Frühe funktionelle Veränderungen des Sehnervens beim Offenwinkelglaukom

1. Hintergrund und Ziele Das Glaukom wird aufgrund des initial symptomlosen Verlaufs häufig nicht oder erst im fortgeschrittenen Stadium erkannt und zählt damit zu den drei häufigsten Augenerkrankungen weltweit, die zur irreversiblen Erblindung führen können. Den wichtigsten und häufigsten Subtyp stellt das primäre Offenwinkelglaukom dar. Die bisher etablierte Funktionsdiagnostik in Form verschiedener Arten der Gesichtsfeldmessung (Perimetrie) ist gegenwärtig zur Früherkennung unzureichend, da sich ein Gesichtsfelddefekt in der Perimetrie erst bei einer Schädigung von 30-50% der Ganglienzellen manifestiert. Die beim Glaukom betroffenen retinalen Ganglienzellen stellen das dritte Neuron der Sehbahn dar, nach den Photorezeptoren und den Bipolarzellen. Da Signale von verschiedenen Photorezeptortypen unterschiedlich an die postrezeptoralen Bahnen weitergegeben werden, können Veränderungen in den Ganglienzellen indirekt mittels photorezeptor-isolierender Reize untersucht werden. Über das magnozelluläre System (Parasol-Ganglienzellen; Summation von Signalen aus L-, M-, S- Zapfen und Stäbchen; achromatische Helligkeitswahrnehmung) erfolgt die Wahrnehmung bei hohen zeitlichen Frequenzen, wohingegen bei niedrigen zeitlichen Frequenzen die Reizweiterleitung über das empfindlichere parvozelluläre System geschieht (Midget-Ganglienzellen; Subtraktion von Signalen aus L- und M-Zapfen; Rot-Grün-Kontrast). Unter dieser Zielsetzung sollte im Rahmen dieser Pilotstudie geklärt werden, ob sich die Methode der sogenannten „Triple-Silent-Substitution“, welche eine selektive Reizung der verschiedenen Photorezeptortypen ermöglicht, dazu eignet, funktionelle Veränderungen auf Ganglienzellebene bei Glaukompatienten mithilfe photorezeptor-gerichteter Reize zu detektieren. 2. Patienten, Material und Methoden An dieser prospektiven, experimentellen psychophysischen Pilotstudie nahmen 19 Patienten aus dem Erlanger Glaukomregister mit manifestem perimetrischen Offenwinkelglaukom teil (1 Patient wurde wegen Vorliegen einer Farbsinnstörung nachträglich ausgeschlossen). Es wurde je ein Auge untersucht. Als Kontrollgruppe dienten 12 Probanden ohne okuläre Erkrankungen auf dem untersuchten Auge. Zur selektiven Reizung der vier verschiedenen Photorezeptorklassen unter gleichen Adaptationsbedingungen erfolgte die Erzeugung photorezeptor-gerichteter Reize („Triple-Silent-Substitution“) mithilfe eines 8-Kanal-LED-Photostimulators. Die Aufgabe der Studienteilnehmer bestand darin, den mittels eingestellten LED-Verhältnisses produzierten Lichtstimulus unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung im Testfeld hinsichtlich des (Nicht-)Vorhandenseins eines chromatischen oder achromatischen Flimmerns zu beurteilen und die Antwort mittels Knopfdrucks auf einem Gamepad zu übermitteln. Hierbei wurde sich mit schrittweiser Kontrastmodulation (in willkürlicher Reihenfolge) dem Schwellenkontrast - dem vom visuellen System geringsten noch wahrnehmbaren Kontrast - der jeweiligen Photorezeptorklasse angenähert. Bei vier verschiedenen Frequenzen (1, 4, 10 und 20 Hz) wurden die hieraus berechneten zeitlichen Kontrastempfindlichkeiten der Photorezeptoren ermittelt und graphisch dargestellt. 3. Ergebnisse Im untersuchten Frequenzbereich zeigte sich eine verminderte zeitliche Kontrastempfindlichkeit aller Photorezeptoren der Glaukompatienten im Vergleich zu den Normalprobanden. Im niederfrequenten Bereich ergaben sich weitestgehend überlappende L- und M-Zapfen-vermittelte zeitliche Kontrastempfindlichkeiten bei den Normalprobanden, etwas geringer auch bei den Glaukompatienten, während im höherfrequenten Bereich die L-Zapfen-vermittelte zeitliche Kontrastempfindlichkeit höher war als die der M-Zapfen. Bei 10 und 20 Hz zeigte sich eine ähnliche M-Zapfen- und Stäbchen-vermittelte Kontrastempfindlichkeit. Im Vergleich zu den anderen Photorezeptoren war die deutlichste Abnahme bei zunehmender Frequenz die der S-Zapfen-vermittelten Kontrastempfindlichkeit. Der ausgeprägteste Unterschied zwischen Glaukompatienten und Normalprobanden war jeweils bei Testung der Stäbchen und S-Zapfen bei 20 Hz zu sehen, da es hier fast keine Überschneidung der Empfindlichkeitsverteilungen gab. 4. Schlussfolgerung Anhand der Silent-Substitution-Technik können selektiv die verschiedenen Photorezeptortypen und damit auch die postrezeptoralen Sehbahnen untersucht werden, sodass diese sich ausgezeichnet zur Untersuchung der pathophysiologischen Veränderungen beim Glaukom eignet. Mit Anpassung der Untersuchungsparameter dieser Studie, insbesondere im Hinblick auf eine fokussierte Untersuchung kleinerer Netzhautareale, könnte es gelingen, eine neue diagnostische Methode zu etablieren, welche schon frühe funktionelle Veränderungen beim Glaukom detektieren und damit einen wesentlichen Beitrag zur Früherkennung und rechtzeitigen Therapieeinleitung leisten könnte.