Ultrastruktureller Vergleich des proliferativen Gewebes bei PDR-Patientenmit und ohne Glaskörperblutung - von Grundlagenforschungen zu den klinischen Therapien

Zusammenfassung

Hintergrund: Die proliferative diabetische Retinopathie (PDR) ist eine der häufigsten Erblindungsursachen weltweit, in deren Verlauf sich sehr oft eine Glaskörperblutung als Komplikation entwickelt. Ziel unserer Untersuchung ist, ultrastrukturelle Unterschiede zwischen den proliferativen Geweben bei PDR-Patienten mit und ohne Entwicklung von Glaskörperblutung im Zusammenhang mit den verschiedenen klinischen Therapien und dem richtigen Zeitpunkt der Vitrektomie zu analysieren. Methoden: Innerhalb dieser prospektiven Untersuchung wurden 27 PDR-Patienten (9 mit Glaskörperblutung und 18 mit PDR ohne Komplikationen) eingeschlossen. Bei allen Fällen wurde eine Vitrektomie durchgeführt, und die dadurch entnommenen Membranen wurden ultrastrukturell im Transmissions- und Rasterelektronenmikroskop weiter analysiert. Ergebnisse: Das proliferative Gewebe bei Patienten ohne Glaskörperblutung bestand meistens aus Fibroblasten, Makrophagen und Gliazellen. Verschiedene Typen von neu gebildeten Blutgefäßen, die sich durch spezifische Besonderheiten auszeichneten, wurden deutlich objektiviert. Bei Patienten mit PDR und Glaskörperblutung enthalten die fibrovaskulären Gewebe meistens Makrophagen und viele Erythrozyten. Die größeren Anteile von neu gebildeten Gefäßen waren die Kapillaren der „jüngeren” neuen Gefäße, die sich durch einen spezifischen Wandaufbau aus nur einer Schicht fenestrierter Endothelzellen auszeichneten. In der extrazellulären Matrix zwischen den großen Mengen der Proteoglykane befanden sich auch Blutbestandteile. Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass Blut im Glasskörperraum die Ultrastruktur des PDR-fibrovaskulären Gewebes verändert und deren Verdichtung und Kontraktionsfähigkeit stimuliert. Darüber hinaus ist es wichtig, die intravitreale Blutung immer als besondere Komplikation zu betrachten, die in einigen Fällen unmittelbare vitreale Chirurgie erfordern kann.

Abstract

Background: Proliferative diabetic retinopathy (PDR) is a sight-threatening disease with high social impact, easily complicated with vitreous haemorrhages (VH). In our study we try to point out the ultrastructural differences between proliferative tissues in PDR patients with and without vitreous haemorrhage in regard to the clinical practice and proper timing of vitreo-retinal surgery. Material and Methods: In our prospective study we included 27 PDR patients (18 with PDR only and 9 with PDR and vitreous haemorrhage). All of them were later operated with pars plana vitrectomy, during which proliferative tissue was collected. The materials were examined with transmission and scanning electron microscopy and histochemically with Safranin O. Results: The proliferative tissue of PDR patients without VH was mainly comprised of fibroblasts, macrophages and glial cells. We found a variety of blood vessels. Most common were the capillaries of “mature” new vessels. In the proliferations of patients with VH, macrophages and erythrocytes were more commonly detected. In the tissue capillaries of young new vessels prevailed, with only a very thin layer of endothelial cells comprising their walls. In the extracellular matrix among the proteoglycan complexes, we found lots of residual elements of blood. Conclusions: Our results point out that blood in the vitreous cavity alters the ultrastructure of the existing PDR proliferations in respect to making them more rigid and prone to contractions. It is therefore important to consider vitreous haemorrhage in PDR patients as a very serious complication, requiring in some cases urgent vitreo-retinal surgery.

Schlüsselwörter

proliferative diabetische Retinopathie - intravitreale Blutung - Vitrektomie - Ultrastruktur - Elektronenmikroskopie

Key words

proliferative diabetic retinopathy - intravitreal bleeding - vitrectomy - electron microscope

Literatur

• 1 Aiello L, Rand L, Briones J. Diabetic retinopathy in Joslin Clinic patients with adult-onset diabetes.  Ophthalmology. 1981;  88 619-623
• 2 Alitalo K, Hovi T, Vaheri A. Fibronectin is produced by human macrophages.  J Exp Med. 1980;  151 602-613
• 3 Ashton N. Vascular basement membrane changes in diabetic retinopathy.  Br J Ophthalmol. 1974;  58 344-366
• 4 Åhrenberg M, Thresher B, Machemer R. Vitreous hemorrhage nontoxic to retina as stimulator of glial and fibrous proliferation.  Am J Ophtalm. 1984;  97 611-626
• 5 Boulton M, McLeod D, Garner A. Vasoproliferative retinopathies: Clinical, morphogenetic and modulatory aspects.  Eye. 1988;  2 (Suppl) S124-S139
• 6 Davis M. Diabetic retinopathy: A clinical overview.  Diabetes Metab Rev. 1988;  4 291-322
• 7 Dodson P, Gibson J. Long term follow up of and underlying medical conditions in patients with diabetic exudative maculopathy.  Eye. 1991;  5 699-703
• 8 Doft B, Kingsly L, Orchard T. The association between long-term diabetic control and early retinopathy.  Ophthalmology. 1984;  91 763-769
• 9 Forrester J, Lee W, Williamson J. The pathology of vitreous hemorrhage.  Arch Ophthalmol. 1978;  96 703-705
• 10 Garner A. Vascular disease. Garner A, Klintworth G Pathobiology of ocular disease: a dynamic approach New York; Marcel Dekker 1994: 541-550
• 11 Gendron R, Good W, Adams L. et al . Suppressed expression of tubedown-1 in retinal neo-vascularization of proliferative diabetic retinopathy.  Brit J Ophtalmol. 2000;  42 3000-3004
• 12 Gendron R, Adams L, Paadis H. Tubedown-1, a novel acetyltransferase associated with blood vessel development.  Brit J Ophtalmol. 2001;  218 300-315
• 13 Glaser B. et al . Adult tissues contain chemoattractants for vascular endothelial cells.  Nature. 1980;  288 483-484
• 14 Glaser B, Campochiaro P, Davis J. Retinal pigment epithelial cells release an inhibitor of neovascularization.  Arch Ophthalmol. 1985;  103 1870-1875
• 15 Hammes H, Lin J, Bretze R. et al . Upregulation of the vascular endothelial growth factor/vascular endothelial growth factor receptors system in experimental backgrownd diabetic retinopathy of the rat.  Diabetes. 1998;  47 401-406
• 16 Hill C. et al . Angiogenic factor in vitreous from diabetic retinopathy.  Experientia. 1983;  39 583-585
• 17 Hofman P, Blijswik B van, Gaillard P. Endothelial cell hypertrophy induced by vascular endothelial growth factor in the retina: new insights into the pathogenesis of capillary nonperfusion.  Arch Ophthalmol. 2001;  119 861-866
• 18 Kahn H. et al . Prevalence of diabetic retinopathy: Age, sex and duration of diabetes.  Br J Ophthalmol. 1975;  59 345-349
• 19 Klein R. The epidemiology of diabetic retinopathy: Findings from the Wisconsin epidemiologic study of diabetic retinopathy.  Int Ophthalmol Clin. 1987;  27 230-238
• 20 Klein R, Klein B, Moss S. Visual impairment in diabetes.  Opthalmology. 1984;  91 1-9
• 21 Miller J. et al . Vascular endothelial growth factor/vascular permeability factor is temporally and spatially correlated with ocular angiogenesis in primate model.  Am J Pathol. 1994;  145 574-584
• 22 Moss S, Klein R, Klein B. The incidence of vision loss in a diabetic population.  Ophthalmology. 1988;  95 (10) 1340-1348
• 23 National Diabetes Data Group . Classification and diagnosis of diabetes mellitus and other categories of glucose intolerance.  Diabetes. 1979;  28 1039-1057
• 24 Palmberg P, Smith M, Waltman S. et al . The natural history of retinopathy in insulin-dependent juvenile onset diabetes.  Ophthalmology. 1981;  88 613-618
• 25 Patz A. Clinical and experimental studies on retinal neovascularisation.  Am J Ophthalmol. 1982;  94 715-743
• 26 Radetzky S, Walter P, Fauser S. et al . Visual outcome of patients with macular edema after pars palna vitrectomy and indocyanine green-assisted peeling of the internal limiting membrane.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 2004;  242 273-278
• 27 Shimizu K, Kobayashi Y, Muraoka K. Midperipheral fundus involvement in diabetic retinopathy.  Ophthalmology. 1981;  88 601-612
• 28 Smith R, Patz A. Diabetes 2000 - Closing the gap.  Ophthalmology. 1990;  97 153-154