Klin Monbl Augenheilkd 2007; 224(5): 402-410
DOI: 10.1055/s-2007-963156
Klinische Studie

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Änderung der retinalen Sauerstoffsättigung bei Gesunden und in frühen Stadien der diabetischen Retinopathie nach Atmung von 100 % Sauerstoff

Change of Retinal Oxygen Saturation in Healthy Subjects and in Early Stages of Diabetic Retinopathy during Breathing of 100 % OxygenD. Schweitzer1 , A. Lasch1 , S. van der Vorst1 , K. Wildner1 , M. Hammer1 , U. Voigt1 , M. Jütte2 , U. A. Müller3
  • 1Experimentelle Ophthalmologie, Augenklinik der FSU Jena
  • 2Augenarztpraxis M. Jütte, Jena
  • 3Klinik für Innere Medizin III der FSU Jena
Further Information

Publication History

Eingegangen: 7.8.2006

Angenommen: 10.4.2007

Publication Date:
22 May 2007 (online)

Zusammenfassung

Hintergrund: Störungen der Mikrozirkulation sind eine Ursache für das Entstehen diabetischer Veränderungen in der Netzhaut. Während umfangreiche Studien der strömungsphysikalischen Parameter bekannt sind, ist es nicht klar, wie sich das Alter, die Diabetesdauer, der Blutzucker, das glykosilierte Hämoglobin oder der systemische Blutdruck auf die Sauerstoffsättigung in Anfangsstadien der diabetischen Retinopathie auswirken. Material und Methoden: Die arterielle und die venöse Sauerstoffsättigung (aOS, vOS) wurde bei 28 Augengesunden (NP) (30,3 ± 13,1 Jahre), bei 31 Typ-I-Diabetikern (T I) (42,2 ± 12,9 Jahre) und bei 25 Typ-II-Diabetikern (T II) (58,9 ± 6,9 Jahre) mit milder, höchstens mäßiger nichtproliferativer diabetischer Retinopathie vor Atmung von 100 % Sauerstoff, während 6 Minuten Sauerstoffatmung und 10 Minuten nach Wiederatmen von Luft mit dem Jenaer Ophthalmospektrometer gemessen. Ergebnisse: Bereits vor Sauerstoffatmung stieg die venöse OS bei Diabetikern mit zunehmendem Alter. Während Sauerstoffatmung erhöhte sich die vOS für alle Gruppen um mehr als 20 %. Die arteriovenöse Differenz der OS nach Wiederatmen von Luft fiel bei Diabetikern mit dem Alter, während für Augengesunde keine Altersabhängigkeit nachgewiesen werden konnte. Bei Typ-II-Diabetikern stieg die vOS vor Provokation mit zunehmendem HbA1c an. Mit zunehmendem systolischen oder diastolischen Blutdruck stieg die venöse Sauerstoffsättigung bei Diabetikern an. Schlussfolgerungen: Augengesunde und Diabetiker in frühen Stadien der diabetischen Retinopathie zeigen vergleichbare Änderungen der Sauerstoffsättigung bei Atmung von reinem Sauerstoff. Messungen der venösen Sauerstoffsättigung sind aussagekräftiger als arterielle. Erste Unterschiede zwischen Diabetikern und Augengesunden sind in der Regelung beim Erreichen des Normalzustandes nach Sauerstoffprovokation nachweisbar.

Abstract

Background: Disturbances in the microcirculation are a source of retinal diabetic alterations. Comprehensive studies of blood flow parameters have been performed, but it is not known how ageing, duration of diabetes, blood sugar, glycolysed haemoglobin and elevated systemic blood pressure act in the early stages of diabetic retinopathy. Material and Methods: The arterial and venous oxygen saturation (aOS, vOS) were measured with a Jena Ophthalmo Spectrometer in 28 healthy subjects (NP) (30.3 ± 13.1 years), 31 Type I diabetics (T I) (42.2 ± 12.9 years), and in 25 Type II diabetics (T II) (58.9 ± 6.9 years), suffering form mild or moderate non-proliferative diabetic retinopathy, before, during breathing of 100 % oxygen for 6 minutes, and after respiration of air during 10 minutes. Results: Before oxygen breathing, the venous oxygen saturation in diabetics increased with age. During breathing of 100 % oxygen, the vOS increased considerably by 20 % in all groups. The arterio-venous difference of oxygen saturation was decreased with age in diabetics, but there was no dependence on age in normals. In Type II diabetics, the vOS before oxygen breathing was increased with HbA1c. There was also a positive correlation between vOS and blood pressure before oxygen breathing. Conclusion: Healthy subjects and diabetics in the early stages of diabetic retinopathy exhibit comparable changes of oxygen saturation during breathing of 100 % oxygen. Measurements of venous OS are most evident. First differences were detectable between diabetics and normals in the normalisation after oxygen respiration.

Literatur

  • 1 American national standard for the safe use of Laser ANSI Z 136.2 - 2000. Orlando, Suite 128, 13 501 Ingenuite Drive, FL 32 826; Laser Institute of America 2000
  • 2 Berkowitz B A, Kowluru R A, Frank R N. et al . Subnormal retinal oxygenation response precedes diabetic-like retinopathy.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1999;  40 (9) 2100-2105
  • 3 Berkowitz B A, Roberts R, Luan H. et al . Drug intervention can correct subnormal retinal oxygenation response in experimental diabetic retinopathy.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005;  46 (8) 2954-2060
  • 4 Blum M, Vollrath D, Bartke T. et al . Vasokonstriktion retinaler Arteriolen während Sauerstoffatmung bei diabetischer Retinopathie.  Ophthalmologe. 2003;  100 (4) 306-309
  • 5 Brosius G, Brosius F. SPSS Base System and professional Statistics. Bonn; International Thompson Publisher 1995 1. Aufl
  • 6 Brunn H E, Briehl R W. The interaction of 2, 3 diphosphoglycerate with various human hemoglobins.  J Clin Invest. 1970;  49 1088
  • 7 Cunha-Vaz J G, Lima J JP. Studies on retinal blood flow, I.  Arch Ophthalmol. 1978;  96 893-897
  • 8 Cunha-Vaz J G, Fonseca J R, Abren J RF. Studies on retinal blood flow II Diabetic retinopathy.  Arch Ophthalmol. 1978;  96 809-811
  • 9 Grunwald J E, Riva C E, Brucker A J. et al . Altered retinal vascular response to 100 % oxygen breathing in diabetes mellitus.  Ophthalmology. 1984;  91 (12) 1447-1452
  • 10 Grunwald J E, DuPont de J, Riva C E. Retinal haemodynamics in patients with early diabetes mellitus.  Br J Ophthalmol. 1996;  80 (4) 327-331
  • 11 Hammer M, Thamm E, Schweitzer D. A simple algorithm for in vivo ocular fundus oximetry compensating for non-haemoglobin absorption and scattering.  Phys Med Biol. 2002;  47 N233-N238
  • 12 Hill D W, Griffiths J D, Young S. Retinal blood flow measured by fluorescence angiography.  Trans Ophthal Soc UK. 1973;  53 325-328
  • 13 Kohner E M. The problems of retinal blood flow in diabetes.  Diabetes. 1976;  25 (Suppl 2) 839-842
  • 14 Oswald B, Vilser W, Oswald H. et al . Messung strömungsphysikalischer Größen der Netzhautdurchblutung bei Normalpersonen.  Graefes Arch Klin Exp Ophthalmol. 1983;  220 39-41
  • 15 Oswald B, Vilser W, Oswald H. et al . Messung strömungsphysikalischer Größen der Netzhautzirkulation bei Diabetikern, Typ 1 und 2.  Graefes Arch Klin Exp Ophthalmol. 1983;  220 42-46
  • 16 Patel V, Rassam S MB, Chen H C. et al . Oxygen reactivity in diabetes mellitus: effect of hypertension and hyperglycemia.  Clinical Science. 1994;  86 689-695
  • 17 Riva C E, Loebel M. Autoregulation of blood flow in the capillaries of the human macula.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1977;  16 568
  • 18 Riva C E, Grunwald J E, Petrig B L. Reactivity of the human retinal circulation on darkness: a laser doppler velocimeter study.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1983;  24 737-740
  • 19 Tiedeman J S, Kirk S E, Srinivas S. et al . Retinal oxygen consumption during hyperglycemia in patients with diabetes without retinopathy.  Ophthalmology. 1998;  105 (1) 31-36
  • 20 Schweitzer D, Leistritz L, Hammer M. et al .Calibration-free measurement of the oxygen saturation in retinal vessels of men. Progress in Biomedical optics, Proceedings of „Ophthalmic Technologes V”. San Jose, California; 1995 SPIE Vol. 2393: 210-218
  • 21 Schweitzer D, Hammer M, Kraft J. et al . In vivo measurement of the oxygen saturation of retinal vessels in healthy volunteers.  IEEE Transaction on Biomedical Engineering. 1999;  46 (12) 1454-1465

HDoz. Dr.-Ing. habil. Dietrich Schweitzer

Experimentelle Ophthalmologie, Augenklinik der Friedrich-Schiller-Universität Jena

Bachstr. 18

07743 Jena

Email: Dietrich.Schweitzer@Med.Uni-Jena.de

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