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1  Einleitung

1.1 Anatomie und Physiologie der Uvea

Die Uvea (Tunica vasculosa) liegt als mittlere Augenhaut zwischen der Sklera (Tu­nica fibrosa) und Retina (Tunica nervosa oder interna). Anatomisch kann sie in Cho­roidea, Corpus ciliare und Iris eingeteilt werden.

Die zweischichtigen Epithelien von Iris und Ziliarkörper sind ontogenetisch neuro-ektodermalen Ur­sprungs. Auch die Muskulatur der Iris und die Chromatophoren sind ektodermaler Herkunft, wobei sich letztere während der fetalen Entwicklung nach Einwanderung aus dem Neuralrohr ent­wickeln (Funk 1997). Indessen sind alle weiteren Anteile der Uvea mesodermalen Ursprungs.

Am Menschen erfolgt die arterielle Versorgung der Uvea über die Aa. cilliares posteriores breves et posteriores longae und Aa. ciliares anteriores. Sie werden aus der A. ophthalmica gespeist.

Der venöse Abfluss ist über zumeist 4 Vv. vorticosae gesichert. In der Nähe des Bul­busäquators durch­dringen sie die Sklera und münden in die Vv. ophthalmicae superiores et inferiores (Funk et al 1997).

Die Innervation der Uvea erfolgt über die Nn. ciliares breves et longae. Die kurzen Ziliarnerven ent­springen dem Ganglion ciliare und führen sensible (aus dem N. naso­ciliaris), sympathische (aus dem Plexus caroticus) und parasympathische Fasern (aus dem N. oculomotorius) mit sich. Die langen Ziliar­nerven entspringen dem N. nasociliaris. Sie enthalten nur sensible Fasern (Funk et al 1997).

Die Iris reguliert durch ihre Fähigkeit zur Dilatation und Konstriktion den Lichteinfall auf die Retina.

Der Ziliarkörpermuskel dient der Akkomodation. Das nichtpigmentierte Epithel der Processus cilia­res sezerniert das Kammerwasser, das sowohl für die Ernährung der Horn­haut, des Glaskörpers und der Linse als auch zur Aufrechterhaltung des intra­okularen Drucks erforderlich ist. Durch die Pupille strömt es aus der Hinter- in die Vorderkam­mer und von dort fließt es über das Trabekelwerk und den Schlemm-Kanal in die venöse Blutbahn ab (Funk et al 1997).

Die gefäßreiche Choroidea ist das Haupternährungsorgan des Bulbus. Allerdings ist der Blutfluss durch die Aderhaut um ein Vielfaches stärker ausgeprägt als in anderen Geweben des Körpers wie z.B. Herz oder Nierenrinde. Es ist wahrscheinlich, dass die Choroidea zusätzlich der Temperatur­regulation des Auges dient (Alm 1992, Rummelt und Naumann 1997).

1.2 Entzündungen der Uvea – Epidemiologie und Ätiologie

Mit dem Begriff der Uveitis wird die entzündliche Erkrankung der Uvea bezeichnet. Je nach be­troffe­nem anatomischen Korrelat wird sie in Iritis/Iridozyklitis (anteriore Uveitis), Zyklitis (interme­diäre Uveitis) und Choroiditis (posteriore Uveitis) eingeteilt. Außerdem ist es möglich, dass sich die Entzündung der Iris im weiteren Verlauf auf die Choroidea ausdehnt und umgekehrt. Bei dem Be­fall der gesamten Uvea spricht man von Pan­uveitis. Sekundär sind häufig Strukturen wie Netzhaut, Glaskörper, Nervus opticus und Sklera mitbetroffen (Bloch-Michel und Nussenblatt 1987, Küchle und Naumann 1997).

Die Inzidenz der Uveitis beträgt etwa 10-20 / 100.000 Einwohner und Jahr, wobei 52-60% der Fälle einer akuten Uveitis anterior entsprechen (Darrell 1962, Smit 1993, Vadot 1992). In unge­fähr 30 % der Uveitisfälle sind die Ursachen nicht klar festzustellen. Entnimmt man diesem Prozent­satz die Fälle, die klinisch eingeordnet werden können, aber ebenfalls eine unbe­kannte Ätiologie aufweisen (z.B. Heterochromiezyklitis Fuchs), dann erhöht sich dieser Anteil auf nahezu 50 % (Suttorp und Rothova 1996).

Je nach Lokalisation und Ätiologie der Entzündung sowie der immunologischen Situation der Erkrankten, kann die Entzündung der Uvea einen akuten, chroni­schen oder chronisch-rezidivieren­den klinischen Verlauf zeigen.

Die Ursache für eine infektiöse Uveitis sind Bakterien (z.B. Propionibacterium acnes endophthal­mitis), Viren (z.B. Herpesviren), Pilze, Protozoen (z.B. Toxoplasma gondii) oder Parasiten (z.B. Toxocara canis). Nichtinfektiöse Ursachen sind z.B. traumatische Augen­verletzungen oder maligne Erkrankungen (Maske­rade-Syndrome). Gleichfalls zur Gruppe der nichtinfektiösen Uveitiden wird eine primär oder sekundär mit System­erkrankungen assoziierte Uveitis gezählt. Als Ursache ver­mutet man eine gleichermaßen gegen das Auge wie auch gegen weitere Organe und Gewebe gerichtete autoimmunologische Reaktion der Betroffenen. Bei einigen Uveitisformen ist die Assozi­ation mit speziellen Histo­kompatibilitätsantigenen, z.B. HLA B-27, auffällig. Experimentelle Ergeb­nisse sprechen für eine Kreuzreaktivität zwischen dem HLA-B27-Peptid und einem retinalen Peptid (Wildner und Thurau 1994).


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Besonders bei chronisch-rezidivierenden Uveitisformen sind eine Reihe von Kompli­kationen be­kannt. In Betracht kommen vor allem die Cataracta complicata, das Sekundär­glaukom, eine band­förmige Horn­hautdegeneration, das zystoide Makula­ödem und eine exsudative Netzhautablösung. Diese Sekundär­erkrankungen erklären, warum Uveitiden die dritthäufigste Erblindungs­ursache dar­stellen (Suttorp und Rothova 1996).

1.3 Tiermodelle der nichtinfektiösen Uveitis

Bei nichtinfektiösen Uveitiden ist ein direkter Nachweis ätiopathogenetischer Zusammenhänge bis­her nicht möglich. Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit eine große An­zahl Tiermodelle für Uveitiden entwickelt. Sie sollen die Untersuchung der infektiösen (Martenet 1966, Pavan 1968), toxischen oder Mediator-induzierten Genese (Fleisher 1990, Rosenbaum 1980, Rosenbaum 1988, Samples 1993) erlauben.

Eine Hypothese für die Entstehung autoimmuner okulärer Entzündungen geht davon aus, dass eine vorausgegangene Infektion mit Bakterien, Viren oder Parasiten stattge­funden hat. Diese Infektion soll autoimmunologische Prozesse in Gang setzen, die für die Uveitis-Genese verantwortlich sind (Hammer 1990, McMenamin 1993a). Die autoimmunologische Ätiopathogenese ver­sucht man an experimentellen Uveitiden nachzuvollziehen, die durch ver­schiedenste Immunogene indu­ziert werden können. Elschnig konnte schon 1910 den antigenen Effekt uvealen Pigments nach­weisen, indem er Versuchstiere mit uvealem Gewebe immunisierte (Elschnig 1910). 1949 wurde durch Collins ein weiteres Tiermodell vorgestellt, das histologisch vergleichbar mit der sym­pathi­schen Ophthalmie war und durch Immunisierung mit homologem uvealen Gewebe in Meer­schweinchen auslösbar war (Collins 1949). Im Laufe der Zeit kamen weitere Antigen-induzierte Uveitis-Tiermodelle hinzu, zum Bei­spiel die „experimentelle autoimmune Uveitis“ (EAU) (Forrester 1990). Sie weist große Ähnlichkeit mit der Uveitis posterior auf. Die EAU kann durch Immunisa­tion verschiedener Tierspezies mit vielfältigen Antigenen der Retina zusammen mit ge­eigneten Adjuvantien induziert werden. Verwendete uveitogene Substanzen sind zum Beispiel das retinale S-Antigen (S – soluble; ein an der Phototransduktion beteiligtes intrazelluläres Antigen), IRBP (Inter­photo­receptor Retinoid Binding Protein; ein extrazelluläres Matrixprotein, das am Transport von Vitamin-A-Derivaten beteiligt ist), Rhodopsin, PEP-65 (ein aus RPE-Zellen auf­gerei­nigtes Peptid) und Phosducin (McMenamin 1993b). Eine vorwiegend posteriore Uveitis manifes­tiert sich bei allen EAU-Modellen innerhalb von 10–14 Tagen nach der Immunisation. Die okuläre Symptomatik und histopathologischen Merkmale variieren allerdings be­trächtlich, da der Typ der histopathologischen Antwort von einer Reihe von Faktoren ab­hängig ist: (a) von der Natur des Antigens, (b) von dessen Dosis, (c) vom Administra­tionsort des Antigens, (d) von der Verwen­dung spezieller Adjuvantien, (e) von der Tierspezies, (f) von genetisch prädisponierenden Faktoren innerhalb einer Spezies (Caspi 1999, McMenamin 1993a). Bei allen Modellen der EAU ist histo­logisch eine durch T-Lympho­zyten vermittelte Uveitis ähnlich der humanen Uveitis nachweis­bar (Forrester 1990).

1.3.1 Experimentelle Melaninprotein-induzierte Uveitis (EMIU)

Die experimentelle Melaninprotein-induzierte Uveitis (EMIU) zeigt durch die Beteiligung von Iris und Ziliarkörper, durch den akuten Verlauf und durch rezidivierende Ent­zündungsschübe Ähnlich­keiten mit der bei dem M. Behςet, M. Bechterew und dem Vogt-Koyanagi-Harada-Syndrom auftre­tenden anterioren Uveitis. Diese verhältnismäßig neue Form der experimentellen Uveitis wurde erstmals von Broekhuyse 1991 als „Experimentelle Anteriore Autoimmunuveitis“ (EAAU) beschrie­ben (Broekhuyse 1991). Broekhuyse injizierte Lewis-Ratten eine Emulsion aus bovinem choro­idalem Melaninprotein (BMA), komplettem Freund-Adjuvans (CFA), Pertussistoxin (PTX) und PBS zu einem Teil in die Pfoten und zum anderen Teil intraperitoneal (Broekhuyse 1991, Broekhuyse und Kuhlmann 1993). Später konnte nachgewiesen werden, dass auch aus Rinderhaut gewonnenes Melaninprotein in veränderter Zusammen­setzung der Emulsion uveitogen wirkt (Broekhuyse 1993a). Charakteristisch ist das Eintreten ent­zünd­licher Veränderungen primär der Iris und des Ziliarkörpers in­folge einer fern vom Auge durchgeführten Immunisation. Selten ist eine inflammatorische Beteiligung der Choroidea zu beobachten. Demgegenüber konn­ten reti­nale Läsionen bei der EMIU bisher genauso wenig nach­gewiesen werden wie assoziierte Entzündungen von Zirbeldrüse, Meningen oder der Haut (Broekhuyse 1991, Broekhuyse 1992, Broekhuyse 1993b, Broekhuyse und Kuhlmann 1993). Die okuläre Manifestation der Entzün­dung lässt autoimmunologische Kreuzreaktivität mit dem subkutan oder intraperitoneal zuge­führten Immunogen ver­muten.

Iris, Ziliarkörper und Choroidea sind melaninhaltige Gewebe. Bei Lewis-Ratten (Albinos) lässt sich kein Pigment (Melanin) in den Geweben der genannten Organe nachweisen, obwohl Melanozyten vorhanden sind. Da die experimentelle autoimmune Uveitis an diesem Stamm sehr gut auslösbar ist und deproteinisiertes Melanin nicht uveitogen wirkt, muss es sich um ein in der Melanozyten­[Seite 10↓]membran lokali­siertes Immunogen (Broekhuyse 1993b) handeln. Die Aufklärung des Antigens oder der antigenen Domäne des Melaninproteins steht unter anderem aus diesem Grunde im In­teresse weiterer Forschung. Bisher konnten mehrere Proteinfraktionen isoliert werden, die je nach Menge bzw. verwendeten Adjuvantien vergleichbare Merkmale mit der EMIU zeigen, jedoch im zeitlichen Verlauf und in der Inzidenz von Ent­zündungszeichen Unterschiede auf­weisen (Broekhuyse 1992, Broekhuyse 1996, Woon 1999).

Die EMIU ist eine zellvermittelte okuläre Entzündung. Mittels Adoptivtransfer aktivierter CD4+-T-Lympho­zyten kann eine entsprechende Symptomatik in nichtimmunisierten Tieren erzielt werden (Broekhuyse 1992).

1.4 Therapiemöglichkeiten der Uveitis

Bei den infektiösen Uveitisformen kann eine spezifische medikamentöse Therapie gezielt einge­leitet werden. Zum Beispiel werden Ganciclovir und Foscarnet zur antiviralen Therapie der Zyto­megalie-Chorioretinitis angewandt.

Die Ursachen der nichtinfektiösen Uveitis sind, wie oben erwähnt, in den meisten Fäl­len unbe­kannt. Um schwer­wiegende Entzündungsfolgen möglichst gering zu halten, muss mit einer unspezifi­schen anti­inflammatorischen Therapie begonnen werden. Im Allgemeinen wird lokal oder systemisch mit anti­entzündlichen und immunsupprimierenden Substanzen therapiert. Man mindert dadurch die akute Symptomatik und kann der fortschreitenden Visusminderung und anderen se­kundären Komplikationen Einhalt gebieten.

Lokale und systemische Kortikosteroide sind bei den meisten nichtinfektiösen Uveitis­formen initial Mittel der Wahl. Bei längerer Anwendung von Kortikoiden ist allerdings mit einer großen Anzahl von Neben­wirkungen zu rechnen, wodurch die Applikation von „steroidsparenden“ Substanzen an Bedeutung ge­winnt. Dazu gehören Alkylan­zien (Cyclophosphamid; Chlorambucil), Antimetabolite (Methotrexat) und Nukleosidana­loga (Azathioprin), wie auch die Substanzgruppe der Cyclophiline (Cyclosporin; FK506 – Takrolimus; Rapamycin - Sirolimus). Allerdings weisen auch diese Medika­mente eine nicht unerheb­liche Toxizität und entsprechende Nebenwirkungen auf (Van Geldern und Kaplan 1999).

Es ist Aufgabe der Grundlagenforschung, die Ätiologie der verschiedenen Uveitis­formen zu er­gründen. Erst dann wird eine spezifische Therapie möglich. Durch das bisherige Verständnis der Pathogenese von Autoimmunerkrankungen ergeben sich verschiedene experimentelle Lösungsan­sätze, die es ermöglichen in einzelne Schritte des Krankheitsprozesses einzugreifen:

-Die Induktion der oralen Toleranz zielt auf die Generation einer spezifisch supprimie­renden T-Helfer-Antwort (Nussenblatt 1990, Trentham 1993, Weiner 1993).

-Die Blockade von Adhäsionsmolekülen auf Leukozyten und Endothel wird durch experimentelle Gabe von monoklonalen Antikörpern gegen Adhäsionsmoleküle erreicht. Damit wird die Migration und Trans­migration von Leukozyten in entsprechende Zielgewebe verhindert (Whitcup 1997).

-Durch Blockade von Zytokinrezeptoren auf Leukozyten kann die direkt destruktive Wirkung der Entzün­dungszellen während einer Entzündungsreaktion verhindert werden (Dick 1996).

-Die intravitreale Immunmodulation könnte eine weitere Möglichkeit sein. Jaffe et al. implantierten z.B. ein Cyclosporin-Pellet als Wirkstoffdepot in den Glaskörper von Kaninchen (Jaffe 1998). Nach Meinung der Autoren soll der Wirkstoff aus dem Implantat über nahezu 10 Jahre kontinuier­lich freigesetzt werden. Die Über­tragung dieser experimentellen Ergebnisse auf den klinischen Gebrauch steht bisher aus.

-Mit dem Gentransfer durch geeignete Vektoren sind weitere zukunftsträchtige Therapien denkbar. Bisher werden virale und liposomale Vektoren geprüft. Virale Vektoren sind aufgrund der mögli­chen Induktion einer Immunantwort nicht unbe­denklich, obwohl sie bisher eine größere Transfek­tionsrate und Effizienz der Genex­pression zeigen als liposomale Vektoren (Chan 1998, Csaky und Nussenblatt 1999). Ausgereifte klinische Anwendungs­möglichkeiten des Gentransfers exis­tieren bisher noch nicht.


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1.5  Antigenpräsentierende Zellen im Vorderabschnitt des Auges

In Iris und Ziliarkörper existiert ein hochentwickeltes Netzwerk aus ortsständigen dendritischen Zellen und Makrophagen (Forrester 1993, McMenamin 1994, McMenamin 1999).

Dendritische Zellen gelangen als un­differenzierte Vorstufen aus dem Knochenmark über die Blut­zirkula­tion in okuläres Gewebe. Dort entwickeln sich die Vorläufer­zellen über Zellreifungsprozesse zu einer eigenständigen ortsgebundenen Zellpopulation mit antigenpräsentierendem Charakter. Vorläuferzellen dendritischer Zellen besiedeln weitere nicht-lymphatische Gewebe, wie die Epi­dermis der Haut (Langer­hans-Zellen)(Breathnach 1988), die Lunge (Havenith 1992) und das Herz. Neben diesen nicht-lymphatischen Geweben ver­teilen sich die Vorstufen dendritischer Zellen in den für T-Lymphozyten spezifischen Arealen (T-Regionen) der lympha­tischen Organe Milz, Lymphknoten und Thymus. Ein anderer Teil verbleibt in der Blutzirkulation.

In Iris und Ziliarkörper von Ratten konnten dendritische Zellen in einer hohen Dichte von 400 bis 600 Zellen pro mm2 nachgewiesen werden (McMenamin 1997a). Dendritische Zellen haben ent­weder die Möglichkeit Antigene lokal immunkompetenten T-Lymphozyten zu präsentieren oder sie migrieren nach Antigenkontakt über Blut und Lymphe zu den T-Regionen lymphatischer Organe. Das Potential eine Immunantwort zu induzieren, ist bei dendritischen Zellen um ein Vielfaches höher als das von Makrophagen, B-Lympho­zyten oder Endothelzellen (McMenamin 1992, Steptoe 1995): Ähnlich wie Makrophagen kön­nen sich dendritische Zellen aktiv bewegen. Zudem ermöglichen lange Zellfortsätze den Kontakt mit Zellen in einem größeren Umfeld. Dendriti­sche Zellen exprimieren außerdem konstitutionell eine Vielzahl verschiedener Moleküle und Re­zeptoren auf ihrer Zelloberfläche (MHC-I- und MHC-II-Moleküle; die Adhäsionsmoleküle LFA-1, LFA-3, ICAM-1/-2 und andere) (Hart und Prickett 1993a, Hart und Prickett 1993b). Diese Moleküle können einerseits einen stärkeren Kontakt zu T-Lymphozyten her­stellen, andererseits direkt als Signalmoleküle wirken. Auch Zytokine werden von dendritischen Zellen sezerniert (Avice 1999, Calder 1993, de-Saint 1998, Demeure 2000, Vezzio 1996, Yokota 1996).

Makrophagen stellen eine morphologisch und funktionell heterogene Zellpopulation dar. Als Anti­gen­präsentierende Zellen, Regulator-Zellen oder Effektor-Zellen sind Makrophagen für die Immun­abwehr essentiell (Unanue und Allen 1987).

Die hauptsächliche Aufgabe von Makrophagen ist die Phago- und Pinozytose von Zelltrümmern, Mikro­organismen, Tumorzellen und anderen als „fremd“ erkannten Anti­genen. Nach Antigenpro­zessierung können Fragmente dieser Antigene gegenüber CD4+-T-Lymphozyten in Assoziation mit dem MHC-II-Peptid präsentiert und eine ent­sprechende Immun­antwort eingeleitet werden.

Ferner synthetisieren Makrophagen Zytokine wie TNF-α IL-1, IL-6 sowie zytotoxische Substanzen wie Sauerstoffradikale und Nitritoxid wenn sie zuvor durch IFN-γ, IL-2, LPS oder MDP stimuliert wurden (van de Loosdrecht 1992). In diesem Zusammenhang wurde gezeigt, dass Makro­phagen selektiv Tumorzellen abtöten können (Keller 1990, van de Loosdrecht 1993).

Makrophagen sind neben ihrer Effektor-Funktion im Rahmen der Immunabwehr in nahezu alle Entzün­dungsstadien eingebunden. Als Antwort auf eine Infektion produ­zieren Makrophagen Sub­stanzen wie IL-1 und TNF-α, die proinflammatorisch wirken (Dinarello 1989b). Nach Abklin­gen der Entzündungsreaktion unterstützen Makrophagen Wund­heilungsprozesse, wie beispiels­weise durch die Sekretion von TGF-β (Pierce 1989), das die Kollagen­synthese von Fibroblasten fördert.

In okulärem Gewebe - insbesondere in Ziliarkörper und Iris - ist neben dendritischen Zellen das peri­vaskuläre Vorkommen ortsständiger Makrophagen in relativ gleich­mäßiger Dichte von ca. 600 – 800 Zellen pro mm2 auffällig (McMenamin 1997a).


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1.6  Leukozyten-Endothelzell-Interaktion

Seit einigen Jahren ist bekannt, dass die Akkumulation von Leukozyten in entzünd­lichem Gewebe in einem speziellen Interaktionsmuster zwischen Leukozyten und Endothel erfolgt (Carlos und Harlan 1994, Harlan 1985, Springer 1994). Zirkulierende Leuko­zyten müssen die Blutgefäße verlas­sen, um zum Entzündungsort zu gelangen. Die trans­endotheliale Migration von Leukozyten läßt intravitalmikroskopisch mehrere, sich teils überschneidende Stadien der Adhäsion erkennen.

Intravitalmikroskopisch nachweisbare Adhärenzphänomene (Abb.1, A)

Als erster Schritt kann nach zufälligem Kontakt zwischen Leukozyten und Endothel ein „Rollen“ der Leukozyten entlang der inneren Gefäßwand von Venolen beobachtet werden. Das Rollen von Leu­ko­zyten am Gefäßendothel setzt einen physiologischen Blutstrom voraus. Das Phänomen des Rollens ist das Resultat von auf Leukozyten wirkenden Scherkräften des Blut­stroms und der durch Adhäsionsmole­küle vermittelten Adhärenz zwischen Leuko­zyten und Endothel. Als passiver Vor­gang kann das Rollen entsprechend bei intravasaler Blutstase nicht beobachtet werden. Das Rollen von Leukozyten entlang der luminalen Gefäßwand kann sowohl als Reaktion auf Gewebs­traumata und Entzündungen als auch unter physiologischen Bedingungen beobachtet werden (Baatz 1995, Mayrovitz 1992).

Als weitere Reaktion auf Traumata oder Entzündungsreize beginnt ein Teil der rollenden Leuko­zyten fest am Gefäßendothel zu adhärieren. Zusammen mit anderen Leuko­zyten können sich regelrechte Zellag­gregate ausbilden. Bei weiterbestehendem Reiz durchwandern Leukozyten das Gefäßendothel und migrieren aus dem subendothelialen Raum zum Entzündungsort.

Die mikroskopisch sichtbaren Stadien der Leukozyten-Endothel-Interaktion werden auf molekularer Ebene durch verschiedene Adhäsionsmoleküle auf Endothelzellen und Leukozyten ver­mittelt. Ferner haben Zytokine, Chemokine etc. unterschiedlichen Ursprungs einen aktivierenden Einfluß.

Molekulare Mechanismen (Abb.1, B)

Das kurzzeitige Haften von Leukozyten (für Millisekunden) und das „Rollen“ der Leuko­zyten an der inneren Gefäßwand wird durch Adhäsionsmoleküle der Selectin-Familie vermittelt (Konstantopoulos und McIntire 1997, Lawrence und Springer 1991, Ley 1991, Mayadas 1993, von Andrian 1993). L-Selectin ist auf fast allen zirkulierenden Leukozyten nach­weis­bar (Carlos und Harlan 1994). P-Selectin, das in Granula der Weibel-Palade-Körper von Endothelzel­len und in α-Granula von Thrombozyten gespeichert wird, kann als Antwort auf inflam­matorische Stimuli (Thrombin, Histamin) rasch in die Zellmembran verlagert werden (Carlos und Harlan 1994). Die Expression von E-Selectin auf Endothelzellen wird durch die von Zytokinen (IL-1 oder TNF) induzierte de novo mRNA- und Protein-Synthese ermöglicht (Carlos und Harlan 1994). Selectine erkennen Karbohydrat­determinanten (Sialyl Lewis X; Sialyl Lewis A) und glykosylierte muzinähn­liche Moleküle (GlyCAM-1; CD34; ESL-1; PSGL-1; MAdCAM-1) (Baumheter 1993, Berg 1993, Lasky 1992, Moore 1992) als Komplementär­rezeptoren.

In der zweiten Phase der Leukozytenrekrutierung („sticking“) werden bei Überwiegen pro­adhäsiver Faktoren Leukozytenintegrine (z.B. LFA-1 und Mac-1) aktiviert und endotheliale Adhäsions­mole­küle der Immunglobulin-Superfamilie (z.B. ICAM´s) exprimiert. Integrine sind eine Klasse von Ad­häsions­molekülen auf Leukozyten, die in aktivierter Form die stabile Adhäsion an endo­the­lialen Adhäsionsmolekülen (z.B. ICAM-1 und VCAM-1) er­möglichen (Carlos und Harlan 1994). Die de novo Synthese endothelialer Adhäsionsmoleküle wird durch Zytokine wie z.B. TNF-α, IL-1, IFN-γ, IL-4 induziert (Carlos und Harlan 1994). Es sind mehrere Mechanismen der Aktivierung von Leuko­zytenintegrinen bekannt. Sie haben Konformationsänderungen der Integrinstruktur zur Folge (Carlos und Harlan 1994), woraus eine gestei­gerte Affinität der Integrine zu den entsprechenden Liganden des Endothels resul­tiert: Die Bindung von Chemokinen (z.B. IL-8, MCP-1, MIP-1β, Zyto­kinen (z.B. GM-CSF, IL-5) oder Chemo­atractanten (z.B. C5a, FMLP) an Rezeptoren der Leu­ko­zyten ist ein die Adhäsion verstärkendes Signal. Diese aktivierenden Substanzen ent­stammen ent­weder dem entzündeten Gewebe oder werden von infil­trierenden Leuko­zyten, Mikro­organismen und dem Endothel selbst sezerniert. Darüber hinaus werden Leuko­zytenintegrine (z.B. LFA-1, MAC-1) durch Kontakt mit Komple­mentärstrukturen (z.B. CD2, CD3, CD43, CD44) auf der Ober­fläche anderer Leukozyten aktiviert. Weiterhin wirkt die Bindung von Leuko­zyten an endotheliale Adhäsionsmoleküle aktivitäts- und affinitätsfördernd.

Im weiteren Verlauf der Leukozyten-Endothel-Interaktion verlassen Leukozyten durch Inter­zellular­spalten des vaskulären Endothels das Gefäßlumen und dringen in das subendotheliale Gewebe ein. Viele in vitro und in vivo durchgeführte Studien untersuchten das Phänomen der leuko­zytären Transmi­gration. Zur Anwendung kamen einzelne oder miteinander kombinierte monoklonale Anti­körper, um selektiv Ad­häsionsmoleküle auf Endothel und Leukozyten zu blockieren. Es zeigte sich, dass die selektive Blockade leukozytärer und/oder endothelialer Adhäsionsmoleküle eine Inhibition der Transmigration bzw. die Rek­rutierung leuko­zytärer Subpopulationen (Lymphozyten, Neutro­[Seite 13↓]phile, Mono­zyten etc.) zur Folge hat. Da­neben wurde der Einfluss von Zytokinen, Chemokinen, Chemoatractanten etc. auf die Transmigration überprüft. Diese Substanzen haben, wie erwähnt, eine vielfältige Wirkung auf die Aktivierung bzw. Ex­pression von Ad­häsionsmolekülen auf Leuko­zyten und Endothel. Als Konsequenz ist eine selektive Rek­rutierung leukozytärer Subtypen möglich (Springer 1994).

Abbildung 1: Schematische Darstellung der Leukozyten-Endothel-Interaktion. [A] Mit Intravitalmikrosko­pie nachweisbare Ad­härenzphänomene der Leukozyten am vaskulä­ren Endothel. [B] Molekulare Grundlagen der Adhäsion und Transmigration von Leukozyten in perivaskuläres Gewebe - Adhäsionsmoleküle und Chemokine.

Abkürzungen: MAdCAM - mucosal addressin cell adhesion molecule; ICAM - intercellular adhesion molecule; Mac-1 - macrophage-1-antigen; LFA - lymphocyte function-associated antigen; VCAM - vascular cell adhesion mole­cule; PECAM - platelet-endothelial cell adhe­sion molecule; LTB4 - Leukotrien B4; PAF - platelet activating factor


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1.7  Intravitalmikroskopie

Eine der wichtigsten Untersuchungsmethoden zur Beobachtung physiologischer und pathophysio­logischer Vorgänge in der Endstrombahn stellt die Intravitalmikroskopie dar (Menger und Lehr 1993). Lange Zeit be­schränkten sich Untersuchungen der Mikrozirkulation auf das Mesenterium, die Hamsterbacken­tasche oder auf das Kaninchenohr (Illig und Conraths 1958). Morphologische Untersuchungen des Auges fanden nur mit Hilfe von Spaltlampe oder Ophthalmoskop statt. 1960 gelang es Bensley erstmalig vitalmikroskopische Beobachtungen speziell am albinotischen Mäuseauge mittels Quarzstabillumi­nator durchzuführen (Bensley 1960). Die von Bensley beschrie­bene Methode hatte allerdings eine Verlagerung des Mäuseauges in Exophthalmusstellung zur Voraussetzung, was un­physiologische Verände­rungen der Mikrozirkulation am Auge mit sich führt. Ende der sechziger Jahre führte Castenholz vitalmikroskopische Unter­suchungen am vorderen Bulbusabschnitt albinotischer Nager mit verbes­serter mikroskopischer Apparatur und im Auflicht durch (Castenholz 1966). Aufgrund der Pigmentlosigkeit der Augenhäute albinotischer Nager lie­gen günstige Voraussetzungen für mikros­kopische Unter­suchungen in vivo vor. Ein Vorteil der durch Castenholz etablierten Methode besteht darin, dass unter völlig physiologischen Voraus­setzungen durch das Hornhautfenster hindurch die Mikrostrom­bahn im vor­deren Augenabschnitt beobachtet werden kann. Traumatische Läsionen durch Präpa­ration, unphysio­logische kolloidos­motische Faktoren oder Temperaturverän­derungen werden vermieden. Ein weiterer Vorzug der erwähnten Methode ist durch die fast be­liebige Wiederholbar­keit gegeben. Somit können Lang­zeituntersuchungen an inter­essierenden Gefäßabschnitten durchgeführt werden. Mit dem Fort­schreiten technologischer Möglichkeiten, die eine Verbesserung der Bild­qualität, Bild­verarbei­tung und -analyse mit sich brachten, gewann diese Methode weiter an Be­deutung. Zusätzlich fanden Fluorochrome Anwendung, die spezifisch Leukozyten beziehungs­weise Erythrozyten anfärben, womit weiter differen­zierende Unter­suchungen der Mikrostrombahn mittels Fluoreszenzintravital­mikroskopie möglich wurden. Damit konnten bei experimenteller intra­okulärer Entzündung Adhä­renz­phänomene von Leukozyten am Gefäßendothel und die Transmi­gration von Leukozyten in peri­vaskuläres Gewebe beobachtet und quantifiziert werden (Baatz 1995).

1.8 Clodronat

Clodronat (Ostac®, Bonefos®) gehört zu einer Medikamentengruppe, den Bisphosphonaten, die in den letzten 25 Jahren vorrangig für diagnostische und thera­peutische Zwecke bei verschiedenen Knochen- und Kalziumstoffwechselkrankheiten entwickelt wurden (Fleisch 1988, Fleisch 1997). Als erster Vertreter wurde die Etidronsäure hergestellt und mit Erfolg bei der Behandlung des M. Paget eingesetzt. Erst die Entwicklung neuerer, potenterer und vor allem intravenös applizierbarer Bisphosphonate ermög­lichte eine breite Anwendung dieser Substanzgruppe. Heute werden Biphosphonate thera­peu­tisch bei dem M. Paget des Knochens, bei Knochenmetastasen (Mamma-, Pros­tata­karzinom) und bei dem Multiplen Myelom eingesetzt (Bartl und Williams 1997, Hurst und Noble 1999, Pelger 1998).

Für weitere Forschungsgebiete erscheint aus der Substanzgruppe der Biphosphonate insbeson­dere das Clodronat interessant. Zur Modulation der Immunantwort durch Makrophagendepletion wird Clodronat experimentell auf dem Gebiet der Herz-, Lungen- und Horn­haut­transplantation an­gewandt (Shane 1998, Torres 1999, van der Veen 1994, van Rooijen 1989a). In Lipo­somen verkapselt wird Clodronat von Makrophagen aufgenommen und dar­aufhin die Apoptose dieser Zellen eingeleitet. Die genauen Mechanismen sind derzeit noch unklar. Andere phagozytie­rende Zellen, wie T-Zellen, Neutrophile und Endothel­zellen, sind gegenüber dem zytotoxischen Effekt des Clodronats un­empfindlich (Schmidt-Weber 1996).


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24.06.2005