Propriozeption in den äußeren Augenmuskeln von Säugetieren

Zahlreiche Untersuchungen lassen darauf schließen, dass propriozeptive Information aus den äußeren Augenmuskeln für die Entwicklung eines normalen binokulären Sehens bei Säugern und Menschen notwendig ist. Zu den propriozeptiven Organen der Skelettmuskulatur zählen Muskelspindeln und Golgi-Sehnen-Organe. Vergleichende Untersuchungen an den äußeren Augenmuskeln verschiedener Säugetiere zeigen, dass die Ausstattung mit diesen sensiblen Organen unterschiedlich ist. Während der letzten Jahre konzentrierte sich die Forschung auf die sogenannten "innervierten Muskel-Sehnen Zylinder" (IMSZ). Diese nervösen Endorgane befinden sich am Muskel-Sehnen-Übergang der äußeren Augenmuskeln. Die IMSZ wurden in den äußeren Augenmuskeln von Rhesus-Affen, Katzen, Schafen, Kaninchen und schließlich beim Menschen beschrieben. Die IMSZ sind eingekapselte Strukturen, bestehend aus dem Endabschnitt einer Muskelfaser und der Sehne, an der diese Muskelfaser ansetzt. Die IMSZ werden von einer einzelnen myelinisierten Nervenfaser innerviert, die Nervenkontakte sowohl an den Kollagenfasern als auch an der Muskelfaser ausbildet. Die IMSZ im Kaninchen sind insofern einzigartig, als bei diesen Nervenkontakte ausschließlich an der Muskelfaser gefunden wurden. Literaturangaben über eine mögliche Funktion von IMSZ sind widersprüchlich. Basierend auf Befunden, erhoben mit dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM), dachte man, dass IMSZ in den äußeren Augenmuskeln von Rhesus-Affe, Katze und Schaf propriozeptive Organe seien. Untersuchungen, die sowohl mit dem TEM als auch mit immunhistochemischen Techniken durchgeführt wurden, deuten an, dass die menschlichen IMSZ sowohl propriozeptive als auch motorische Eigenschaften aufweisen. Nach Anwendung derselben Untersuchungstechniken wurden IMSZ in Kaninchen als vorwiegend motorische Organe interpretiert. Schon frühere Degenerationsversuche an Katzen und Affen haben Hinweise auf eine motorische Funktion von IMSZ gegeben. Nach Experimenten mit neuronalen Tracern wurde wiederum eine propriozeptive Funktion dieser rätselhaften Organe vorgeschlagen. Da die IMSZ am Muskel-Sehnen-Übergang lokalisiert sind, sind sie für die Schiel-Chirurgie von besonderem Interesse. Um unser Wissen über die IMSZ zu vergrößern, wäre es eine mögliche Strategie, mehr über die Funktion ihrer Nervenendigungen zu erfahren. Diese Nervenendigungen der IMSZ sind voll mit Vesikeln. Die dichte und auffällige Anhäufung von Vesikeln könnte als Speicherung von Neurotransmittern interpretiert werden. In diesem Projekt sollen die Nervenendigungen in den IMSZ von zwei Säugetierarten mit immunhistochemischen Methoden im Lichtmikroskop und im TEM untersucht werden. Ziel ist es herauszufinden, welche Neurotransmitter diese Nervenendigungen enthalten. In einem weiteren Teil des Projektes sollen Nervenendigungen in den äußeren Augenmuskeln der Katze im TEM analysiert werden, die nämlich nach neuronalen Tracing-Experimenten beschrieben wurden und möglicherweise auch eine propriozeptive Funktion erfüllen.

Es wird angenommen, dass sensible Organe (Propriozeptoren) in den äußeren Augenmuskeln der Säugetiere und des Menschen dem Gehirn Information über die Augenposition liefern. Neben der visuellen Information von der Retina, ist die Kenntnis über die Augenposition notwendig, um Objekte im Raum exakt zu lokalisieren. Palisadenendigungen sind nervöse Endorgane in den äußeren Augenmuskeln verschiedener Säugetiere und des Menschen. In der Literatur herrscht Übereinstimmung, dass es sich hierbei um sensible Organe handelt, die Information über die Augenposition liefern. Angeregt durch morphologische Hinweise in unseren früheren Untersuchungen, wollten wir in unserem Forschungsprojekt einen motorischen Charakter von Palisadeendigungen nachweisen. Wir verwendeten immunhistochemische Methoden und die markierten Präparate wurden im Konfokalen Laser Scanning Mikroskop und im Transmissions Elektronen Mikroskop analysiert. Ergänzend wurden drei dimensionale Rekonstruktion von Palisadenendigungen durchgeführt um die komplexe Struktur dieser Organe darzustellen. Unsere Befunde bestätigten unsere Annahme. Palisadenendigungen werden von cholinergen (motorischen) Nerven gebildet. Wir konnten auch nachweisen, dass Palisadenendigungen ausschließlich von cholinergen Nervenfasern gebildet werden und keine sensible Komponente besitzen. Ferner zeigte die Untersuchung, dass die Nervenendigungen der Palisadenkomplexe, ebenfalls ausschließlich cholinergen Charakter besitzen. Unsere Befunde wurden in dem angesehenen Augenjournal Investigative Ophthalomology and Visual Science publiziert (Konakci et al. 2005) und die Arbeit mit dem Titelblatt der Jännerausgabe gewürdigt. Wir konnten unsere Befunde, dass Palisadenendigungen motorische Organe sind, auch bei Primaten bestätigen (Konakci et al., Manuskript eingereicht). Im Gegensatz zur heute vertretenen Literaturmeinung, dass Palisadenendigungen sensible Organe sind, zeigt unsere Untersuchung, dass es sich hierbei um motorische Organe handelt. Palisadenendigungen können deshalb nicht als Organe angesehen werden, die Information über die Augenposition liefern. Unsere bemerkenswerten Befunde sind nicht nur von wissenschaftlichem Interesse sondern haben auch klinische Relevanz. Palisadenendigungen kommen auch in den äußeren Augenmuskeln des Menschen vor und sind von besonderem Interesse für die Schielchirurgie.