Sauerstoffextraktion der menschlichen Retina bei Gesunden und Diabetikern

Die diabetische Retinopathie (DR) ist eine der häufigsten Erblindungs-Ursachen in der Westlichen Welt und eine schwere Komplikation von Diabetes Mellitus. Zu den wichtigsten Risikofaktoren für DR zählen die Dauer der Erkrankung, eine unzureichende Einstellung der Zuckerwerte und arterielle Hypertonie. In den letzten Jahren konnten Zusammenhänge zwischen dem retinalen Gefäßdurchmesser und der Inzidenz sowie des Fortschreitens der DR gezeigt werden. Derzeit existiert keine Möglichkeit den Grad der retinalen Ischämie bzw. der hypoxischen Prozesse, welche zur retinalen Neovaskularisation führen, zu messen. Hypoxie ist jedoch der wichtigste Auslöser für Neovaskularisationen in der diabetischen Retina. Eine Möglichkeit das Ausmaß der Hypoxie bei DR zu quantifizieren ist die Messung der retinalen Sauerstoffextraktion. In dem vorliegenden Antrag wird eine Technik vorgeschlagen, die es erlaubt die gesamte Sauerstoff Extraktion der menschlichen Retina in vivo zu messen. Dafür ist es erforderlich die Sauerstoffsättigungen und den Blutfluss der retinalen Gefäße zu bestimmen. Die Messung des Blutflusses wird mittels eines bi-direktionalen Doppler Fourier Domain Optischen Kohärenztomographen (OCT), ein Gerät welches kürzlich in unserer Abteilung entwickelt wurde, durchgeführt. Mittels des Retinalen Gefäßanalysators bestimmen wir die Sauerstoff Sättigung und den Durchmesser der Gefäße. Weiters werden alternative Techniken zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung wie spektroskopische OCT und eine Kombination von Sept Source OCT und Photoakustik untersucht. Um die retinale Sauerstoff Extraktion zu bestimmen benötigen wir alle oben genannten Parameter. Die retinale Sauerstoff Extraktion wurde bisher noch nie untersucht und ihre Berechnung, basierend auf einem Sauerstoff Transportmodell ist ein essentieller Bestandteil dieses Förderungsantrags. Im vorliegenden Projekt soll die Hypothese, dass die retinale Sauerstoff Extraktion bei Patienten mit Diabetes reduziert ist, überprüft werden. Die vorgestellt Technik könnte sich zu einem klinisch relevanten Test zur Bestimmung der Hypoxie als Ursache für Entstehung und Progression der diabetischen Retinopathie entwickeln.

Im vorliegenden Projekt wurde die Frage nach retinaler Sauerstoffextraktion bei Patienten mit Diabetes untersucht. Dabei wurde eine von uns entwickelte Methode zur Messung der totalen retinalen Sauerstoffsättigung verwendet. Diese basiert auf der Messung des retinalen Blutflusses mittels Doppler optischer Kohärenztomographie sowie auf der Messung der retinalen Sauerstoffsättigung mittels Spektroskopie. Die durchgeführte Studie zeigt, dass der retinale Blutfluss bei Patienten mit frühem Typ 1 Diabetes erhöht ist. Die retinale arterio- venöse Sauerstoffdifferenz und die totale retinal Sauerstoffextraktion sind jedoch deutlich reduziert sind. Diese Veränderungen deuten darauf hin, dass retinale Hypoxie ein früher Mechanismus bei Patienten mit Diabetes ist, die ein attraktives Behandlungstarget darstellt.