Ocular Surface Group

Die Meibomdrüsendysfunktion (MGD) geht auf abnormal veränderte Meibomdrüsen, spezialisierte Talgdrüsen im Augenlid, zurück. Die MGD ist der häufigste Grund für ein Trockenes Auge (DED) und mit mehr als 12 Millionen Betroffenen allein in Deutschland eine der häufigsten Erkrankungen der Augenoberfläche. Die MGD ist durch eine zunehmende Verhornung (Hyperkeratinisierung) der terminalen Meibomdrüsengänge und einer zunehmenden Viskosität des Meibomdrüsensekretes gekennzeichnet. Der zugrundeliegende Pathomechanismus ist noch unbekannt. Wir untersuchen den Einfluss verschiedener Hormone auf den Keratinisierungsprozess, die Bedeutung der Ausbildung von Haftkontakten (Desmosomen) für den Reifungsprozess der Meibozyten sowie den Einfluss diverser Proteine, die zu einer Hyperkeratiniserung der Ausführungsgänge sowie die zunehmende Viskosität des Meibums beitragen. Unser Ziel ist es, tiefer gehende Einblicke in die Pathophysiologie der MGD zu erhalten. Dazu werden Experimente in einem etablierten Mausmodell des DED sowie in zwei und dreidimensionalen Kultivierungsmodelen mit menschlichen Meibomdrüsenepithelzellen durchgeführt. Dies dient der Bestimmung von Faktoren, die eventuell als therapeutische Behandlungsoptionen bei der MGD eingesetzt werden könnten.

Prof. Dr. F. Paulsen, PD Dr. F. Garreis

Die Tränendrüsen produzieren den wässrigen Anteil des Tränenfilms und befinden sich im oberen, temporalen Quadranten der knöchernen Orbita (Tränendrüse, Glandula lacrimalis) sowie in den Augenlidern (akzessorische Tränendrüsen, Glandulae lacrimale accessoriae). Funktionsstörungen der Tränendrüse führen zu einem quantitativen und/oder qualitativen Mangel der Tränenflüssigkeit und zu schwersten Krankheitsverläufen eines Trockenen Auges.
Funktionsstörungen der Tränendrüse werden v.a. durch sekundäre Erkrankungen wie altersbedingte Atrophie und Fibrose des Tränendrüsengewebes, Autoimmunerkrankungen wie das Sjögren-Syndrom und Graft-versus-Host-Disease (GVHD), Destruktionen des Tränendrüsengewebes beispielsweise durch Tumore, chronische Entzündungen oder Traumata sowie Verschlüsse der Tränenausführungsgänge z.B. durch konjunktivale Vernarbungen herbeigeführt. In 80 % der Fälle eines sekundär entwickelten trockenen Auges sind Entzündungsreaktionen in der Tränendrüse die Ursache. Unser Ziel ist es, tiefer gehende Einblicke in die Dysfunktion der Tränendrüse zu erhalten. Dafür werden geeignete Modelle entwickelt und Faktoren bestimmt, die als therapeutischer Ansatz zur Behandlung von Tränendrüsenfunktionsstörungen dienen können.

Prof. Dr. F. Paulsen, Dr. J. Dietrich

Bis heute gibt es viele Theorien zum Transport von Tränen durch die Canaliculi des ableitenden Tränensystems in den Tränensack, aber nur wenige mit harten Daten. Wir konnten zeigen, dass die Kontraktion des Horner-Duverney-Muskels aufgrund der speziellen Anordnung von Muskelfasern und Bindegewebsfasern zu einem Verschluss der Canaliculi in deren ersten beiden Dritteln führt. Dadurch wird die Tränenflüssigkeit in den Canaliculi in Richtung Tränensack gedrückt/transportiert. Das mediale Drittel der vertikalen Anteile der Canaliculi, der Canaliculus communis und der intrasaccale Anteil des Canaliculus werden durch die Verkürzung und Verdickung des Horner-Duverney-Muskels von dorsal komprimiert, was zu einer Kompression der Canaliculi-Lumen in diesem Teil des Systems führt und dadurch die Tränenflüssigkeit weiter in Richtung Tränensack drückt. Die Mischung aus schnell kontrahierenden und ermüdungsresistenten Muskelfasern ist ideal für den Blinzelmechanismus geeignet, der komplex durch das Nervensystem reguliert wird. In weiteren Untersuchungen analysieren wir derzeit den Lymphabfluss des humanen Tränenwegssystems.

Prof. Dr. F. Paulsen, Prof. Dr. M. Scholz

Dieser Bereich ist noch in Bearbeitung.

Im Rahmen des Projekts werden unterschiedliche Modelle neuropathischer Schmerzen getrennt voneinander untersucht, da sich die Mechanismen neuropathischer Schmerzen je nach Ätiologie der Schmerzen erheblich unterscheiden. Aus diesem Grund unterscheiden sich auch therapeutische Ansätze in den jeweiligen neuropathischen Schmerzsyndromen. So muss für eine effektive Therapie beispielsweise zwischen Tumor- und Chemotherapie-induzierten neuropathischen Schmerzen differenziert werden. Um einen möglichst großen Bereich der verschiedenen neuropathischen Schmerzformen abzudecken, untersuchen wir daher verschiedene Modelle neuropathischer Schmerzen wie z.B. Chemotherapie-induzierte oder Diabetes-induzierte neuropathische Schmerzen. Darin generierte Ergebnisse werden auf das Auge als Fenster zum peripheren Nervensystem z.B. durch Messung axonaler kornealer Degeneration bei neuropathischen Modellen, durch Multi-Epitop-Liganden-Kartographie sowie Tränenfilmlipidomics und -proteomics.

Prof. Dr. E. Lütjen-Drecoll, Prof. Dr. F. Paulsen

Die Zusammenarbeit mit der Augenklinik und dem Erlanger Unternehmen WaveLight GmbH wurde hinsichtlich der vorklinischen Prüfung eines neuartigen UV-Femtosekundenlasers für die Hornhautchirurgie weiterverfolgt und inten- siviert. So wurde der neue UV-Laser in Bezug auf Schnittqualität und Gasproduktion nach Extraktion refraktiver Lentikel mit einem für dieses Verfahren bereits zugelassenen Infrarot-Lasersystems (VisuMax) verglichen. Mit histologischen Untersuchungen an Schweineaugen konnte die Überlegenheit des UV-Lasers in Punkto in- traoperativer Gasproduktion demonstriert wer- den. Es konnte gezeigt werden, dass die Laserschnittflächen des UV-Lasers einen dem VisuMax vergleichbaren Grad an Rauhigkeit/Regelmäßigkeit der Oberflächen aufweisen. Somit erscheint der neue UV- Laser dem aktuell einzigen „Konkurrenzprodukt“ hinsichtlich Gasproduktion und Schnitt- flächenbeschaffenheit ebenbürtig.

Dr. C. M. Hammer, Prof. Dr. F. Paulsen

ABC-Transporter und ihre Relevanz bei Augenerkrankungen 

Zahlreiche okuläre Erkrankungen werden durch die topische Applikation von Medikamenten behandelt. Für den erfolgreichen Transport der Substrate (Arzneistoffe, Lipide und Proteine) über die Zellmembran ist in den meisten Fällen eine große Gruppe von Transmembranproteinen verantwortlich: die ATP-Binding Cassette Transporter (ABC-Transporter). Expression und physiologische Relevanz der meisten ABC-Transporter im okulären System sind im Detail unbekannt. Wir gehen davon aus, dass ABC-Transporter in relevantem Ausmaß im okulären System exprimiert werden und unter pathophysiologischen Bedingungen wie Glaukom, Trockenem Auge oder retinalen Erkrankungen eine zentrale Rolle spielen. Die Charakterisierung aller Transporter unter pathophysiologischen Gesichtspunkten ist insbesondere im Hinblick auf pharmakologische Fragestellungen von Bedeutung, da sie körpereigene und -fremde Stoffe (Xenobiotika) aus der Zelle transportieren können. Verlust, veränderte Expression und/oder Aktivitäten einzelner Transporter tragen mit großer Wahrscheinlichkeit zu einer veränderten Aufnahme und Verteilung von Arzneistoffen bei, beeinträchtigen die Tränenproduktion sowie Schmerzwahrnehmung und sind somit für die Wirksamkeit der medikamentösen Behandlung entscheidend. Das zentrale Ziel eigener Arbeiten ist es, ein grundlegendes funktionelles Verständnis der Expression und Regulation der ABC-Transporter-Familie im Zusammenhang mit der (Patho-) Physiologie des Auges zu gewinnen. Bislang ist relativ wenig über die Regulation der ABC-Transporter im Auge, zum Beispiel in den Meibom-Drüsen, bekannt. Unsere Vorarbeiten haben alle 48 Mitglieder im okulären System identifiziert. Aufgrund der Eigenschaften der ABC-Transporter sind sie potentielle Kandidaten für die Diagnose, Prophylaxe und Heilung von pathologischen Veränderungen.

Prof. Dr. F. Paulsen, PD Dr. M. Schicht