Augenklinik und Poliklinik
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Circadian rhythms regulate adaptive alterations in mammalian physiology and are maximally entrained by the short wavelength blue spectrum; cataracts block the transmission of light, particularly blue light. Cataract surgery is performed with two types of intraocular lenses (IOL): (1) conventional IOL that transmit the entire visible spectrum and (2) blue-light-filtering (BF) IOL that block the short wavelength blue spectrum. We hypothesized that the transmission properties of IOL are associated with long-term survival. This retrospective cohort study of a 15-hospital healthcare system identified 9,108 participants who underwent bilateral cataract surgery; 3,087 were implanted with conventional IOL and 6,021 received BF-IOL. Multivariable Cox proportional hazards models that included several a priori determined subgroup and sensitivity analyses yielded estimates supporting that conventional IOL compared with BF-IOL may be associated with significantly reduced risk of long-term death. Confirming these differences and identifying any potential causal mechanisms await the conduct of appropriately controlled prospective translational trials.
In young (n = 36, mean +/- SD: 24.8 +/- 4.5 years) and older (n = 34, mean +/- SD: 65.1 +/- 6.5 years) healthy participants, we employed a modified version of the Serial Reaction Time task to measure procedural learning (PL) and consolidation while providing monetary and social reward. Using voxel-based morphometry (VBM), we additionally determined the structural correlates of reward-related motor performance (RMP) and PL. Monetary reward had a beneficial effect on PL in the older subjects only. In contrast, social reward significantly enhanced PL in the older and consolidation in the young participants. VBM analyses revealed that motor performance related to monetary reward was associated with larger grey matter volume (GMV) of the left striatum in the young, and motor performance related to social reward with larger GMV of the medial orbitofrontal cortex in the older group. The differential effects of social reward in young (improved consolidation) and both social and monetary rewards in older (enhanced PL) healthy subjects point to the potential of rewards for interventions targeting aging-associated motor decline or stroke-induced motor deficits.
Vestibular schwannoma (VS) are benign cranial nerve sheath tumors of the vestibulocochlear nerve. Their incidence is mostly sporadic, but they can also be associated with NF2-related schwannomatosis (NF2), a hereditary tumor syndrome. Metastasis associated in colon cancer 1 (MACC1) is known to contribute to angiogenesis, cell growth, invasiveness, cell motility and metastasis of solid malignant cancers. In addition, MACC1 may be associated with nonsyndromic hearing impairment. Therefore, we evaluated whether MACC1 may be involved in the pathogenesis of VS. Sporadic VS, recurrent sporadic VS, NF2-associated VS, recurrent NF2-associated VS and healthy vestibular nerves were analyzed for MACC1 mRNA and protein expression by quantitative polymerase chain reaction and immunohistochemistry. MACC1 expression levels were correlated with the patients’ clinical course and symptoms. MACC1 mRNA expression was significantly higher in sporadic VS compared to NF2-associated VS (p < 0.001). The latter expressed similar MACC1 concentrations as healthy vestibular nerves. Recurrent tumors resembled the MACC1 expression of the primary tumors. MACC1 mRNA expression was significantly correlated with deafness in sporadic VS patients (p = 0.034). Therefore, MACC1 might be a new molecular marker involved in VS pathogenesis.
Objective
Blindness is a feared complication of giant cell arteritis (GCA). However, the spectrum of pathologic orbital imaging findings on magnetic resonance imaging (MRI) in GCA is not well understood. In this study, we assess inflammatory changes of intraorbital structures on black blood MRI (BB-MRI) in patients with GCA compared to age-matched controls.
Methods
In this multicenter case-control study, 106 subjects underwent BB-MRI. Fifty-six patients with clinically or histologically diagnosed GCA and 50 age-matched controls without clinical or laboratory evidence of vasculitis were included. All individuals were imaged on a 3-T MR scanner with a post-contrast compressed-sensing (CS) T1-weighted sampling perfection with application-optimized contrasts using different flip angle evolution (SPACE) BB-MRI sequence. Imaging results were correlated with available clinical symptoms.
Results
Eighteen of 56 GCA patients (32%) showed inflammatory changes of at least one of the intraorbital structures. The most common finding was enhancement of at least one of the optic nerve sheaths (N = 13, 72%). Vessel wall enhancement of the ophthalmic artery was unilateral in 8 and bilateral in 3 patients. Enhancement of the optic nerve was observed in one patient. There was no significant correlation between imaging features of inflammation and clinically reported orbital symptoms (p = 0.10). None of the age-matched control patients showed any inflammatory changes of intraorbital structures.
Conclusions
BB-MRI revealed inflammatory findings in the orbits in up to 32% of patients with GCA. Optic nerve sheath enhancement was the most common intraorbital inflammatory change on BB-MRI. MRI findings were independent of clinically reported orbital symptoms.
Key Points
• Up to 32% of GCA patients shows signs of inflammation of intraorbital structures on BB-MRI.
• Enhancement of the optic nerve sheath is the most common intraorbital finding in GCA patients on BB-MRI.
• Features of inflammation of intraorbital structures are independent of clinically reported symptoms.
CQ und HCQ werden häufig zur Behandlung von Erkrankungen aus dem rheumatischen Formenkreis wie z.B. SLE oder RA eingesetzt. Die lange Anwendung birgt das Risiko der Entwicklung einer CQ/HCQ-assoziierten Makulopathie. Diese ist charakterisiert durch den irreversiblen Verlust von Photorezeptoren und RPE und im Verlauf progredienten Visusverlust.
Die QAF-Bildgebung ist eine nicht-invasive, innovative Methode zur Diagnostik krankhafter Netzhautveränderungen. Durch entsprechende technische Modifikationen eines cSLO sind inzwischen quantitative Aussagen bei Verlaufskontrollen der FAF derselben Patienten und Patientinnen sowie interpersonelle Vergleiche möglich.
In der vorliegenden Studie wurden 32 CQ/HCQ Patienten und Patientinnen über den Zeitraum von einem Jahr mittels multimodaler Bildgebung (IR-, FAF bei 488 nm und 787 nm, QAF bei 488 nm, rotfreie Aufnahmen sowie SD-OCT Bilder) auf BEM-typische Veränderungen am Augenhintergrund gescreent bzw. Verlaufskontrollen bei bekannter BEM durchgeführt.
Die QAF Entwicklung innerhalb eines Jahres wurde quantitativ und räumlich analysiert. Hierbei zeigte sich eine den erwarteten Alterseffekt übersteigende Erhöhung der QAF. Dies könnte durch eine erhöhte Lipofuzingenese oder metabolische Aktivität der Netzhaut erklärt werden.
Die vorgestellten Methoden könnten zukünftig eine nützliche Erweiterung zu den bereits bestehenden Diagnostik-Tools für Screening auf BEM sein. Bei CQ/HCQ Patienten und Patientinnen zeigt sich eine grundsätzlich erhöhte QAF gegenüber der Kontrollgruppe ohne das Medikament. Im Ein-Jahres-Verlauf gab es einige Patienten und Patientinnen, die einen überdurchschnittlich starken Anstieg der QAF zeigen. Es bleibt zu klären, ob diese Ausreißer Hinweise auf die spätere Entwicklung einer BEM liefern. So könnte die QAF im klinischen Alltag Anwendung finden und vor allem bei Verlaufskontrollen zusätzliche Informationen bieten.
Purpose
To determine whether 24-h IOP monitoring can be a predictor for glaucoma progression and to analyze the inter-eye relationship of IOP, perfusion, and progression parameters.
Methods
We extracted data from manually drawn IOP curves with HIOP-Reader, a software suite we developed. The relationship between measured IOPs and mean ocular perfusion pressures (MOPP) to retinal nerve fiber layer (RNFL) thickness was analyzed. We determined the ROC curves for peak IOP (T\(_{max}\)), average IOP(T\(_{avg}\)), IOP variation (IOP\(_{var}\)), and historical IOP cut-off levels to detect glaucoma progression (rate of RNFL loss). Bivariate analysis was also conducted to check for various inter-eye relationships.
Results
Two hundred seventeen eyes were included. The average IOP was 14.8 ± 3.5 mmHg, with a 24-h variation of 5.2 ± 2.9 mmHg. A total of 52% of eyes with RNFL progression data showed disease progression. There was no significant difference in T\(_{max}\), T\(_{avg}\), and IOP\(_{var}\) between progressors and non-progressors (all p > 0.05). Except for T\(_{avg}\) and the temporal RNFL, there was no correlation between disease progression in any quadrant and T\(_{max}\), T\(_{avg}\), and IOP\(_{var}\). Twenty-four-hour and outpatient IOP variables had poor sensitivities and specificities in detecting disease progression. The correlation of inter-eye parameters was moderate; correlation with disease progression was weak.
Conclusion
In line with our previous study, IOP data obtained during a single visit (outpatient or inpatient monitoring) make for a poor diagnostic tool, no matter the method deployed. Glaucoma progression and perfusion pressure in left and right eyes correlated weakly to moderately with each other.
Key messages
What is known:
● Our prior study showed that manually obtained 24-hour inpatient IOP measurements in right eyes are poor predictors for glaucoma progression. The inter-eye relationship of 24-hour IOP parameters and disease progression on optical coherence tomography (OCT) has not been examined.
What we found:
● 24-hour IOP profiles of left eyes from the same study were a poor diagnostic tool to detect worsening glaucoma.
● Significant inter-eye correlations of various strengths were found for all tested parameters
Tissue-engineered anterior segment eye cultures demonstrate hallmarks of conventional organ culture
(2023)
Background
Glaucoma is a blinding disease largely caused by dysregulation of outflow through the trabecular meshwork (TM), resulting in elevated intraocular pressure (IOP). We hypothesized that transplanting TM cells into a decellularized, tissue-engineered anterior segment eye culture could restore the outflow structure and function.
Methods
Porcine eyes were decellularized with freeze–thaw cycles and perfusion of surfactant. We seeded control scaffolds with CrFK cells transduced with lentiviral vectors to stably express eGFP and compared them to scaffolds seeded with primary TM cells as well as to normal, unaltered eyes. We tracked the repopulation behavior, performed IOP maintenance challenges, and analyzed the histology.
Results
Transplanted cells localized to the TM and progressively infiltrated the extracellular matrix, reaching a distribution comparable to normal, unaltered eyes. After a perfusion rate challenge to mimic a glaucomatous pressure elevation, transplanted and normal eyes reestablished a normal intraocular pressure (transplanted = 16.5 ± 0.9 mmHg, normal = 16.9 ± 0.9). However, eyes reseeded with eGFP-expressing CrFK cells could not regulate IOP, remaining high and unstable (27.0 ± 6.2 mmHg) instead.
Conclusion
Tissue-engineered anterior segment scaffolds can serve as readily available, scalable ocular perfusion cultures. This could reduce dependency on scarce donor globes in outflow research and may allow engineering perfusion cultures with specific geno- and phenotypes.
Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) ist weltweit die häufigste Ursache von irreversibler Erblindung des alternden Menschen. Mit der anti-VEGF-Behandlung steht für die deutlich seltenere feuchte AMD eine zugelassene Therapie bereit, die deutlich häufigere trockene AMD entzieht sich aktuell jedoch jeglicher Therapie. Ein zentraler Pathomechanismus der AMD ist der progrediente Untergang des retinalen Pigmentepithels (RPE). Die Rarifizierung und letztendlich Atrophie des RPEs führt zum Untergang der funktionellen Einheit aus RPE, Photorezeptoren und Bruch’scher Membran und somit zum irreversiblen Funktionsverlust. Ein möglicher therapeutischer Ansatz, der progredienten Atrophie des RPEs entgegenzuwirken, ist, das prinzipiell post- mitotischen RPE zur Proliferation anzuregen.
Grundlage unserer in vitro Untersuchungen ist das ARPE-19 Zellmodell. Um die Proliferation anzuregen wurden die RPE-Zellen mit E2F2, einem Zellzyklus- regulierendem Transkriptionsfaktor, transfiziert.
Zunächst wurde ein nicht-proliferatives RPE-Zellmodell mit spontanem Wachstumsarrest etabliert. Innerhalb von zwei Wochen konnte die Ausbildung von Zonulae occludentes als Zeichen der Integrität des adhärenten Zellmonolayers beobachtet werden. Die chemische Transfektion von E2F2 unter einem CMV-Promoter führte zur Überexpression von E2F2-Protein. Der proliferationssteigernde Effekt von E2F2 konnte durch die Proliferationsmarker Cyclin D1 sowie Ki67, dem Anstieg der BrdU-Aufnahme und der nach Transfektion mit E2F2 zunehmenden Gesamtzellzahl nachgewiesen werden.
Der Zellzahlerhöhung standen jedoch potentiell qualitative und funktionelle Einbußen entgegen. So zeigten sich nach Behandlung mit E2F2 die Zellviabilität reduziert und die Apoptoserate sowie die Permeabilität des Epithels erhöht. Diese Einschränkungen waren jedoch nur passager bis 7 Tage nach Transfektion sichtbar und reversibel. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass diese Defizite nicht durch E2F2 selbst, sondern durch das Transfektionsreagenz PEI bedingt waren. Weitere funktionelle Defizite könnten durch epithelial-mesenchymale Transition (EMT) verursacht werden. Hier zeigte sich durch E2F2 keine De-Differenzierung im Sinne einer typischen EMT-Marker- Expression.
Die vorliegende Arbeit zeigt in einem in vitro Zellmodell die Grundlagen eines vielversprechenden Ansatzes zur Therapie der trockenen AMD: Durch Überexpression eines den Zellzyklus regulierenden Gens (hier E2F2) wurde die RPE-Regeneration angeregt. Analog zur schon zugelassenen Gentherapie des RPEs bei RPE65-assoziierten Netzhautdystrophien durch den Transfer von funktionstüchtigem RPE65-Gen mittels Adeno-assoziierten Viren könnte mittels E2F2, übertragen mit einem lentiviralen Verktor, eine Stimulation des RPEs zur Proliferation möglich sein. Entscheidend ist der möglichst gute Struktur- und Funktionserhalt des Photorezeptor-Bruch-Membran-RPE Komplexes. Eine Therapie sollte daher in frühen Krankheitsstadien erfolgen, um die Progression zu fortgeschrittenen Erkrankungsstadien mit irreversiblem Funktionsverlust zu verzögern oder zu verhindern.
Die Technik der strukturierten Beleuchtungsmikroskopie (structured illumination microscopy, SIM) ist eine etablierte ultrastrukturelle Aufnahmemethode, die der hochauflösenden Visualisierung intrazellulärer Strukturen dient. In der Ophthalmologie findet diese Art der Bildgebung bisher wenig Anwendung.
SIM ermöglicht die histologische Darstellung retinaler Strukturen, wie der Zellen des humanen retinalen Pigmentepithels (RPE). In den Zellen des RPE reichern sich Granula an, die für die Autofluoreszenz-Bildgebung von Bedeutung sind. Anhand der Morphologie und autofluoreszierenden Merkmale lassen sich grundsätzlich drei Granulatypen im RPE unterscheiden: Melanosomen (M), Melanolipofuszin (ML)- und Lipofuszin (L)-Granula. Die Anwendung der SIM ermöglicht die präzise Darstellung und Differenzierung dieser autofluoreszierenden Strukturen, sowie die Bestimmung ihrer Anzahl und Lokalisation.
Ziel der Arbeit ist die Darstellung der im humanen RPE lokalisierten Granula mithilfe der SIM. Anhand der unterschiedlichen Autofluoreszenz (AF) der Granula können diese innerhalb des RPE-Zellkörpers klassifiziert, sowie deren Anzahl und Dichte analysiert werden. Diese Analyse wird in Altersgruppen und Retinalokalisationen differenziert. Zudem sind direkte Vergleiche zwischen der Histologie (SIM, ex vivo) und klinischen Aufnahmen (Fundusautofluoreszenz, in vivo) kaum existent. Durch Ermittlung der Gesamt-AF pro Zelle in Korrelation zu der intrazellulären Granuladichte und -verteilung soll eine neue Interpretationsebene ermöglicht werden.
Diese Arbeit soll helfen anhand der gewonnenen Daten die Stoffwechselmechanismen der Retina und deren Einfluss auf die Fundusautofluoreszenz (FAF) besser verstehen zu können. Sie soll insbesondere dazu beitragen bestehende und neue klinische FAF-Bildgebungsverfahren zu validieren, die Diagnostik pathologischer Prozesse der Retina zu optimieren und sowohl eine möglichst frühe Erkennung als auch präzise Prognostik zu ermöglichen.
Zudem sollen die Daten eine belastbare Basis darstellen, um die mit einem hohen Zeitaufwand verbundene manuelle Zellanalyse einer geschulten künstlichen Intelligenz zu überlassen. Damit könnte der Analyseprozess von Gewebeproben immens beschleunigt werden und in seiner Effizienz maximiert werden.
Fungal eye infections can lead to loss of vision and blindness. The disease is most prevalent in the tropics, although case numbers in moderate climates are increasing as well. This study aimed to determine the dominating filamentous fungi causing eye infections in Germany and their antifungal susceptibility profiles in order to improve treatment, including cases with unidentified pathogenic fungi. As such, we studied all filamentous fungi isolated from the eye or associated materials that were sent to the NRZMyk between 2014 and 2020. All strains were molecularly identified and antifungal susceptibility testing according to the EUCAST protocol was performed for common species. In total, 242 strains of 66 species were received. Fusarium was the dominating genus, followed by Aspergillus, Purpureocillium, Alternaria, and Scedosporium. The most prevalent species in eye samples were Fusarium petroliphilum, F. keratoplasticum, and F. solani of the Fusarium solani species complex. The spectrum of species comprises less susceptible taxa for amphotericin B, natamycin, and azoles, including voriconazole. Natamycin is effective for most species but not for Aspergillus flavus or Purpureocillium spp. Some strains of F. solani show MICs higher than 16 mg/L. Our data underline the importance of species identification for correct treatment.