Ultrastrukturelle und enzymhistochemische Untersuchungen über regionale Strukturunterschiede innerhalb des Ziliarmuskels bei verschiedenen Spezies

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Ziliarmuskel hat beim Menschen zwei ganz unterschiedliche Funktionen zu erfüllen; erstens dient er der Akkommodation und zweitens wirkt der Ziliarmuskel auch auf das Kammerwasserabflußsystem. Es ist bisher nicht geklärt, ob diese beiden Funktionen immer gleichzeitig erfüllt werden, oder ob verschiedene Muskelportionen möglicherweise auch getrennt arbeiten, d.h. eventuell auch pharmakologisch unabhängig voneinander beeinflußt werden können. Für die Glaukomtherapie wäre eine isolierte Beeinflussung des Abflußwiderstandes ohne gleichzeitige Veränderungen der Akkommodation durchaus wünschenswert.

In der vorliegenden Arbeit wird der Frage nachgegangen, ob sich funktionell unterschiedliche Muskelportionen bei den Säugetieren und Primaten erst mit Auftreten der Akkommodationsfähigkeit entwickelt haben und wie die funktionellen Zusammenhänge zwischen Kammerwasserabflußsystem und Ziliarmuskelkontraktion bei nicht akkommodierenden Tieren ist.

Material und Methoden: Mit elektronenmikroskopischen und enzymhistochemischen Methoden (Nachweis von Myosin-ATPase, Laktat- und Succinatdehydrogenase) wurde die Verteilung unterschiedlicher Muskelfasertypen im Ziliarmuskel verschiedener Spezies (Ratte, Kaninchen, Rind, Katze, Tupaia glis) untersucht.

Ergebnisse: Nur bei denjenigen Arten, bei denen sich eine gewisse Akkommodationsfähigkeit entwickelt hat, wie z.B. bei Katze und Tupaia, treten strukturell und enzymhistochemisch unterscheidbare Ziliarmuskelfasergruppen auf. Dabei vergrößert sich die zirkuläre Portion mit zunehmender Akkommodationsfähigkeit der Tiere. Bei Ratte und Kaninchen, bei denen nachweislich keine Akkommodation auftritt, ist ausschließlich eine schmale longitudinale Portion ausgebildet. Diese Muskelbündel haben hauptsächlich strukturelle Beziehungen zum Kammerwasserabflußsystem. Die Untersuchungen stützen unsere frühere Hypothese, wonach der Ziliarmuskel aus 2 unterschiedlichen Funktionsgruppen besteht.

Schlußfolgerungen: Es wird angenommen, dass sich diese Faserdifferenzierungen in der Evolution mit der Steigerung der Akkommodationsfähigkeit entwickelt haben.

Summary

Background: The ciliary muscle in man serves two different functions, namely accommodation and regulation of aqueous outflow. It is still not known whether both functions are combined or whether they can also be fulfilled independently from each other. (The latter could provide the possibility of an isolated pharmacological influence on the outflow-related function which should certainly be of use e.g. in glaucoma treatment).

Material and methods: To investigate the presence of functionally different muscle portions within the ciliary muscle and its relation to accommodation we have studied the ciliary muscle of various species showing no (rat, rabbit), moderate (cattle) and good (cat, tupaia glis) accommodative activities. For that purpose enzyme histochemical methods were used which are normally applied for differentiation of skeletal muscle fibers into fast phasic type II-fibres and slow tonic type I-fibres. Additionally, electron microscopical studies were undertaken to evaluate the ultrastructure of the muscle cells.

Results: It was found that only those species showing accommodation, were characterized by slight (cattle) or pronounced (cat, tupaia glis) differences in histochemical staining and ultrastructure of muscle cells. Characteristically, the longitudinal portion showing structural affinity to the aqueous outflow system, was different from the inner reticular and circular portions showing more relation to accommodative functions.

Conclusions: These differences might indicate that two different functional systems within the ciliary muscle do exist which have been developed during evolution of higher accommodative mechanisms in the eye.

Schlüsselwörter

Ziliarmuskel - Akkommodation - Kammerwasserabfluß - Morphologie - Ratte - Kaninchen - Rind - Katze - Tupaia

Key words

Ciliary muscle - Accommodation - Aqueous outflow - Morphology - Rat - Rabbit - Cattle - Cat - Tupaia