Background In the early diagnosis of clinical glaucoma, peripapillary bleedings were almost pathognomonic for a capillary insult. In the perfusion diagnostics, it is predominantly accepted that perfusion imbalances and IOP-induced changes occur and play a crucial role. Biomechanical peculiarities of the optic nerve head and cellular responses to astrocytes are also likely involved. Material and Methods We present in vivo and ex vivo models of IOP-elevation to enhance the resolution of examining cellular and molecular changes and to understand the mechanisms of capillary changes due to IOP-elevation. Results The in vivo model consists of cauterization-caused elevation of IOP in rat eyes. Two to 3 veins were cauterized to increase outflow resistance. The retinas were analyzed several weeks later and we found an abnormal expression of the neuron-specific molecule beta-III-tubulin in the capillary endothelium cells and in the vascular pericytes. Combined immunohistochemical stainings with different markers for various retinal cells confirmed the findings. The isolation of capillary endothelium cells and pericytes from rat brains (BMECs) and retinas (RMECs), and their cultivation under elevated IOP in vitro, confirmed the in vivo results. Conclusion The unexpected capillary response to elevation of IOP in vivo and in vitro could be seen as an early response of cells with expression of abnormal proteins. This result may explain clinical observations which dominate as peripapillary bleedings or microinfarctions and are likely associated with the glaucoma-induced opticopathy.
Hintergründe In der Frühdiagnostik des klinischen Glaukoms sind peripapilläre Blutungen fast pathognomonisch für eine Schädigung von Kapillaren. Auch in der Perfusionsdiagnostik herrscht überwiegend die Meinung, dass Perfusionsstörungen und Gefäßveränderungen vorliegen, die im Circulus vitiosus der IOD-Erhöhung (IOD: Intraokulardruck) eine wesentliche Rolle spielen. Damit sind wahrscheinlich die biomechanischen Besonderheiten der Papille sowie die zellulären Reaktionen von Astrozyten, Müller-Zellen, Endothelzellen, Mikroglialzellen und Perizyten assoziiert. Material und Methoden Wir stellen In-vivo- und Ex-vivo-Modelle für IOD-Erhöhungen vor, um die Auflösung unserer Betrachtungsweise bis hin zur zellulären und gar molekularen Reaktion zu erhöhen und Mechanismen der Kapillarzellveränderungen als Folge von IOD-Erhöhung zu verifizieren. Ergebnisse Als Tiermodell diente die kauterisationsbedingte Erhöhung des IOD im Rattenauge. Es wurden 2–3 Episkleralvenen kauterisiert, um den Abflusswiderstand zu erhöhen. Nach Analyse der Netzhäute einige Wochen danach fanden wir eine anormale Expression des ansonsten neuronalspezifischen Moleküls Beta-III-Tubulin in den Kapillarendothelzellen und in den Gefäß- und Kapillarperizyten. Kombinierte immunhistochemische Anfärbungen mit verschiedenen Markern für unterschiedliche Zelltypen bestätigten die Befunde. Die Isolierung von kapillären Endothelzellen und Perizyten aus Rattengehirnen (BMECs) und Retinae (RMECs) und deren In-vitro-Kultivierung unter erhöhten Druckbedingungen in einer eigens konstruierten Druckkammer bestätigten den In-vivo-Befund. Schlussfolgerung Die unerwartete kapilläre Reaktion auf die Erhöhung des IOD in vivo bzw. des Kultivierungsdrucks in vitro kann gegenwärtig als eine frühe Reaktion der Zellen mit Expression anormaler Proteine gedeutet werden. Dieser Befund mag bisherige klinische Beobachtungen erklären, die als peripapilläre Blutungen oder Mikroinfarkte imponieren und wahrscheinlich mit der Optikopathie einhergehen.
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