Background: The purpose of this work was to examine the morphological changes in the retina during systemic diseases such as diabetes, hypertension and cerebral hypoperfusion in animal models. Furthermore, the local pathological alterations, presumably responsible for the morphological changes, were analysed. Methods: For the analysis Sprague-Dawley rats with a tetracycline induced insulin receptor knockdown (TetO), double transgenic Sprague-Dawley rats (dTGR) and C57/Black- and MacGreen mice with an implanted microcoil on both sides of their carotid arteries were used. The quantification of retinal ganglion cells was carried out manually and in a masked manner in H&E stained paraffin sections. Retinal ganglion cell counts were normalised to 100 μm. Immunohistochemistry with a panel of anti-aktivAtr1, anti-Atr1, anti-Brn3a, anti-C1q, anti-GFAP, anti-GFAP-vimentin resp. anti-glutamine synthetase, anti-properdin, anti-renin and anti-VEGF-A served to examine the TetO- and dTGR model. For immunohistochemical staining in the mouse model anti-Caspase-3, anti-Cleaved-Caspase-3, anti-GFAP, anti-GFAP-vimentin, anti-PKCα and anti-VGLUT1 were utilised. Results: Both in TetO rats and in dTGR a distinct RGC-degeneration was notable. Both models show an astrocytosis and an increased Müller cell reactivity which is reduced by application of Losartan treatment in TetO rats. In dTGR a strong VEGF-A immunolabelling was visible and mainly concentrated in GCL, IPL and INL. The mouse model of bilateral cerebral hypoperfusion displays a loss of the OPL and an isolated loss of synapses in the former OPL area which is very likely to be caused by apoptotic cell death. Moreover, the mouse model also reveals an astrocytosis and an activation of Müller cells. Conclusion: In all three animal models systemic diseases locally lead to neurodegenerative alterations in the retina. In TetO rats and dTGR the renin-angiotensinsystem seems to have a pathogenetic impact.
Hintergrund: Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung von morphologischen Veränderungen der Retina bei systemischen metabolischen Erkrankungen im Tiermodell zu Diabetes mellitus, Hypertonie sowie zu zerebraler Hypoperfusion. Darüber hinaus wurden die lokalen Pathomechanismen betrachtet, die diesen Veränderungen möglicherweise zugrunde liegen. Methodik: Untersucht wurden Sprague-Dawley-Ratten mit Tetrazyklin induziertem Insulinrezeptor-Knockdown (TetO), doppelt transgene Sprague-Dawley-Ratten (dTGR) sowie C57/Black- und MacGreen-Mäuse mit beidseits in der Arteria carotis interna implantiertem Micro Coil. Die Quantifizierung der retinalen Ganglienzellen erfolgte manuell in HE gefärbten Paraffinschnitten in verblendeter Form. Der Ganglienzellverlust wurde pro 100 µm als arithmetisches Mittel erfasst. Die immunhistologischen Färbungen erfolgten am Retinasagittalparaffinschnitt mit den Antikörpern anti-aktivAtr1, anti-Atr1, anti-Brn3a, anti-C1q, anti-GFAP, anti-GFAP-Vimentin bzw. anti-Glutaminsynthetase, anti-Properdin, anti-Renin und anti-VEGF-A für das TetO und dTGR-Modell sowie mit anti-Caspase-3, anti-Cleaved-Caspase-3, anti-GFAP, anti-GFAP-Vimentin, anti-PKCα und anti-VGLUT1 für das Mausmodell. Ergebnisse: Sowohl im TetO- als auch im dTGR-Modell kommt es zu einem deutlichen RGC-Verlust. In beiden Modellen zeigt sich eine Astrozytose sowie eine vermehrte Reaktivität von Müllerzellen, die im TetO-Modell durch die Applikation von Losartan reduziert wird. Im dTGR-Modell konnte immunhistologisch VEGF-A detektiert werden, das primär in der GCL, IPL und INL lokalisiert war. Im Mausmodell zur chronisch zerebralen Hypoperfusion sind ein Verlust der äußeren plexiformen Schicht (OPL) und ein isolierter Synapsenverlust in der vormals vorhandenen OPL erkennbar. Diese sind sehr wahrscheinlich auf einen apoptosebedingten Zelltod zurückzuführen. Weiterhin zeigt sich auch im Mausmodell eine Astrozytose und eine Aktivierung von Müllerzellen. Schlussfolgerung: Systemische Erkrankungen führen lokal in allen drei Tiermodellen zu neurodegenerativen Veränderungen in der Netzhaut. Im TetO- und im dTGR-Modell scheint dabei das RAS ein pathogenetischer Faktor zu sein.
