung dieser Ablagerungen hat zu einigen Konflikten zwischen den Autoren geführt. Einige nehmen an, dass es sich um Ablagerungen des normalen Alterns handelt, andere hingegen behaupten, dass sie ausschließlich in AMD betroffenen Augen auftreten. Diese Ablagerungen wurden zuerst von Sarks 1976 als eine Ansammlung amorphen Materials beschrieben [105]. Die größte Aufmerksamkeit wurde streifig erscheinenden Bestandteilen der »basal laminar deposits« zugewandt. Hierbei wird weitgehend angenommen, dass es sich um Kollagenderivate handelt und als »fibrous« oder »long spaced collagen« (LSC) bezeichnet [18, 43, 70, 104]. Der Nachweis von Kollagen VI in den LSC wird dabei kontrovers diskutiert. Weiterhin lässt sich keines der bekannten Kollagene in den LSC nachweisen. So nehmen einige Autoren an, dass es keinen Anhaltspunkt für die Annahme eines Kollagenderivates gibt [78]. LSC sind Hauptbestandteil der »basal laminar deposits« doch sind sie auch im äußersten Aspekt der Bruch-Membran zwischen Zytoplasmamembran und Basallamina der Choriokapillaris zu finden. Da LSC auch im jungen Auge in der äußeren kollagenen Schicht nachweisbar sind, wird auch angenommen, dass es sich um ein Produkt des ständigen Kollagen »turn-overs« handelt [50]. LSC zeigen nur eine schwache Anfärbarkeit für Basallaminakomponenten. Darüber hinaus enthalten LSC Kohlenhydrate, die sich nicht in Laminin oder Kollagen IV finden [70]. So wird angenommen, dass sich LSC durch direkte Polymerisati-

on von Basallaminamaterial bilden und so die Antigenität im Polymer verloren geht [75, 118, 119].

Insgesamt besteht der Hauptanteil der »basal laminar deposits« (BLD) aus Kohlenhydrathaltigen Strukturen [86], häufig als Teil von Glykoproteinen, die sich von der Kohlenhydratstruktur des Laminin und Kollagen IV unterscheiden [70, 71]. Weiterhin können die Glykosaminoglykane Chondroitinsulfat und Heparansulfat in BLD nachgewiesen werden, wobei nur in AMD betroffenen Augen Heparansulfat in BLD nachgewiesen werden konnte [71].

Es bestehen zwei grundlegende Hypothesen über den Ursprung der Drusenbestandteile: Entweder stammen sie vom RPE ab oder sie entstammen dem Blutfluss der Choriokapillaris.

▬Die Hypothese, dass Drusenbestandteile dem RPE entstammen beruht auf der Vorstellung, dass alle Abfallprodukte aus dem Stoffwechsel des RPE basal ausgeschieden werden und dem effektiven Flüssigkeitsstrom von der Retina zur Choriokapillaris folgend durch die Bruch-Membran hindurch zur Choriokapillaris transportiert werden. Die durchgeführten Lipidnachweise lassen einen RPE Ursprung für möglich erscheinen [107]. In dieser Hypothese werden degenerative Veränderungen des RPE als ursächlich angesehen, die dann zur Drusenformation führen [17, 45, 57, 64, 65].

▬Die Hypothese des Ursprungs der Ablagerungen in der Bruch-Membran aus der Aderhaut wird zum einen durch histologisch-biochemische Analysen der Lipidzusammensetzung der vesikulären Bestandteile der Ablagerungen gestützt, in denen cholesterinhaltige Substanzen ähnlich den Veränderungen bei der Arteriosklerose gefunden wurden [27]. Zum Anderen wird dies noch durch tierexperimentelle Versuche gestützt, die belegen, dass mit der Nahrung aufgenommene Lipide in der Bruch-Membran abgelagert werden können [32]. Auch spricht die Lage der RPE-Basallamina oberhalb der Drusen und die bei nodulären Drusen ballonförmige Gestalt für einen Ursprung aus der Choriokapillaris.

Schließlich kann ebenso angenommen werden, dass die beobachteten Ablagerungen sowohl aus der Aderhaut, als auch aus einem gestörten RPE-Metabolismus stammen, und die individuelle Komposition der Ablagerungen das Resultat unterschiedlicher Variationen im Zusammenspiel dieser Altersveränderungen ist.

Bei der Frage nach dem Ursprung der BLD zwischen RPE-Zytoplasmamembran und RPE-Basallamina überwiegt die Vorstellung eines Ursprungs vom RPE [43, 70, 78, 118, 119]. Da ähnliche Ablagerungen auch in anderen