Ob Alzheimer oder COVID-19-Verlaufsprognose: Welche Hinweise gibt die Netzhaut?
Die feine Äderung der Blutgefäße auf der Retina spiegelt den Zustand des gesamten Gefäßsystems des Körpers wider. Treten hier sichtbare Gefäßveränderungen auf, kann dies beispielsweise auf einen drohenden Schlaganfall hinweisen. Zwei Forscherteams aus Jena untersuchen jetzt, ob man an Veränderungen der Netzhaut auch eine beginnende Alzheimer-Erkrankung erkennen kann und ob die Funktionsanalyse der Gefäße Aussagen zum Verlauf von COVID-19-Erkrankungen erlaubt.
Inzwischen ist klar, dass COVID-19 nicht nur eine schwerwiegende Erkrankung der Atmungsorgane ist, sondern auch die Gefäßinnenwände im gesamten Körper betrifft. In der Folge wird die Blutgerinnung gestört und das Risiko für eine Lungenembolie oder einen Schlaganfall steigt rapide. „Da wir trotz aller Fortschritte im Umgang mit COVID-19 noch über keine spezifische Therapie verfügen, suchen wir gerade bei den jetzt wieder steigenden Infektionszahlen nach Hinweisen, die uns einen schweren Verlauf frühzeitig anzeigen können“, erklärt Dr. Daniel Vilser, leitender Oberarzt in der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin am Universitätsklinikum Jena (UKJ). „Die Funktionsanalyse der gut zugänglichen Netzhautgefäße ist ein etabliertes Verfahren, das uns wertvolle Informationen über einsetzende Störungen der Gefäßfunktion geben könnte.“
Kontaktloser Blick ins Auge
Vilser leitet eine klinische Studie mit stationär im UKJ betreuten COVID-19-Patienten, bei der die Teilnehmer mit einem speziellen Gefäßanalyseverfahren untersucht werden. Die eingesetzte Technologie des Jenaer Medizintechnikunternehmens Imedos ermöglicht einen kontaktlosen Blick ins Auge und mithilfe von Flickerlicht eine detaillierte Analyse der Funktion und Regulation der Netzhautgefäße – insbesondere von deren Innenseiten, des Endothels. Diese innere Zellschicht in den Gefäßen ist unter anderem an der Regulation von Durchblutungs-, Gerinnungs- und Entzündungsprozessen maßgeblich beteiligt.
“Wir gehen davon aus, dass die Messergebnisse für das Endothel der Mikrogefäße im Auge sich auf den gesamten Körper übertragen lassen, wir also einen detaillierten Befund für die Endothelfunktion der COVID-19-Patienten erhalten“, so Vilser. In der Studie wollen die Wissenschaftler erfassen, ob die retinale Endothelfunktion bei COVID-19 beeinträchtigt ist. Von besonderem Interesse ist dabei, ob sich ein Zusammenhang der Parameter der statischen und dynamischen Netzhautgefäßanalyse mit der Schwere des Krankheitsverlaufs erkennen lässt. „Damit böte sich eine Möglichkeit, Risikopatienten, die intensivmedizinisch betreut werden müssen, frühzeitig zu identifizieren und deren Behandlung entsprechend anzupassen“, betont Vilser. Bisher nahmen etwa 30 COVID-19-Patienten an der Beobachtungsstudie teil. Bei der Mehrzahl von ihnen stellten die Studienärzte eine Störung der Endothelfunktion fest.
Alzheimer-Diagnose durch Raman-Spektroskopie
Ob sich der Beginn einer Alzheimer-Erkrankung an der Retina erkennen lässt, erforscht das ebenfalls in Jena ansässige Leibniz-Institut für Photonische Technologien. Anders als bislang vorliegende Studien setzen die Forschenden hier nicht auf den kontrovers diskutierten Nachweis bestimmter Biomarker wie etwa alzheimertypischer Eiweißablagerungen, sondern entschlüsseln mit spektroskopischen Mitteln die biochemische Zusammensetzung der Netzhaut. So können sie minimale Veränderungen aufspüren, noch bevor sich diese auf der Retina niederschlagen. Damit ließen sich Anzeichen für eine entstehende Alzheimer-Erkrankung bereits deutlich früher nachweisen, als dies mit derzeitigen Methoden möglich ist. Die Ergebnisse veröffentlichte das Forschungsteam in der Fachzeitschrift ACS Chemical Neuroscience.
„Feinste biochemische Modifikationen finden vermutlich bereits statt, bevor sie sich auf der Netzhaut zeigen“, erläutern Dr. Clara Stiebing und Dr. Izabella Jahn vom Leibniz-IPHT, Erstautorinnen der Studie. Während sich morphologische Veränderungen der Netzhautschichten mit der gängigen optischen Kohärenztomographie (OCT) in vivo diagnostizieren lassen, können Abweichungen in der biochemischen Zusammensetzung so jedoch nicht erkannt werden. „Hier liefert die Raman-spektroskopische Untersuchung einen entscheidenden Beitrag, um die Genauigkeit der Diagnose zu verbessern“, so Prof. Jürgen Popp, wissenschaftlicher Direktor des Instituts.
Gemeinsam mit der Medizinischen Universität Wien und Partnern aus den Niederlanden entwickelt das Team vom Leibniz-IPHT eine neuartige Diagnoseplattform für Alzheimer sowie altersbedingte Augenkrankheiten. Sie kombiniert Raman-Spektroskopie mit der OCT. „Mit den jüngsten Ergebnissen haben wir einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einer frühzeitigen und zuverlässigen Diagnostik erreicht“, urteilt Prof. Rainer Leitgeb von der Medizinischen Universität Wien, der das Projekt koordiniert.
Diagnostische Merkmale für die Entwicklung von Medikamenten
Indem die Jenaer Forschenden erstmals spektroskopische Methoden zur Unterscheidung von gesunden und kranken Proben verwendet haben, zeigen sie nun einen neuen Weg auf, um eine Alzheimer-Erkrankung an der Netzhaut zu erkennen. „Wir haben zwei definierte Mausmodelle biochemisch charakterisiert“, berichtet Clara Stiebing. Dabei gelang es den Forschenden, die einzelnen Schichten der Netzhaut anhand von Querschnitten über ihren unterschiedlichen Gehalt an Nukleinsäuren, Rhodopsin, Lipiden und Proteinen biochemisch zu identifizieren. Anhand von Frontalaufnahmen – die der angestrebten In-vivo-Anwendung näher kommen – konnten sie gesunde und kranke Maus-Retinas mit einer Genauigkeit von 86 Prozent unterscheiden. Deutliche Anhäufungen amyloider Plaques konnten weder in den Querschnitten, noch in den Frontalaufnahmen gefunden werden. Man müsse natürlich vorsichtig sein, Ergebnisse aus Messungen an Mäusen auch auf den Menschen zu verallgemeinern, präzisiert Rainer Leitgeb. „Die neuen Ergebnisse bestärken uns jedoch in unserem konkreten Ziel, auch neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer durch einen einfachen Augenscan erkennen zu können.“
Quellen:
Universitätsklinikum Jena
Leibniz-Institut für Photonische Technologien