Interferometrie, Meibometrie und biochemische Analyse der Lipidschicht des Tränenfilms beim Hund

Abstract

Alle drei Anteile des präokulären Tränenfilms sind für die Augengesundheit essentiell, denn sie schützen und nähren die Hornhaut und optimieren das Sehvermögen. Die Muzinschicht wird von Becherzellen der Konjunktiva, die wässrige Phase in den Tränendrüsen und die Lipidschicht vornehmlich in den Meibom Drüsen in Form eines öligen Sekretes (Meibom Sekret) gebildet. Ein hypovolämischer Tränenmangel, der das klassische „trockene Auge“, die Keratokonjunktivitis sicca aufgrund eines quantitativen Mangels der wässrigen Phase hervorrufen kann, wird seit langem in der Veterinärophthalmologie mittels geeigneter Diagnostik erkannt und therapiert. Ein qualitativer Tränenmangel kann ebenfalls aufgrund einer Hyperevaporation der wässrigen Anteile zum „trockenen Auge“ führen und durch eine reduzierte, fehlende, in der Zusammensetzung gestörten Lipidschicht hervorgerufen werden. Diese Form des „trockenen Auges“ ist in der Veterinärmedizin nahezu unbekannt, während sich die Humanmedizin seit Jahrzehnten intensiv mit der Erforschung der Lipidschicht und mit der Diagnostik und Therapie dieser ernstzunehmenden Augenerkrankung beschäftigt. Beim Tier und insbesondere beim Hund mangelt es bis dato sowohl an wissenschaftlich fundierten diagnostischen Methoden zur Untersuchung der Lipidschicht als auch an Informationen bezüglich der Komposition der caninen Lipidschicht. Das evaporative „trockene Auge“ des Hundes bleibt oftmals unerkannt. Um diese Lücke zu schließen, waren die Ziele der vorliegenden Arbeit, das in der Humanmedizin etablierte Verfahren der Interferometrie mittels Tearscope-plus® zur Begutachtung der Lipidschicht an einer großen Hundepopulation hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit und Reproduzierbarkeit zu überprüfen. Auch die Meibometrie mittels Meibometer® MB 550, ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung des Meibom Sekrets sollte erneut an einer großen Probandenzahl überprüft werden. Desweiteren wurde erstmalig das Meibom Sekret des Hundes hinsichtlich seiner biochemischen Zusammensetzung teilweise charakterisiert. Die Anwendbarkeit der Interferometrie und der Meibometrie konnte am Hund erfolgreich getestet werden. Die Untersuchung wird ausnahmslos gut geduldet und nimmt nur wenige Sekunden in Anspruch. Bei der Beurteilung der Lipidschicht des Hundes mit dem Tearscopeplus ® konnten drei von sechs auch beim Menschen auftretende Interferenzbilder sowie drei weitere Mischbilder beobachtet werden. Bei 98 Hunden (196 Augen) konnten am häufigsten ein homogenes Interferenzbild (35,2%), Wellenmuster (25,5%) und Interferenzfarben (18,9%) beobachtet werden. Diese Muster treten auch beim Menschen auf und sprechen für eine stabile, physiologische Lipidschicht von 40 bis 590 nm Dicke. Die Meibometrie mittels Meibometer® MB 550 wurde bei 56 Tieren durchgeführt (112 Augen) und betrug 299,47 MU (Meibom Units) � 170,4 MU. Die hier präsentierten Ergebnisse liegen deutlich über bisherigen Ergebnissen anderer Studien bei Menschen und Hunden. Zwar ließ sich die meibometrische Messung bei allen Probanden durchführen, eine starke Streuung der Ergebnisse sowohl im Tages- als auch im Wochenverlauf schließt die Reproduzierbarkeit dieser Methode derzeit aus. Die Ergebnisse der biochemischen Analyse des Meibom Sekrets mittels HPLC – MS (Hochdruckflüssigkeitschromatographie mit Massenspektrometrie) sind vielversprechend. Das Meibom Sekret ähnelt qualitativ stark dem des Menschen, jedoch sind quantitative Unterschiede festgestellt worden. Bei den im caninen MS erstmalig charakterisierten Lipiden handelt es sich um Cholesterol und Cholesterolester, Wachsester, Diacyl- und Triacylglycerine sowie sog. OAHFAs ((O-acyl)-omega- hydroxy- Fettsäuren). Beruhend auf den vorliegenden Ergebnissen dieser Arbeit sollten zukünftige Studien hinsichtlich der Lipidschicht des Tränenfilms nicht nur an gesunden sondern auch an erkrankten Tieren vorgenommen werden, um eine Differenzierung zwischen physiologischen und pathologischen Untersuchungsergebnissen sowohl auf klinisch-diagnostischer als auch auf biochemischer Ebene zu ermöglichen und so die Diagnostik und Therapie des evaporativen „trockenen Auges“ voranzutreiben.

All three parts of the preocular tear film are essential for eye health. They protect and nourish the cornea and optimize eyesight. The mucin layer is formed by goblet cells, the aqueous layer in the lacrimal glands and the lipid layer is predominantly established in the meibomian glands in the shape of an oily secretion (meibom secretion). A hypovolemic tear deficiency which can cause “dry eye”, Keratoconjunctivitis sicca, due to a quantitative deficiency of the aqueous layer, has long been able to be recognized and treated in veterinary ophthalmology utilizing suitable diagnostics. A qualitative tear deficiency can also lead to “dry eye” as a result of hyper evaporation of the aqueous parts and is caused by a reduced, lacking, and in its composition impaired lipid layer. While human medicine has engaged in research of the lipid layer as well as diagnostics and therapy of this serious disease for decades, this type of “dry eye” is widely unknown in veterinary medicine. In animals and especially in dogs there is a lack of scientifically reliable diagnostic methods for an examination of the lipid layer as well as information concerning the composition of the canine lipid layer. The evaporative “dry eye” of the dog is often not recognized. In order to close this gap the aim of this study was to verify the procedure of interferometry widely utilized in human medicine using Tearscope-plus® to assess the lipid layer utilizing a large dog population concerning its applicability and reproducibility. Meibometry by means of Meibometer® MB 550, a procedure to quantify the meibom secretion was also to be tested on a larger scope of patients. Furthermore the meibom secretion of the dog was characterized in its biochemical composition for the first time. Applicability of interferometry and meibometry could be tested on dogs successfully. The examination is admitted well without exception and is carried out within seconds. During the evaluation of the lipid layer of the dog using Tearscope-plus® three of six interference images also seen in humans as well as three additional mixed images were observed. In 98 dogs (196 eyes) a homogenous interference image (35.2%), a wavy pattern (25.5%) and interference colors (18.9%) were observed most commonly. These patterns appear in humans as well and point to a stable, physiological lipid layer of 40 to 590 nm thickness. Meibometry by means of Meibometer® MB 550 was carried out in 56 animals (112 eyes) and amounted to 299.47 MU (meibom units) ± 170.4 MU. The results presented here are clearly above existing studies on humans and dogs. Although measuring meibometry could be carried out in all patients, a broad distribution of results over the course of a day as well as a week currently prevents reproducibility of this method. Results of biochemical analysis of the meibom secretion using HPLC – MS (High Pressure Liquid Chromatography with Mass Spectrometry) are promising. Meibom secretion of the dog is qualitatively very similar to the secretion found in humans, however quantitative differences were found. The lipids found in canine meibom secretion characterized for the first time are cholesterol, cholesterolester, wax ester, diacyl- and triacylglycerols as well as so-called OAHFAs ((O-acyl)-omega-hydroxy-fatty-acids). Based on the results presented in this study, future studies concerning the lipid layer of the tear film should not only examine healthy but also animals of bad health. This enables a differentiation between physiological and pathological results both on a clinical diagnostic as well as a biochemical level and may lead to improvements of diagnostics and therapy of the evaporative “dry eye”.