Vaskuläre Dysregulation bei Glaukom: retinale Vasokonstriktion und normale neurovaskuläre Kopplung bei Gesichtsfelddefekten in der Höhe

Hintergrund: Vaskuläre Dysregulation (VD) ist ein wichtiger Faktor bei der Progression glaukomatöser Sehstörungen. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, ob die neurovaskuläre Kopplung (NVC) in glaukomatösen Netzhautgefäßen beeinträchtigt ist und wie sie mit der Gefäßmorphologie und der Tiefe des Gesichtsfelddefekts zusammenhängt. Um das Fortschreiten des glaukomatösen Sehfehlers und die mögliche Wiederherstellung des Sehvermögens besser vorhersagen zu können und eine personalisierte Intervention zu etablieren, müssen wir die Rolle von VD und NVC beim Glaukom weiter untersuchen.

Methoden: Mit einem dynamischen Gefäßanalysator (DVA) haben wir bei Patienten mit primärem Offenwinkelglaukom (POWG) (n=30) und altersgleichen, gesunden Kontrollpersonen (n=22) die retinalen Gefäßdurchmesser und Dilatationsreaktionen nach neuronaler Aktivierung durch Flackerlichtstimulation quantifiziert. Die Dynamik der Gefäßerweiterung wurde in Abhängigkeit von der Höhe der Gefäßverzweigung (Durchmesser) und dem Grad der Gesichtsfeldeinschränkung gemessen.

Ergebnisse: In größeren Blutgefäßen war der durchschnittliche arterielle und venöse Gefäßdurchmesser der Netzhaut bei Glaukom signifikant kleiner. Wenn jedoch neuronale Aktivität durch Bestrahlung der Netzhaut mit flackerndem Licht ausgelöst wurde, erreichten sowohl die arterielle als auch die venöse Gefäßerweiterung trotz kleinerer Durchmesser normale Werte. Dies war weitgehend unabhängig von der Gesichtsfeldtiefe.

Schlussfolgerungen: Da die Dilatation/Konstriktion normal ist, kann die VD bei Glaukom nicht durch eine gestörte NVC erklärt werden, sondern ist vielmehr auf eine Vasokonstriktion zurückzuführen. Dies kann die Energieversorgung der Neuronen der Netzhaut (und des Gehirns) dauerhaft einschränken und je nach Ausmaß des Mangels entweder zu einer langfristigen Unterversorgung und zum Überleben "stummer" Neuronen oder zum Zelltod führen. Die von uns gefundenen Ergebnisse werden bei der Erstellung eines Vorhersagemodells auf der Grundlage der VD für das Fortschreiten des Glaukoms und die mögliche Wiederherstellung in Folgestudien helfen.

Vascular dysregulation in glaucoma: retinal vasoconstriction and normal neurovascular coupling in altitudinal visual field defects

Purpose: Vascular dysregulation (VD) is a major factor in glaucomatous visual defect progression. However, little is known if neurovascular coupling (NVC) is impaired in glaucomatous retinal vessels and how it relates to vessel morphology and altitudinal visual field defect depth. To better predict the glaucomatous visual defect progression and possible vision restoration and establish personalized intervention, we need to further study the role of VD and NVC in glaucoma.

Methods: Using a dynamic vessel analyzer (DVA) we quantified retinal vessel diameters and dilation responses following neuronal activation by flickering light stimulation in primary open angle glaucoma (POAG) patients (n=30) and age-matched, healthy controls (n=22). Vessel dilation dynamics was measured as a function of vessel branch level (diameter) and degree of visual field impairment.

Results: In larger blood vessels average arterial and venous retinal vessel diameter was significantly smaller in glaucoma. However, when inducing neuronal activity by exposing the retina to flickering light, both arterial and venous dilation reached normal values despite having smaller diameters. This was largely independent of visual field depth.

Conclusions: Because dilation/constriction is normal, VD in glaucoma cannot be explained by impaired NVC but is rather caused by vasoconstriction. This may permanently limit energy supply to retinal (and brain) neurons and, depending on the extent of deprivation, lead to either long-term hypo-metabolic, surviving "silent” neurons or to cell death. The results we found will help with the establishment of predictive model based on VD in glaucoma progression and possible restoration in follow-up studies.