Untersuchung der Bipolarzellfunktion mittels elektrophysiologischer Verfahren bei retinalen Dystrophien

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1 Aus der Augenklinik und Poliklinik der Freien Universität Berlin Universitätsklinikum Benjamin Franklin Direktor: Prof. Dr. M. H. Foerster Untersuchung der Bipolarzellfunktion mittels elektrophysiologischer Verfahren bei retinalen Dystrophien INAUGURAL - DISSERTATION zur Erlangung der medizinischen Doktorwürde am Fachbereich Humanmedizin der Freien Universität Berlin vorgelegt von Andreas M.H. Foerster aus Berlin 2001

2 2 Referent: Prof. Dr. med. U. Kellner Korreferent: Prof. Dr. med. H. Bleckmann Gedruckt mit Genehmigung des Fachbereichs Humanmedizin der Freien Universität Berlin Promoviert am:

3 3 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Anatomie und Physiologie der Netzhaut Aufbau der Netzhaut Aufbau und Funktion der Bipolarzellen Erregungsleitung A-Welle B-Welle ON- und OFF-Antwort Retinale Degeneration Erworbene Netzhautdegenerationen Melanom assoziierte Retinopathie (MAR) Hereditäre Netzhautdystrophien Generalisierte Netzhaut- und Aderhautdystrophien Retinitis pigmentosa (Stäbchen-Zapfen-Dystrophien) Zapfendystrophien Zapfen-Stäbchen-Dystrophien Regional begrenzte Netzhaut- und Aderhautdystrophien Makuladystrophien Morbus Stargardt Morbus Best X-chromosomale Retinoschisis Stationäre Netzhautfunktionsstörungen Material und Methoden Ableittechnik für die Elektroretinographie (ERG) Klinisches Protokoll Vorbereitung des Patienten ERG-Messung und Aufzeichnung Beschreibung der Standardantworten ERG-Ableitung des Studienlabors Ableitung der ON- und OFF-Antworten Patienten Ergebnisse...30

4 Normalprobanden Patienten Gruppierung der untersuchten Patienten nach Diagnosen LED-ERG s verschiedener Erkrankungen im Vergleich Patienten ohne verwertbare ON/OFF-Antwort Ergebnisse der ON- und OFF-Antworten Patienten mit verändertem OFF/ON Index OFF/ON Index < 0, OFF/ON Index > 1, Patienten mit verlängerten ON/OFF Gipfelzeiten Diskussion Zusammenfassung Literatur Danksagung Lebenslauf...62

5 53 7. Zusammenfassung Hereditäre retinale Dystrophien manifestieren sich zumeist mit Störungen der Photorezeptoren oder des retinalen Pigmentepithels. Dabei kann es zu einer primären oder sekundären Störung der inneren retinalen Schichten kommen. Die ON- und OFF-Antworten vermögen eine Aussage über die Funktion der retinalen Bipolarzellen zu geben. Die hier vorliegende Studie an 273 Patienten zeigt, daß sich mit der elektrophysiologischen Methode der Messung von ON- und OFF-Antworten Hinweise auf den Ort des Schadens bzw. der Degeneration oder der Dystrophie finden lassen. In ca. 20 % der Fälle ließ sich eine Störung auf der Bipolarzellebene nachweisen. Damit konnte hier an einem größeren Kollektiv gezeigt werden, daß die Bipolarzellen möglicherweise auch als Primär- oder Hauptschädigungsort bei retinalen Degenerationen in Frage kommen. Die Untersuchung der ON- und OFF-Antworten ist eine einfache, gut reproduzierbare Methode, um die Netzhautfunktion auf der Bipolarzellebene zu untersuchen.

6 Lebenslauf Name: Andreas Michael Heinrich Foerster Geburtsdatum: Geburtsort: Berlin Hochschulreife: in Essen-Werden Zivildienst: am Alfried Krupp Krankenhaus in Essen Studium: Studium der Humanmedizin an der Freien Universität Berlin Hochschulprüfungen: Ärztliche Vorprüfung am Abschnitt der Ärztlichen Prüfung am Abschnitt der Ärztlichen Prüfung am Abschnitt der Ärztlichen Prüfung am Ausbildung: seit November 1997 Arzt im Praktikum an der Universitäts-Augenklinik der RWTH Aachen seit Mai 1999 wissenschaftlicher Mitarbeiter der Universitäts-Augenklinik der RWTH Aachen

7 5 1. Einleitung Im menschlichen Auge werden die optischen Sinneseindrücke von den Rezeptoren der Netzhaut aufgenommen und über den Sehnerven und die Sehbahnen an das Gehirn weitergeleitet. Die Netzhaut umfaßt die ersten drei Neuronen der Sehbahn: die Photorezeptoren (1.Neuron), die Bipolarzellen (2.Neuron) und die Ganglienzellen (3.Neuron). Die Axone der Ganglienzellen bilden den Sehnerven (N.opticus) und leiten die Reize über das Corpus geniculatum in die Sehrinde. Hereditäre und erworbene Funktionsstörungen der Retina werden vor allen auf Schädigungen in den Photorezeptoren zurückgeführt. Andere Neurone werden dagegen nur selten als primäre Ursache von Netzhautfunktionsstörungen angesehen, sie gelten als sekundär involviert. Funktionsstörungen der Bipolarzellen wurden bei der kongenitalen stationären Nachtblindheit 1, der Retinitis pigmentosa 2, den Zapfendystrophien 3, 4, den Muskeldystrophien 5 und der melanom-assoziierten Retinopathie 6, 7 vermutet. Bei der melanom-assoziierten Retinopathie konnte der histologische Nachweis der Beteiligung der Bipolarzellen geführt werden 8. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Möglichkeit einer differentialdiagnostischen Abgrenzbarkeit mittels ON/OFF ERG. Die Elektroretinographie (ERG) ist eine elektrophysiologische Methode, mit der man durch Variation spezifischer Reize die Funktionen der Netzhaut prüfen kann. Das mit dem ERG von der Hornhaut abgeleitete Potential entspricht einer Summenantwort zahlreicher retinaler Zellen. Dies bedeutet, daß regional begrenzte retinale Dysfunktionen, z.b. eine Makulopathie, zu keiner wesentlichen Änderung im ERG führen. Die in zeitlicher Folge nach einem Lichtreiz in der Netzhaut auftretenden Potentiale verschiedener Zellen überlagern sich gegenseitig. Während die Potentiale einiger Zellgruppen die Reizantwort dominieren, lassen sich Potentiale anderer Zellgruppen nur mit sehr speziellen Reizbedingungen nachweisen. Durch Kombination spezifischer Reizbedingungen (Dunkel- oder Helladaptation, schwache

8 6 oder starke, kurze oder lange, weiße oder farbige Lichtreize) besteht jedoch die Möglichkeit, bestimmte Zellsysteme der Netzhaut differenziert zu untersuchen. Zur besseren Vergleichbarkeit der erhobenen Daten hat die International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV) einen Standard für klinische Elektroretinographie bestimmt 9-11 (Standard-ERG). Die Reizantwort im Standard-Elektroretinogramm besteht vorwiegend aus der A- und B-Welle (Abb. 4.1). Die A-Welle wird auf die Potentialänderungen der Photorezeptoren zurückgeführt Bei Reduktion der A-Welle wird daher eine Schädigung der retinalen Rezeptoren angenommen. Die B-Welle entsteht in den mittleren Netzhautschichten und hat ihren Ursprung in der Membranpotentialänderung der retinalen Bipolarzellen 15, 16. An der Entstehung der B-Welle im ERG sind depolarisierende und hyperpolarisierende Bipolarzellen beteiligt Der Beginn der B-Welle wird durch die ON-Bipolarzellen bestimmt 17. Die Membranpotentialänderung der Bipolarzellen führt über die Änderung der interzellulären Ionenkonzentrationen zu einer Spannungsänderung an der Membran der Müller Zellen. Deren Spannungsänderung geht dem Verlauf der B-Welle parallel 20. Die B-Welle entspricht somit einer Potentialänderung der retinalen Gliazellen, die aufgrund der Potentialänderung der Bipolarzellen entsteht. Die B-Welle ist daher ein Indikator für die intraretinale Transmission. Bei Funktionsstörungen der retinalen Rezeptoren liegt eine gleichmäßige Reduktion der A- und B-Wellen vor, da die Potentiale der inneren Netzhautschichten in der Kette der Sehbahnneuronen von denen der retinalen Rezeptoren abhängig sind. Störungen der intraretinalen Transmission sowie Erkrankungen der inneren Netzhautschichten führen zu einer selektiven B-Wellenreduktion bei normalen oder gering reduzierten A- Wellenamplituden. Diese Konstellation wird negatives ERG genannt. Der Quotient aus B- und A-Welle ist daher ein Index für die intraretinale Transmission. Durch das Standard-ERG läßt sich der Einfluß der Bipolarzellen auf das ERG nicht genau untersuchen. Um die ON- und OFF-Antworten der Bipolarzellen darstellen zu können sind Modifikationen der Reizbedingungen nötig. Mit Hilfe von langen Lichtreizen und der damit verbundenen Trennung des B-Wellenkomplexes des normalen ERG kann die Funktion der verschiedenen Bipolarzellen untersucht

9 7 werden 19. Die technischen Voraussetzungen für langdauernde Stimuli sind z.b. bei einem LED-Stimulator vorhanden. Eine Vorstudie 21 hatte die Normalwerte für ONund OFF- Antworten durch diesen LED-Stimulator erbracht. Außerdem wurde nachgewiesen, daß bei einigen Patienten mit bestehender und z.t. fortgeschrittener Netzhautdegeneration ON- und OFF-Antworten ableitbar waren. Reduzierte und verzögerte ON- und OFF-Antworten konnten ebenso beobachtet werden, wie eine alleinige Reduktion der ON- oder OFF-Antwort. Ziel dieser Studie, die mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG Ke442/7-1) durchgeführt wurde, war die Untersuchung der Funktion der inneren Netzhautschichten bei Netzhauterkrankungen. Die Bedeutung der Bipolarzellen für die Pathophysiologie bei Netzhautdystrophien zu untersuchen ist wichtig, um mögliche Ansätze für zukünftige Therapiestrategien zu definieren.

10 8 2. Anatomie und Physiologie der Netzhaut Die histologisch-anatomischen Strukturen der Netzhaut des Menschen wurden detailliert durch den Neuroanatomen Ramon y Cajal 1892 beschrieben 22. Die Grundlagen für Cajals Arbeiten lagen in den 1885 von Camillo Golgi eingeführten Färbetechniken. Polyak wies 1941 darauf hin, daß es verschiedene Arten der Bipolarzelle gäbe 23. Mit dem Fortschritt der Untersuchungsmöglichkeiten und der Einführung neuer Techniken wie z.b. der Elektronenmikroskopie, kamen neue Erkenntnisse durch die Arbeiten von Dowling und Boykott 24 hinzu. Detaillierte Studien zeigen den Aufbau der Retina Aufbau der Netzhaut Die Netzhaut entsteht embryologisch aus einer Ausstülpung des Zwischenhirns. Es entwickelt sich in ihr aus einer zweischichtigen Ausgangslage eine ähnliche Schichtenbildung wie in der Hirnrinde. Histologisch können 10 Schichten unterschieden werden (Abb. 2.1), von denen 3 Zellkörper enthalten, während die anderen Schichten Strukturen wie Dendriten und Axone enthalten. Dazwischen finden sich sowohl als Makroglia die von den Rezeptoren bis zu den Nervenfasern reichenden Müllerschen Stützzellen, die eine Transport- und Kanalfunktion für den Interzellulärraum einnehmen und zusätzlich die Mikroglia. Innen wird die Netzhaut durch die Membrana limitans interna begrenzt. Sie bildet den Abschluß zum Glaskörper und stellt eine Art Basalmembran dar.

11 9 Glaskörper As Innere Grenzmembran Nervenfaserschicht G G G VA G Ganglienzellschicht Innere plexiforme Schicht B A B H M I B B Innere Körnerschicht Äußere plexiforme Schicht S Z S Z S Z Bruch sche Membran Äußere Körnerschicht Äußere Grenzmembran Rezeptoraußensegmente Retinales Pigmentepithel Abb. 2.1: Schematischer Aufbau der Netzhaut in mehreren Schichten mit den wesentlichen Zellverbindungen sowie den angrenzenden Strukturen des Glaskörpers und des retinalen Pigmentepithels. S - Stäbchen, Z - Zapfen, H - Horizontalzellen, B - Bipolarzellen, I - Interplexiforme Zellen, M - Müller Zellen, A - Amakrine Zellen, VA - Verlagerte amakrine Zellen, G - Ganglienzellen, As - Astrozyten. (Schema modifiziert nach DOWLING & BOYCOTT 1966 und BLANKS 1989). Innerhalb der Netzhaut lassen sich funktionell drei Neurone und zwei Synapsenschichten unterscheiden. Die Photorezeptoren sind das erste Neuron der Sehbahn. Das zweite Neuron wird durch die Bipolarzellen dargestellt, während das dritte Neuron von den multipolaren Ganglienzellen gebildet wird. Deren Neuriten verlaufen mit dem Sehnerv zum Corpus geniculatum laterale und werden dort auf das vierte Neuron umgeschaltet. Neben den zentralwärts bestehenden Verschaltungen gibt es in der Netzhaut auch horizontale Verbindungen. In der äußeren plexiformen Schicht sind es vor allem die Horizontalzellen, deren Neuriten bis zu 1000 µm lang werden können und damit zahlreiche Photorezeptoren kontaktieren. In der inneren plexiformen Schicht liegen

12 10 die amakrinen Zellen, die sowohl mit den Dendriten der Ganglienzellen als auch mit denen der Bipolarzellen Synapsen bilden. Der strukturelle Zusammenhalt des Netzhautgewebes wird durch die Müller Zellen erreicht, die die Netzhaut radiär durchziehen und die Membrana limitans externa aufbauen. Sie haben nicht nur mechanische Aufgaben, sondern sind auch für die retinalen Stoffwechsel- und Austauschprozesse wichtig. Die Membrana limitans externa, die die Perikarien der Photorezeptoren und die inneren Netzhautschichten von der Stäbchen-Zapfenschicht (Außensegmente) trennt, ist keine Basalmembran, sondern eine Zone desmosomaler Verknüpfungen zwischen den Zellmembranen der Müller Zellen und der Photorezeptoren. Durch die Einstülpung des embryonalen Augenbläschens zum Augenbecher sind die Photorezeptoren an die lichtabgewandte Seite der Retina invertiert, so daß die Auflösungsqualität der Netzhaut von den eigenen inneren Schichten vermindert wird. Daher entwickelte sich bei den höheren Primaten eine Macula lutea und eine Fovea centralis (Stelle des schärfsten Sehens), in der die inneren Netzhautschichten bis auf die Photorezeptoren auf die Seite verlagert sind, so daß das Licht die Sinneszellen direkt erreichen kann. Außerdem ist die Dichte der Photorezeptoren im fovealen Bereich stark erhöht, wodurch die Auflösung vergrößert und die Bildqualität verbessert wird. Es lassen sich zwei Rezeptorarten in der Retina voneinander unterscheiden: Stäbchen und Zapfen. Die Stäbchen (ca Millionen 29 ) sind hochempfindliche Hell-Dunkel-Rezeptoren (Dämmerungssehen, Helligkeitsempfindlichkeit) und haben die höchste Dichte bei einer Exzentrität von ca. 18. Die Zapfen (ca. 6,4 Millionen 29 ) vermitteln das Farbensehen, das Tagessehen und wegen der hohen Dichte in der Fovea die zentrale Sehschärfe. Die Fovea, die einen Durchmesser von 1,5 mm hat, enthält ausschließlich Zapfen (ca. 10% aller Zapfen). Es lassen sich drei verschiedene Zapfenarten voneinander unterscheiden: blauempfindliche Zapfen (Absorptionsmaximum bei nm), grünempfindliche Zapfen (Maximum bei nm) und rotempfindlichen Zapfen (Maximum bei nm). Die Photorezeptoren werden durch die Bipolarzellen und Ganglienzellen zu Schalteinheiten zusammengefaßt (Reizfelder), die peripher größer sind als zentral.

13 11 Dadurch wird zwar in der Netzhautperipherie die Lichtempfindlichkeit gesteigert, das Bildraster aber vergröbert und das Auflösungsvermögen verringert. In der Mitte der Retina ist dagegen die projektive Erregungsleitung auf wenige Elemente beschränkt und die rezeptiven Felder sind relativ klein. Dies hat eine Steigerung des Auflösungsvermögens, eine Verfeinerung des Bildrasters, anderseits aber auch eine Herabsetzung der Empfindlichkeit zur Folge. Wesentlich für die erhöhte Leistung des retinalen Apparates in der Netzhautmitte ist auch die Kontrastüberhöhung unterschiedlich heller Gegenstandspunkte, die durch laterale Hemmung mittels der Horizontalzellen und der amakrinen Zellen erreicht wird. Die Aufhebung des Konvergenzprinzips der Reizverschaltung in der Makularegion sowie die Kontraststeigerung durch die Horizontalverknüpfung macht die Fovea funktionell zur Stelle des schärfsten Sehens. Die Photorezeptoren sind aus Innen- und Außensegmenten aufgebaut. Im Innensegment finden sich die Zellkerne der Photorezeptoren. Die Außengliedscheiben der Photorezeptoren enthalten die Photopigmente und sind daher die eigentlichen lichtempfindlichen Elemente. Die Innenglieder sind sehr stoffwechselaktiv und erzeugen durch energieverbrauchende Membranprozesse ein Generatorpotential, das aber nicht durch Belichtung, sondern durch Dunkelheit entladen wird. Lichteinfall bewirkt in den Außengliedern der Photorezeptoren eine Veränderung der Natriumpermeabilität, woraus eine Hyperpolarisation resultiert. Im Dunklen findet an den Synapsen der Photorezeptoren eine kontinuierliche Transmitterfreisetzung statt, die durch Belichtung gestoppt wird. Der differenzierte Stop des Transmitterflusses führt dann in den nachgeschalteten Neuronen zu einer Erregung, die bei den Zapfen direkt über eine Bipolarzelle der Ganglienzelle zugeleitet wird, bei den Stäbchen indirekt über eine amakrine Zelle an die Ganglienzelle weitergegeben wird, so daß beim Stäbchenkanal primär 4 retinale Neurone, beim Zapfenkanal nur 3 involviert sind (Abb. 2.2).

14 Aufbau und Funktion der Bipolarzellen Die Bipolarzellen liegen zwischen den Photorezeptoren, also Zapfen und Stäbchen, und den Ganglienzellen, die den Nervus opticus bilden und die Information nach zentral weiterleiten. Histologisch lassen sich mit der Golgifärbung neun Bipolarzelltypen 28, 30 in der Netzhaut unterscheiden, davon sind acht für den Zapfenkanal und nur ein Typ für den Stäbchenkanal zuständig. Durch die größere Menge an Stäbchen gegenüber Zapfen, sind auch die Bipolarzellen der Stäbchen zahlenmäßig in einem größeren Ausmaß vorhanden als die Bipolarzellen der Zapfen. In der zentralen Netzhaut werden Stäbchen durch die Dendriten (ca. 15 µm) einer Bipolarzelle konvergent verbunden. In der Netzhautperipherie stehen ca Stäbchen mit den Dendriten (hier ca. 30 µm) einer Bipolarzelle in Kontakt. Eine Bipolarzelle, die erregt wird, wenn der Rezeptor mehr Licht absorbiert, wird ON- Bipolarzelle genannt. Die OFF-Bipolarzelle, wird dadurch erregt, daß der Rezeptor weniger Licht absorbiert 27 und kommt nur im Zapfensystem vor. Bei den Stäbchen sind nur ON-Bipolarzellen nachgewiesen worden. Die Stäbchenamakrinen stehen in einer horizontalen Verbindung mit den ON- und OFF- Bipolarzellen der Zapfen. Somit ist die Funktion der Bipolarzellen zum einen die konvergente Zusammenführung der Informationen aus Zapfen und Stäbchen und zum anderen die interneuronale Modulation durch das optimale Ausnutzen der durch die Zapfen gegebenen Informationen in Form des ON- bzw. OFF-Antwort-Kanals (Abb. 2.2). Das durch die Bipolarzellen in die Verschaltung der Netzhaut eingeführte ON- und OFF-System, setzt sich in der Schicht der Ganglienzellen fort. Hier werden ein tonischer langsamer ON- und OFF- Kanal von einem phasischen schnellen ON- und OFF- Kanal unterschieden. Die rotempfindlichen Zapfen und günempfindlichen Zapfen verfügen im Gegensatz zu den blauempfindlichen Zapfen über direkte Verschaltungen zu den tonischen ON- und OFF- Ganglienzellen. Die Bipolarzellen der Stäbchen treten mit den phasischen ON- und OFF- Ganglienzellen in Verbindung, wobei diese durch die Stäbchenamakrinen noch beeinflußt werden.

15 13 Abb. 2.2: Schematischer Aufbau der neuroretinalen Verschaltung mit den unterschiedlichen Verschaltungen bei Zapfen und Stäbchen. Der Stäbchenkanal verfügt nur über ON- Bipolarzellen, die den Zapfenkanal mit ON- und OFF Bipolarzellen über Stäbchenamakrine Zellen (SA) beinflussen. Der Zapfenkanal hat für die drei verschiedenen Zapfenarten (blau (S), grün (M), rot (L)) separate ON- und OFF-Bipolarzell-Kanäle; jedoch sind nur den M- und L- Zapfen der Fovea auch eigene ON- und OFF- Ganglienzellen nachgeschaltet. A = amakrine Zellen, SA = Stäbchenamakrine, H = Horizontalzellen, IP = Interplexiforme Zellen. (Schema modifiziert nach GOURAS 1994) In den Synapsenzonen zwischen Zapfen und Bipolarzellen findet man auch Horizontalzellen; zwischen Zapfen-Bipolarzellen und Ganglienzellen sind horizontale Verbindungen mit Amakrinen zu finden.

16 Erregungsleitung Die optischen Signale werden durch die Photorezeptoren in elektrische Signale gewandelt und danach über die Bipolarzellen und die Ganglienzellen nach zentral geleitet. Mit dem Elektroretinogramm (ERG) läßt sich diese Transmission nachweisen. Die Reizantwort im Standard-Elektroretinogramm besteht vorwiegend aus der corneanegativen A- und der corneapositiven B-Welle (Abb. 4.1) A-Welle Die A-Welle (Abb. 4.1) wird auf die Potentialänderungen der Photorezeptoren zurückgeführt 12, 14. Hierbei kommt es zu einer Hyperpolarisation des Photorezeptors durch Aktivität der Na-K- ATPase bei Lichteinwirkung. Die Hyperpolarisation führt selbst zu einer Freisetzung von Transmittern mit folgender Signalweiterleitung. Bei Reduktion der A-Welle wird daher eine Schädigung der retinalen Rezeptoren angenommen B-Welle Die B-Welle (Abb. 2.1) hat ihren Ursprung in der Membranpotentialänderung der retinalen Bipolarzellen 15, 16. Der Beginn der B-Welle wird durch die ON- Bipolarzellen bestimmt 17. Die Membranpotentialänderung der Bipolarzellen führt über die Änderung der interzellulären Ionenkonzentrationen zu einer Spannungsänderung an der Membran der Müller Zellen. Deren Spannungsänderung geht dem Verlauf der B-Welle parallel 20. Die B-Welle entspricht somit einer Potentialänderung der retinalen Gliazellen, die aufgrund der Potentialänderung der Bipolarzellen entsteht. Die B-Welle ist daher ein elektrophysiologischer Funktionsbeleg für die intraretinale Transmission. Sie kann sowohl von Stäbchen als auch von Zapfen induziert werden, wobei die zapfeninduzierte B-Welle einen rascheren Verlauf hat als die stäbcheninduzierte. Bei hellen Reizleuchtdichten bei Dunkeladaptation überlagern sich beide Antworten 15.

17 15 Die Funktion der Photorezeptoren ist Voraussetzung für die Entstehung der B-Welle. Eine Schädigung der inneren Netzhautschichten kann zu einer alleinigen Reduktion der B-Welle bei normaler A-Welle führen, was sich in der Ausbildung eines B/A Quotienten von = 1 äußern kann ON- und OFF-Antwort ON- und OFF-Antworten lassen sich im Standard-ERG nicht zeigen. Um diese nachweisen zu können benötigt man lange (>50 ms) Lichtreize. Damit kann die B- Welle in die ON und OFF Antwort der Bipolarzellen geteilt werden 16. Die ON- Antwort reflektiert die depolarisierende Aktivität der Bipolarzellen bei Belichtung, die OFF-Antwort die durch Wegfall des Lichtes entstehende Hyperpolarisierung 15. Die ON- und OFF- Antworten sind daher mit der Funktion der de- und hyperpolarisierenden Bipolarzellen verbunden. Dennoch könnte eine Veränderung der ON- und OFF Antwort auch durch Schädigung der Photorezeptor-Synapsen zu Bipolarzellen, Müller-Zellen oder der extrazellulären Matrix bedingt sein.

18 16 3. Retinale Degeneration Permanente Funktionseinschränkungen der Netzhaut lassen sich in erworbene Netzhautdegenerationen und in hereditäre Netzhautdystrophien unterscheiden. Im folgenden werden die Erkrankungen, die für diese Studie eine Bedeutung haben, kurz aufgeführt. Lag bei den Patienten eine Visusminderung und ein reduziertes ERG ohne eindeutig klärbare Ursache vor, so wurden diese als Patienten mit einer Netzhautfunktionsstörung unklarer Ursache definiert Erworbene Netzhautdegenerationen Erworbenen Netzhautdegenerationen werden nach Ursache bzw. Lokalisation der Entstehung unterschieden. Makuladegenerationen sind Erkrankungen des Netzhautzentrums, die oft zu einer erheblichen und irreversiblen Störung der zentralen Sehschärfe führen. Hierzu zählen die altersabhängige Makuladegeneration (AMD), die die häufigste Erblindungsursache im Sinne des Gesetzes jenseits des 65.Lebensjahres ist. Auch die Retinopathia centralis serosa gehört zu den erworbenen Makuladegenerationen. Ebenso können hohe Myopie, Erkrankungen des elastischen Bindegewebes, zystoides Makulaödem, sowie toxische, physikalische und traumatische Ursachen Gründe für eine erworbene Makula- bzw. Netzhautdegeneration sein Melanom assoziierte Retinopathie (MAR) Bei Patienten mit malignem Melanom der Haut wurde als Ursache für die aufgetretenen Visusverschlechterung und vorangehende Nachtblindheit eine Kreuzreaktion von Autoantikörpern gegen retinale Bipolarzellen beschrieben 8. Im

19 ERG läßt sich ein negatives ERG nachweisen, ähnlich wie bei der kongenitalen stationären Nachtblindheit Hereditäre Netzhautdystrophien Die Inzidenz der sowohl klinisch als auch genetisch heterogenen hereditären Netzhautdystrophien beträgt in Deutschland etwa 20/ Einwohner. Die hereditären Netzhautdystrophien lassen sich nur verschiedenartig klassifizieren. An dieser Stelle sollen drei Hauptgruppen unterschieden werden, wobei bei der hier gewählten Einteilung die klinische Topographie und Symptomatik Haupteinteilungskriterien sind. Es lassen sich generalisierte Netzhaut- und Aderhautdystrophien, regional begrenzte Netzhaut- und Aderhautdystrophien und mit Netzhautdystrophien assoziierte Syndrome differenzieren. Im folgenden sind die einzelnen Krankheitsbilder unter ihren Obergruppen kurz ausgeführt Generalisierte Netzhaut- und Aderhautdystrophien Es existieren generalisierte Netzhaut- und Aderhautdystrophien mit Beginn in der Peripherie oder zentral. Zu ersteren zählt die Retinitis pigmentosa mit ihren Sonderformen 31-33, die die häufigste und bekannteste Form der Netzhautdystrophie ist. Die x-chromosomale Chorioideremie 34, 35 kann durch das Fehlen der Knochenkörperchen und durch die Existenz fleckförmiger Atrophien der Choriokapillaris differentialdiagnostisch von der Retinitis pigmentosa klinisch abgegrenzt werden. Neben der Atrophia gyrata 36, deren Diagnose durch den Nachweis einer Hyperornithinämie gestellt werden kann gibt es noch einige andere seltene generalisierte Netzhaut-Aderhautdystrophien mit Beginn in der Peripherie 35, 37, 38.

20 18 Zu den generalisierten Netzhaut- und Aderhautdystrophien mit Beginn zentral zählen die Zapfendystrophien 31, 37, 39 und die Zapfen-Stäbchendystrophien 40. Im folgenden wird auf die wichtigsten generalisierten Netzhaut- und Aderhautdystrophien mit Beginn in der Peripherie und zentral näher eingegangen Retinitis pigmentosa (Stäbchen-Zapfen-Dystrophien) Die Retinitis pigmentosa (RP) ist mit einer Prävalenz von 1 zu 5000 weltweit die häufigste hereditäre Netzhauterkrankung. In den USA sind 19% der Fälle autosomal dominant, 19% autosomal rezessiv und 8% x-chromosomal vererbt; 46% der Fälle sind Einzelfälle ohne Familienanamnese und 8% können nicht zugeordnet werden 41. Diese Verhältnisse sind regional unterschiedlich. Patienten mit RP klagen häufig über Nachtblindheit und Probleme bei der Hell- und Dunkeladaptation. Progrediente periphere Gesichtsfeldeinschränkungen sind ein weiteres klinisches Zeichen der RP. Die Symptome beginnen zumeist um das 20. Lebensjahr, jedoch kann die Erkrankung abhängig vom genetischen Defekt bzw. der Vererbung auch viel früher oder später beginnen 41. Die meisten Patienten werden im mittleren Erwachsenenalter blind im Sinne des Gesetzes, jedoch verliert nur eine Minderheit der Patienten jegliche Lichtempfindung. In den frühen Stadien der RP haben die Patienten oft keine oder nur minimale ophthalmoskopisch sichtbaren Fundusveränderungen 33. Ein reduziertes ERG und periphere Gesichtsfeldverluste sind Zeichen der RP. Nach einiger Zeit verengen sich die retinalen Gefäße und Pigmentepitheldegenerationen (Knochenkörperchen) werden sichtbar. Diese haben der Erkrankung ihren Namen gegeben. Der Schweregrad des Verlaufs der RP nimmt generell in der Reihenfolge x- chromosomaler - autosomal rezessiver - autosomal dominanter Vererbung ab. Zusätzliche Befunde einer RP können das Auftreten von pigmentierten Zellen im Glaskörper, hintere Glaskörperanheftung, subkapsuläre Katarakt, hyaloide Veränderungen des Sehnervenkopfes und ein zystisches Makulaödem sein.

21 19 Außerdem sind Refraktionsfehler wie Astigmatismus und Myopie im Zusammenhang mit der RP beschrieben Zapfendystrophien Das klinische Bild der Zapfendystrophien, deren Erstmanifestation in jedem Alter möglich ist, zeigt Blendempfindlichkeit, progrediente Visusminderung, Farbsinnstörungen und Zentralskotome. Ophthalmoskopisch sind von völlig unauffälligen Befunden über zentrale Pigmentepitheldefekte bis hin zu ganz ausgeprägten Befunden wie einer Schießscheibenmakulopathie viele Konstellationen möglich. Im ERG findet sich eine Reduzierung oder Auslöschung der Zapfenantwort bei erhaltener Stäbchenantwort. Das Muster-VEP kann aufgrund der zentralen Zapfendysfunktion pathologisch ausfallen und darf bei der Abklärung einer unklaren Visusminderung nicht als Schädigung der Sehbahn fehlgedeutet werden. Die Zapfendystrophien weisen einen autosomal rezessiven, einen autosomal dominanten oder einen x-chromosomalen Vererbungsgang auf 31, 37, 39. Als genetische Defekte wurden eine Deletion im Rot-Opsin-Gen und eine Peripherin- Mutation beschrieben 42, 43. Die Unterscheidung einer Zapfendystrophie zu einer Zapfen-Stäbchen-Dystrophie ist durch den Erhalt der Stäbchenfunktion und deren Ableitbarkeit im ERG zu treffen. Kongenitale stationäre Zapfenfunktionstörungen zeigen einen vergleichbaren ERG- Befund, jedoch eine kongenitale nicht progrediente Visusminderung Zapfen-Stäbchen-Dystrophien Auch die Zapfen-Stäbchen-Dystrophien können autosomal dominant, autosomal rezessiv und x-chromosomal vererbt werden. Die Erkrankung beginnt häufig in den ersten beiden Lebensdekaden. Ein späteres Auftreten der Erkrankung ist möglich, jedoch schwierig von einer altersbedingten Makuladegeneration zu unterscheiden, wenn die Patienten älter als 50 Jahre sind.

22 20 Blendungsempfindlichkeit, eine progrediente Visusminderung, Farbsinnstörungen und Zentralskotome sind klinische Zeichen einer Zapfen-Stäbchen-Dystrophie. Der ophthalmoskopische Befund kann sehr unterschiedlich ausfallen. So sind von völlig unauffälligen Befunden bis hin zu ausgeprägten Pigmentepithelverschiebungen mit peripheren Knochenkörperchen, Gefäßverengungen und Papillenabblassung möglich. In Spätstadien kann die Unterscheidung einer Zapfen-Stäbchen-Dystrophie zu einer Retinitis pigmentosa schwierig sein. Im ERG finden sich bei den Zapfen-Stäbchen-Dystrophien zunächst eine Reduzierung der zapfenabhängigen Potentiale, später auch der stäbchenabhängigen Potentiale bis hin zum ausgelöschten ERG. Mit zunehmender Krankheitsdauer kann auch eine Reduktion im EOG festgestellt werden. Die Differenzierung der Zapfen-Stäbchen-Dystrophien zu den Zapfendystrophien und Makuladystrophien erfolgt durch das ERG und den Verlauf Regional begrenzte Netzhaut- und Aderhautdystrophien Bei den regional begrenzten Netzhaut- und Aderhautdystrophien sind Makuladystrophien und periphere Dystrophien zu trennen. Unter die Makuladystrophien 31, 39, 44 fallen Krankheitsbilder wie der Morbus Stargardt, der Morbus Best 45 und Musterdystrophien des retinalen Pigmentepithels 46. Als einziges Beispiel für eine periphere regional begrenzte Netzhautdystrophie kann die autosomal dominante Vitreoretinochorioidopathie 47 angeführt werden Makuladystrophien Symptome der Makuladystrophien sind Visusminderung, Zentralskotom und Farbsinnstörungen. Generalisierte Zapfenfunktionstörungen bei Zapfendystrophien zeigen hingegen auch eine vermehrte Blendempfindlichkeit, obwohl auch diese bei Makuladystrophien beobachtet wurde. Die oft nur unspezifischen morphologischen Veränderungen des retinalen Pigmentepithels bei einer Makuladystrophie lassen

23 21 sich in Spätstadien nicht selten schwierig von einer alterabhängigen Makuladegeneration unterscheiden. In den Spätstadien der Makuladystrophien können choroidale Neovaskularisationen bei den meisten Makuladystrophien auftreten Morbus Stargardt Morbus Stargardt 48 bezeichnet eine juvenile Makuladystrophie mit fleckförmigen Veränderungen am hinteren Pol (Fundus flavimaculatus). Verschiedene Mutationen in einem Stäbchen-spezifischen ATP-bindenden Transportergen sind als Ursache für die häufige autosomal rezessive Form beschrieben worden 49. Die Erkrankung, die sich zwischen dem 6. und 20. Lebensjahr manifestiert, beginnt häufig mit einem bilateralen Visusabfall auf 0,1. Ist der Visus soweit abgefallen ist der Verlauf nur noch wenig progredient. Zusätzlich zu dem Visusabfall besteht noch eine Rot-Grün-Farbsinnstörung und Zentralskotome, selten auch vermehrte Blendempfindlichkeit. Ophthalmoskopisch finden sich im Frühstadium nur Veränderungen der Fovealreflexe. Später im Verlauf entwickeln sich zentrale Pigmentepitheldestruktionen bis hin zur Schießscheibenmakulopathie, während sich am hinteren Pol gelbliche, unscharf begrenzte Flecken unterschiedlicher Ausprägung entwickeln. Durch das in der Regel normale oder nur gering verändert ausfallende ERG kann der M. Stargardt gut von einer Zapfendystrophie abgegrenzt werden Morbus Best Der Morbus Best oder auch die vitelliforme Makuladystrophie ist eine autosomal dominant vererbte Erkrankung, die in den ersten beiden Lebensdekaden beginnt und in unterschiedlichen Schweregraden verläuft. Trotz der typischen Eidotter -artigen subretinalen Läsion im Bereich der Makula ist der Visus erstaunlich gut. Die später beginnende progrediente Visusminderung kann sehr variabel verlaufen. Beweisend für den M. Best ist der fehlende oder stark reduzierte Hellanstieg im EOG bei normalem ERG. Dieser Sachverhalt ist auch für die genetische Beratung von großer

24 Bedeutung, da alle Genträger und nicht zuletzt die klinisch unbetroffenen diese 22 elektrophysiologischen Merkmale aufweisen X-chromosomale Retinoschisis Die x-chromosomale Retinoschisis zeigt in 50% der Fälle periphere Netzhautveränderung auf. Auf diese Erkrankung soll an dieser Stelle eingegangen werden, da die funktionellen Beschwerden denen der Makuladystrophien gleichen. Außerdem ist die x-chromosomale Retinoschisis die häufigste Ursache für eine beidseitige Visusminderung bei Jungen. Der Visus beträgt in der Regel 0,2 und verschlechtert sich im Kindesalter nur selten. Nach dem 30. Lebensjahr sind zentrale Pigmentepitheldefekte zu erkennen und der Visus verschlechtert sich langsam. Als Ursache der x-chromosomalen Retinoschisis wurde eine Mutation im XLRS1- Gen beschrieben 50. Auf diese Weise wird das XLRS1-Adhäsionsprotein, welches für den Zellzusammenhalt in der retinalen Entwicklung wichtig ist, nicht bzw. nur fehlerhaft exprimiert. Im ERG ist die Reduktion der B-Welle (negatives ERG) charakteristisch und stimmt mit den morphologisch nachgewiesenen Defekten der Müller-Zellen überein. Zu der kongenitalen stationären Nachtblindheit läßt sich die x-chromosomale Retinoschisis durch die fehlende Nachtblindheit und die normale Dunkeladaptation abgrenzen Stationäre Netzhautfunktionsstörungen Zu den stationären Netzhautfunktionsstörungen zählt die kongenitale stationäre Nachtblindheit (CSNB). Die CSNB besteht von Geburt an und zeigt keine Progression. Die ophthalmologischen Befunde reichen von Normalbefunden bis hin zu abnormalen Befunden wie beim M. Oguchi und beim Fundus albipunctatus. Im ERG lassen sich typische Befunde wie ein negatives ERG nachweisen, so daß die Bipolarzellen als Ort der Schädigung postuliert wurden 51, 52.

25 23 4. Material und Methoden 4.1. Ableittechnik für die Elektroretinographie (ERG) Für die klinische Elektroretinographie (ERG) wurde 1989 ein Standard für diese elektrophysiologische Untersuchungsmethode von der Internationalen Gesellschaft für klinische Elektrophysiologie des Sehens (ISCEV) erarbeitet Für die folgenden fünf häufig verwendeten Reizantworten wurde das vereinheitlichte Protokoll festgelegt. Ein ERG nach ISCEV-Standard (letztes Update ) soll enthalten: 1. Eine Stäbchenantwort (am dunkeladaptierten Auge) 2. Eine Maximalantwort (ebenfalls am dunkeladaptierten Auge) 3. Oszillatorische Potentiale 4. Eine Zapfenantwort 5. Antworten auf schnell wiederholte Reize (Flimmern) Klinisches Protokoll Vorbereitung des Patienten Für die ERG-Untersuchung soll der Patient eine maximale Mydriasis aufweisen. Ist diese eingeschränkt oder nicht möglich, soll die Pupillengröße zum Zeitpunkt der Ableitung dokumentiert werden. Zu Beginn der Untersuchung sollen die Ableitungen mit Dunkeladaptation durchgeführt werden. Hierfür ist eine min. 20 minütige Dunkeladaptation erforderlich. Falls Kontaktlinsenelektroden benutzt werden können diese im Rotlicht eingesetzt werden. Der Patient sollte jedoch nicht direkt in das Licht sehen. Falls Fluoreszenzangiographien oder Fundusphotographien vor der ERG- Untersuchung stattgefunden haben, soll eine einstündige Dunkeladaptation erfolgen.

26 24 Das genaue Fixieren durch den Patienten ist nicht unbedingt erforderlich. Falls der Patient den angebotenen Fixierpunkt nicht erkennt, kann dieser einfach aufgefordert werden, geradeaus zu schauen und die Augen ruhig zu halten ERG-Messung und Aufzeichnung Sowohl die Amplitude als auch die Gipfelzeit der registrierten ERG-Signale werden ausgewertet. Aus praktischen Gründen werden am häufigsten die B-Wellen- Amplituden der Stäbchenantwort, der maximalen Mischantwort und der Zapfen auf Einzelblitze sowie die B-Wellen-Gipfelzeiten der Zapfenantwort auf Einzelblitze oder der 30-Hz-Flimmer-Antwort beurteilt. Die Amplitude der A-Welle wird von der Grundlinie bis zum tiefsten Punkt der A-Welle gemessen; die B-Welle von der A- Wellen-Senke bis zum B-Wellen-Gipfel und die Gipfelzeit der B-Welle vom Beginn des Blitzes bis zum Gipfel der B-Welle Beschreibung der Standardantworten Stäbchenantwort Nach der Dunkeladaptation werden die Stäbchenantworten gemessen, da die Stäbchen am empfindlichsten auf eine Helladaptation reagieren. Der dem Standard entsprechende Reiz ist ein abgeschwächter weißer Blitz, dessen Reizstärke 2,5 logarithmische Einheiten unterhalb des weißen Standardblitzes liegt. Ein zeitlicher Mindestabstand von 2 Sekunden zwischen den Blitzen wird empfohlen. (siehe Abb. 4.1; Kurve a) Maximale Mischantwort (Stäbchen-Zapfenantwort) Die Maximalantwort wird durch einen weißen Standardblitz im dunkeladaptierten Auge hervorgerufen. Ein Intervall von 10 Sekunden zwischen den Blitzen ist vorgeschrieben. An dieser Antwort sind

27 25 normalerweise eine Kombination von Zapfen- und Stäbchensystem beteiligt. (siehe Abb. 4.1; Kurve b) Oszillatorische Potentiale Oszillatorische Potentiale werden zumeist durch einen weißen Standardblitz am dunkeladaptierten Auge abgeleitet. Sie können auch am helladaptierten Auge abgeleitet werden, haben dann jedoch kleinere Amplituden. Die oszillatorische Potentiale sind abhängig von der Reizwiederholungsrate und ändern sich nach dem ersten Reiz. Es wird empfohlen zwischen den Einzelblitzen 15 Sekunden bei dunkeladaptiertem und 1,5 Sekunden bei helladaptiertem Auge an freiem Reizintervall zu lassen und den Beginn der ersten Auswertung oder Mittelung erst nach dem zweiten Reiz zu beginnen. (siehe Abb. 4.1; Kurve c) Zapfenantwort auf Einzelblitze Der weiße Standardblitz wird als Reiz vorgeschlagen. Mit einer Hintergrundbeleuchtung von 17 bis 34 cd m -2 (5 bis 10 fl) werden die Stäbchenantworten unterdrückt und es können stabile reproduzierbare Zapfenantworten gemessen werden. Der Patient soll 10 Minuten an die Hintergrundhelligkeit zum Zeitpunkt der Messung adaptiert sein. (siehe Abb. 4.1; Kurve d) 30-Hz-Flimmerantworten Flimmerlichtantworten müssen mit Standardblitzen nach der Aufzeichnung der Einzelblitz-Zapfenantworten bei der gleichen Stäbchen-hemmenden Hintergrundleuchtdichte abgeleitet werden. Es wird empfohlen eine Reizfrequenz von 30 Blitzen pro Sekunde zu verwenden und die ersten Reizantworten zu verwerfen, da so stabile Bedingungen erreicht werden. (siehe Abb. 4.1; Kurve e)

28 26 a B b A c d e Abb. 4.1: Standard-ERG: Ableitungen bei Dunkeladaptation mit Einzelblitz geringer (a) und maximaler Leuchtdichte (b) und wie b. mit spezieller Filterung für oszillatorische Potentiale (c). Ableitungen bei Helladaptation mit Einzelblitz maximaler Leuchtdichte (d) und 30 Hz Flimmerlicht (e). Die Kalibrierung beträgt vertikal 200 µv für alle Ableitungen außer d. (100 µv), horizontal 20 ms für Einzelblitzableitungen und 50 ms für die Flimmerlichtableitung. A: A-Welle, B: B-Welle ERG-Ableitung des Studienlabors Das Untersuchungsprotokoll des Studienlabors beachtet den Standard der ISCEV 9, 10 und wurde um einige schwächere Lichtreize bei Dunkeladaptation zur Erstellung einer Amplitudenintensitätsfunktion sowie um drei farbige Lichtreize erweitert. Die Ableitung erfolgt mittels einer Jet Hornhautelektrode mit einer Referenzelektrode an der ipsilateralen Schläfenseite. Zur Registrierung des ERGs dient ein NICOLET SPIRIT (Fa. NICOLET, Madison USA). Die obere Grenzfrequenz beträgt 1000 Hz, die untere Grenzfrequenz 1 Hz. Für die Darstellung der oszillatorischen Potentiale wird die untere Grenzfrequenz auf 100 Hz angehoben. Als Reizgerät dient das NICOLET Ganzfeld (Fa. NICOLET), das die Einstellung verschiedener Adaptationsleuchtdichten und die Verwendung von weißen Lichtreizen und den

29 27 Einsatz variabler Farbfilter ermöglicht. Als Farbfilter werden die KODAK Wratten Filter für blau (KODAK Wratten #47, 47A, 47B, maximale Transmission bei 445 nm) und rot (KODAK Wratten #26, 630 nm) und grün (KODAK Wratten #61, 538 nm) eingesetzt. Nach 30minütiger Dunkeladaptation und mit einer maximalen medikamentösen Mydriasis (Phenylephrin 2,5 % und Tropicamid 0,5 % Augentropfen) erfolgt die Registrierungen bei Dunkeladaptation gleichzeitig an beiden Augen. Die Stimulusdauer beträgt 0,1 ms. Es wird zunächst eine Reizantwort mit schwachem blauen Lichtreiz und dann mit drei weißen Lichtreizen ansteigender Leuchtdichte abgeleitet. Bei der Reizung mit maximaler Leuchtdichte (10,0 cd. s/m 2 ) werden über zwei weitere Kanäle die oszillatorischen Potentiale aufgezeichnet. Nach 10minütiger Helladaptation wird bei einem Umfeld von 30 cd/m 2 mit maximaler Intensität nacheinander mit blauen, grünen, roten und weißen Reizen eine Antwort abgeleitet. Die 30 Hz Flimmerlichtantwort wird bei Helladaptation abgeleitet. Eine Mittelung wird nicht durchgeführt. Die Vorbereitungszeit beträgt ca. 35 Minuten (Dunkeladaptation), die Untersuchungszeit, bei der die Kontaktlinse getragen wird beträgt ca. 30 Minuten. Als Meßparameter werden für alle Ableitungen die Amplituden und Latenzen der A- und B-Wellen bestimmt. Außerdem wurden ON- und OFF-Antworten mit langen Lichtreizen abgeleitet Ableitung der ON- und OFF-Antworten Um die ON- und OFF-Antworten der Bipolarzellen getrennt darstellen zu können, wurden ein modifizierter RETIPORT-ERG-Stimulator (Fa. Roland Consult, Brandenburg) für die Helladaptation und langdauernde Lichtreize verwendet. Die Lichtreize wurden mit einer roten und einer parallelen Anordnung von 4 grünen LEDs ausgelöst. Die LEDs sind durch eine Diffusor-Scheibe abgeschirmt. Die Reizdauer betrug 200 und 250 ms in der Vorstudie (rot 200 ms: 1193 cd s m -2, 250 ms: 1448 cd s m -2 ; grün 200 ms: 293 cd s m -2, 250 ms: 362 cd s m -2 ). Pro Ableitung werden 128 Reizantworten gemittelt.

30 28 Abb. 4.2: Empfindlichkeit und Zeitbasis pro Einheit der Kurven 1-4: y = 24,83 µv; x = 50 ms. Hier das LED-ERG als Summe von 128 Reizen mit Umfeld einer gesunden Probandin. Zunächst wurden Normalwerte von 26 Probanden ermittelt (14 männliche und 12 weibliche Probanden im Alter von 25 ± 8 Jahren). Ein Refraktionsfehler von = ± 2 dpt wurde toleriert. Der Visus, das Farbensehen sowie das Standard- ERG waren bei allen Probanden normal. Für die Auswertung der ON- und OFF-Antworten sind die Amplituden und die Latenzen der Antworten interessant. Bei der Betrachtung der Ergebnisse fällt auf, daß der Median der OFF-Antwort-Latenz bei beiden Reizdauern und Farbreizen 22 ms beträgt und nur eine geringe interindividuelle Varianz besteht. Die Latenz der ON-Antwort zeigt eine größere interindividuelle Abweichung von 12 ms bei grünem Lichtreiz und 13 ms bei rotem Lichtreiz. Der Median der ON-Latenz beträgt 32,0 ms bzw. 32,5 ms. In dieser Studie wurden nur grüne Lichtreize bei allen Patienten genutzt. Auch die intraindividuelle Varianz wurde im Verlauf bestimmt. Bei einem Probanden wurde die Untersuchung insgesamt 10 mal durchgeführt. Mit dem modifizierten LED- Stimulator ließen sich die ON- und OFF-Antworten der Bipolarzellen verläßlich und reproduzierbar ableiten. Verglichen mit anderen ERG-Parametern ist die inter- und intraindividuelle Variation der OFF-Antwort-Latenzen sehr gering. Da sich zwischen den Ergebnissen in der Probandengruppe bei 200 ms und 250 ms Reizdauer keine signifikanten Unterschiede der OFF-Antwort feststellen ließen, wurde bei einem Großteil der Patienten darauf verzichtet beide Reizdauern abzuleiten und nur die Reizdauer von 200 ms wurde verwendet.

31 Patienten Für diese Studie, die mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG Ke442/7-1) durchgeführt wurde, sind Patienten mit Netzhautdegenerationen oder der möglichen Differentialdiagnose Netzhautdegeneration untersucht worden. Dies waren in den Jahren 1995 und 1996 sowie Anfang 1997 zusammen 272 Patienten. Unter den Diagnosen waren sowohl hereditäre Netzhautdystrophien als auch Netzhautdegenerationen mit den verschiedensten Ursachen.

32 30 5. Ergebnisse 5.1. Normalprobanden Um die LED-ERG-Normalwerte mit Werten aus dem Standard-ERG in Beziehung setzen zu können, wurden die Werte der maximalen Stäbchen-Zapfen-Antwort als Vergleichswerte für die ON- und OFF-Antworten herangezogen. Es wurden die Amplituden (µv) der A- und B-Welle sowie B/A-Wellen-Indices berechnet. Die ERG Ableitung bei Normalprobanden ergab einen B/A Index von durchschnittlich 1,6. Die Probanden wiesen einen vollen Visus, normale Gesichtsfelder, einen ophthalmologischen Normalbefund und im Normalbereich liegende Werte im Standard-ERG auf. Solange die B-Welle den Wert der A-Welle übersteigt, bleibt der B/A Index >1,0. Bei einem negativem ERG, bei dem die A-Welle größer als die B-Welle ist, ist der B/A Index < 1,0. max. Stäbchen- max. Stäbchen- B/A Index Zapfen-Amplitude Zapfen-Amplitude (µv) der A-Welle (µv) der B-Welle Probanden 469,6 (±54,8) 760,2 (±80,2) 1,6 (±0,2) [n=53] 472,2 (349,1-598,0) 753,4 (601,2-939,8) 1,6 (1,3-2,4) Tab. 5.1: ERG-Normalwerte für die Amplituden (µv) der maximalen Stäbchen-Zapfen-Antworten und B/A-Wellen-Quotienten der Probandengruppe mit Mittelwert und Standardabweichung sowie Median und 97,5% Konfidenzintervall (kursiv). Aus einer Gruppe von 65 Normalprobanden (26 männliche und 39 weibliche Probanden im Alter zwischen 12 und 72 Jahren mit einem Durchschnittsalter von 30,6 Jahren bei einer Standardabweichung von 13,4) wurden sodann Normalwerte für ON- und OFF-Antworten ermittelt (Tab. 5.2). Hierbei konnten Ergebnisse aus einer Vorstudie 21 auch mit größeren Probandenzahlen nachvollzogen werden.

33 31 n = 65 Amplituden (µv) Latenzen (ms) ON-Antwort 38,2 (±9,6) 36,9 (17,7-59,9) OFF 200 -Antwort 32,8 (±9,0) 32,4 (16,1-54,4) 32,8 (±3,0) 33,0 (28,0-39,0) 221,7 (±1,1) 222,0 (220,0-224,0) Tab. 5.2: LED-ERG-Normalwerte für ON- und OFF-Antworten der Probandengruppe mit Mittelwerten und Standardabweichungen sowie Median und 97,5% Konfidenzintervall (kursiv). Bildet man aus den ON- und OFF- Amplituden einen OFF/ON Quotient, so ergibt sich für die Gruppe der Normalprobanden ein Mittelwert von 0,9 mit einer Standardabweichung von 0,2. Der Median beträgt ebenfalls 0,9 bei einem 97,5% Konfidenzintervall von 0,5-1,5. OFF/ON-Index 0,9 (± 0,2) 0,9 (0,5-1,5) Tab. 5.3: OFF/ON-Index Normalwerte der Probandengruppe mit Mittelwerten und Standardabweichungen sowie Median und 97,5% Konfidenzintervall (kursiv) Patienten Zur Analyse der ON- und OFF Antworten wurden folgende Auswertungen bei insgesamt 272 Patienten durchgeführt: Einteilung der Ergebnisse nach den Hauptdiagnosen der Studie (s.o.). Beschreibung der pathologischen ON- und OFF-Antworten. Bildung des OFF/ON-Index als Parameter für eine ungleichmäßige Veränderung der ON- und OFF-Antwort. Dieser wurde mit den B-Wellen und dem von B-/A- Wellen-Index der Maximalantwort beim Standard-ERG verglichen. Erfassung von Überschreitungen der Normalwerte der ON- und OFF-Gipfelzeiten (ms).

34 Gruppierung der untersuchten Patienten nach Diagnosen Gruppiert man die untersuchten Patienten nach Haupt- und Nebendiagnosen, so lassen sich folgende Beobachtungen machen. Von den 272 Patienten hatten 69 eine Stäbchen-Zapfen-Dystrophien oder Stäbchen- Zapfen-Funktionsstörung, wobei 24 Patienten (35%) kein nachweisbares ERG aufwiesen. Von den anderen 45 Patienten hatten 6 (9%) einen reduzierten OFF/ON Index < 0,5 (ein Patient mit fehlender OFF-Antwort) und 10 (15%) einen erhöhten OFF/ON Index >1,5. Die Veränderung der ON- und OFF-Antworten (19 Patienten) ging bei 15 (22%) Patienten mit einer Verlängerung der ON-Latenz einher. Bei 12 (17%) Patienten ging dies mit einer Verlängerung der OFF-Latenz und bei 8 (12%) Patienten mit einer Verlängerung der ON- und OFF-Latenz einher. Etwas anders stellten sich die Ergebnisse bei den Zapfen-Stäbchen-Dystrophien und Zapfen-Stäbchen-Funktionsstörungen dar: Von insgesamt 88 Patienten ließen sich nur bei 77 Patienten ein Standard-ERG und ein LED-ERG ableiten, wobei nur 3 (3,5%) Patienten ein erloschenes ERG aufwiesen. 8 Patienten hatten ein zwar reduziertes Standard-ERG, jedoch kein verwertbares LED-ERG. Unter den 272 Patienten war dies nur bei 9 Patienten der Fall. Von den 77 Patienten hatten 6 (7%) einen reduzierten OFF/ON Index < 0,5 und 12 (14%) einen erhöhten OFF/ON Index >1,5. Die Veränderung der ON- und OFF- Antworten (11 Patienten) ging bei 8 (9%) Patienten mit einer Verlängerung der ON- Latenz einher. Bei 8 (9%) Patienten ging dies mit einer Verlängerung der OFF-Latenz und bei 5 (6%) Patienten mit einer Verlängerung der ON- und OFF-Latenz einher. Bei 10 Patienten mit Makuladystrophie und bei 5 Patienten mit M. Stargardt war keines der Standard-ERGs erloschen. Es wurden keine pathologischen LED-ERGs beobachtet. 4 Patienten hatten eine x-chromosomale Retinoschisis. Zwei von ihnen wiesen einen OFF/ON Index > 1,5 auf. Die ON-Antwort war bei 3 Patienten verlängert, und bei zwei Patienten war sowohl die ON-Antwort als auch die OFF-Antwort verlängert.

35 33 Von 4 Patienten, bei denen eine Siderose diagnostiziert war, konnte 1 Patient mit verlängerter ON- und verlängerter OFF-Antwort gefunden werden. 2 Patienten hatten eine kongenitale stationäre Nachtblindheit (CSNB). Beide hatten einen OFF/ON Index > 1,5, wobei 1 Patient auch eine verlängerte ON-Antwort-Latenz aufwies. 1 Patient mit einer Melanom assoziierten Retinopathie (MAR) zeigte einen OFF/ON Index > 1,5 mit verlängerter ON-Antwort-Latenz. Interessanterweise war der Wert des OFF/ON Index bei einer später durchgeführten Kontrolluntersuchung auf einen sehr hohen Wert angestiegen (10,7). Diagnose erl. ERG OFF/ON S-Z-D n = 69 Z-S-D n = 88 Makuladys. n= 10 M.Starg. n = 5 X-RS n = 4 Siderose n = 4 MAR n = 1 CSNB n = 2 24 (35%) 3 (3,5%) < 0,5 6 (9%) 6 (7%) OFF/ON > 1,5 10 (15%) 12 (14%) ON verlängert 15 (22%) 8 (9%) OFF verlängert 12 (17%) 8 (9%) ON + OFF verlängert 8 (12%) (50%) 3 (75%) (100%) (100%) (25%) 1 (100%) 1 (50%) 2 (50%) 1 (25%) 5 (6%) 2 (50%) 1 (25%) Tab. 5.4: Hauptdiagnosen und einige Nebendiagnosen, die von gesondertem Interesse waren, verglichen auf OFF/ON Index und ON- bzw. OFF-Latenzverlängerung. Hauptdiagnosen: S-Z-D (Stäbchen-Zapfen- Dystrophien oder -Funktionsstörungen), Z-S-D (Zapfen-Stäbchen-Dystrophien oder - Funktionsstörungen) und Makuladys. (Makuladystrophien). - Nebendiagnosen: M. Starg. (M. Stargardt), X-RS (X-chromosomale Retinoschisis), CSNB (kongenitale stationäre Nachtblindheit), MAR (Melanom assoziierte Retinopathie) und Siderose. - erl. ERG = erloschenes ERG.