Das Kammerwasser wird hauptsächlich über zwei Wege aus dem Auge abgeleitet1). Der Hauptweg verläuft über das Trabekelwerk und den Schlemm-Kanal und trägt 80–95 % des gesamten Abflusses. Der Nebenweg ist der uveosklerale Weg, über den 5–20 % abfließen.
| Parameter | Hauptabflussweg | Nicht-konventioneller Abflussweg |
|---|---|---|
| Verlauf | Trabekelwerk → Schlemm-Kanal → Sammelkanäle | Ziliarmuskel → Suprachoroidalraum → Sklera |
| Abflussanteil | 80–95 % | 5–20 % |
| Druckabhängig | Augendruckabhängig | Druckunempfindlich |
Der nicht-konventionelle Abflussweg, auch „unconventional outflow pathway“ genannt, wurde in den 1960er Jahren von Anders Bill durch radioaktive Tracer-Studien an Affen nachgewiesen. Er zeigte, dass Kammerwasser von der Vorderkammer durch den Ziliarkörper, dann über die Aderhaut und den Suprachoroidalraum zur Sklera fließt.
Der Hauptort des Abflusswiderstands im Hauptweg liegt in der extrazellulären Matrix des juxtakanalikulären Bindegewebes 1)2). Der Abfluss des Kammerwassers über den Nebenweg ist dagegen augendruckunabhängig, und der Tonus des Ziliarmuskels beeinflusst die Abflussmenge.
Beim Menschen macht der Hauptweg (Trabekelwerk-Schlemm-Kanal) 80–95 % des gesamten Kammerwasserabflusses aus, der Nebenweg (uveoskleraler Abfluss) 5–20 % 1). Einige Berichte geben jedoch eine breitere Spanne von 4–60 % für den Anteil des nicht-konventionellen Abflusses beim Menschen an. Dies spiegelt Unterschiede in den Messmethoden (direkt vs. indirekt) sowie alters- und messbedingte Schwankungen wider. Es gibt große artspezifische Unterschiede; bei Primaten wie Affen ist der Anteil des Nebenwegs höher als beim Menschen.
Wegverlauf
Kammerwinkel : Das Kammerwasser tritt in die Interzellularräume des vorderen Ziliarkörpers ein
Zwischen den Ziliarmuskelbündeln : Es passiert das Bindegewebe zwischen den Muskelbündeln des Ziliarstromas
Suprachorioidea : Es erreicht das Bindegewebe des Suprachoroidalraums
Durch die Sklera : Es fließt über das lockere Bindegewebe um die Vena vorticosae, Ziliarnerven und Ziliararterien aus dem Auge
Hilfswege
Uvealer Vortexvenenweg: Das Kammerwasser gelangt in die Aderhaut und wird über die Vortexvenen abgeleitet.
Kornealer Weg: Der Abfluss durch die Hornhaut ist vernachlässigbar.
Irisweg: Der Abfluss durch die Iris ist ebenfalls vernachlässigbar.
Retinaler Weg: Durch die Pumpfunktion des retinalen Pigmentepithels kommt es zu einem minimalen Abfluss.
Am vorderen Ende des Ziliarkörpers und an der Irisoberfläche gibt es keine Grenzmembran. Daher dringt das Kammerwasser leicht in den Ziliarkörper und das Irisstroma ein. Das in das Ziliarstroma eingedrungene Kammerwasser fließt entlang der Uvea nach hinten zum Auge und gelangt über die Sklera aus dem Auge. Der Kammerwasserabfluss über den uveoskleralen Abflussweg wird mit 0,2–0,4 µL/min angegeben.
Der Druck im Suprachoroidalraum ist niedriger als der Druck in der Vorderkammer3). Dieser Druckgradient ist eine der Kräfte, die das Kammerwasser von der Vorderkammer in Richtung Suprachoroidalraum treiben.
Ein Tracermolekül wird in die Vorderkammer eingebracht, und die Akkumulationsrate des Tracers im Augengewebe und im Blut wird gemessen. Diese Methode kann sowohl den konventionellen als auch den nicht-konventionellen Abfluss quantifizieren, erfordert jedoch eine histologische Analyse und ist nicht nicht-invasiv, was ihre Anwendung beim Menschen im Allgemeinen schwierig macht.
Bei dieser Methode werden die Kammerwasserproduktion und der Kammerwasserabfluss über den trabekulären Weg unabhängig voneinander gemessen, und aus der Differenz wird der nicht-konventionelle Abfluss geschätzt. Diese Methode ist klinisch anwendbar, aber aufgrund der indirekten Schätzung ist die Genauigkeit begrenzt.
Prostaglandin-bezogene Medikamente werden häufig als Erstlinientherapie bei Glaukom eingesetzt. Ihr Mechanismus zur Senkung des Augeninnendrucks beruht hauptsächlich auf der Förderung des uveoskleralen Abflusses. Zu den spezifischen Mechanismen gehören die Verringerung der extrazellulären Matrix im Ziliarmuskel, die erhöhte Biosynthese bestimmter Matrix-Metalloproteinasen (MMPs), die Erschlaffung des Ziliarmuskels und Veränderungen des Zytoskeletts.
Der Abfluss des Kammerwassers über den Nebenweg wird durch den Tonus des Ziliarmuskels beeinflusst.
Pilocarpin (Parasympathomimetikum): Kontrahiert den Ziliarmuskel, verringert den Raum zwischen den Muskelbündeln und reduziert somit den nicht-konventionellen Abfluss.
Atropin (Parasympatholytikum): Erhöht den nicht-konventionellen Abfluss durch Entspannung des Ziliarmuskels.
Die Abflussrate über den nicht-konventionellen Weg nimmt mit dem Alter und in der Nacht ab. Eine Abnahme wird auch beim Exfoliationssyndrom und bei okulärer Hypertension beobachtet. Dagegen nimmt sie bei Iridozyklitis und Posner-Schlossman-Syndrom zu.
Prostaglandin-assoziierte Medikamente senken den Augeninnendruck, indem sie die Kammerwasserableitung über den uveoskleralen Abflussweg fördern. Die Mechanismen umfassen die Erschlaffung des Ziliarmuskels, wodurch die Räume zwischen den Muskelbündeln erweitert werden, die erhöhte Expression von Matrix-Metalloproteinasen (MMPs), die den Abbau der extrazellulären Matrix fördert, sowie Veränderungen des Zytoskeletts. Diese Wirkungen verbessern die Permeabilität des Kammerwassers durch den Ziliarmuskel und erhöhen den Abfluss über den nicht-konventionellen Weg.
Die Kammerwasserabflussmenge über den Hauptweg ist druckabhängig und steigt mit zunehmendem Augeninnendruck1). Dagegen bleibt der nicht-konventionelle Abfluss bei einem Anstieg des Augeninnendrucks im Bereich von 4 bis 35 mmHg konstant oder nimmt nur sehr viel langsamer zu als der Hauptweg. Diese Eigenschaft wird als „Druckunempfindlichkeit“ bezeichnet. Es ist zu beachten, dass es sich streng genommen nicht um „Druckunabhängigkeit“, sondern um „Druckunempfindlichkeit“ handelt.
Bill (1977) postulierte, dass die Größe des Interstitialraums durch den Ziliarmuskel und den Suprachoroidalraum durch das Gleichgewicht zwischen Augeninnendruck (Kraft, die den Raum zusammendrückt) und interstitiellem Druck (Kraft, die den Raum öffnet) bestimmt wird. Steigt der Augeninnendruck, verkleinert sich der Interstitialraum, wodurch der Abflusswiderstand zunimmt, was den Anstieg der treibenden Kraft kompensiert. Dieser Mechanismus wird als „elastisches Schwammmodell“ bezeichnet.
Wenn der Augeninnendruck steigt, steigt auch der Druck in den uvealen Kapillaren. Daher ist die Änderung der Druckdifferenz über die Kapillarwand viel geringer als die Änderung des Augeninnendrucks. Dies ist eine weitere Erklärung für die Druckunempfindlichkeit.
Wenn der Ziliarmuskel durch eine Ziliarkörperdialyse entfernt wird, geht der größte Teil des vom Muskel bereitgestellten Widerstands verloren, und der nicht-konventionelle Abfluss nimmt um mehr als das Vierfache zu und wird druckabhängig. Aus diesem Grund führt eine traumatische Ziliarkörperdialyse häufig zu einer schweren Hypotonie.
Im Hauptweg nimmt der Kammerwasserabfluss proportional zu, wenn der Augeninnendruck steigt (Druckabhängigkeit). Im nicht-konventionellen Weg hingegen ändert sich der Abfluss kaum, selbst wenn der Augeninnendruck zwischen 4 und 35 mmHg schwankt 1). Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Interstitialräume des Ziliarmuskels durch den erhöhten Augeninnendruck komprimiert werden, wodurch der Abflusswiderstand steigt und die Zunahme der treibenden Kraft ausgeglichen wird (elastisches Schwammmodell). Wenn der Ziliarmuskel jedoch durch eine Ziliarkörperdialyse umgangen wird, wird der nicht-konventionelle Abfluss druckabhängig und der Abfluss steigt um mehr als das Vierfache.
Aus der klinischen Beobachtung, dass eine traumatische Ziliarkörperdialyse häufig zu Hypotonie führt, hat die augendrucksenkende Wirkung des Suprachoroidalraums Aufmerksamkeit erregt. Viele neue MIGS-Implantate zielen auf den Suprachoroidalraum ab, um eine angemessene Augeninnendrucksenkung bei minimaler Hypotonie zu erreichen.
Bei Shunt-Implantaten, die den Ziliarmuskel umgehen, geht der größte Teil des vom Muskel bereitgestellten Widerstands verloren, und der uveosklerale Weg wird druckabhängig. Der postoperative Augeninnendruck kann im unteren zweistelligen oder sogar einstelligen Bereich liegen.
Der Kammerwasserabfluss ist nicht gleichmäßig; es gibt Regionen mit hohem, mittlerem und niedrigem Fluss 2). In Glaukomaugen sind die Regionen mit niedrigem Fluss im Vergleich zu normalen Augen vermehrt 2). Regionen mit hohem und niedrigem Fluss unterscheiden sich in ihrer molekularen Zusammensetzung, und auch während der homöostatischen Reaktion auf den Augeninnendruck treten segmentale molekulare Veränderungen auf 2).
Zukünftige Herausforderungen:
De Groef L, Andries L, Moons L. The zebrafish as a model for studying aqueous humor dynamics and glaucoma. Annu Rev Vis Sci. 2022;8:349-378.
Acott TS, Vranka JA, Keller KE, et al. Normal and glaucomatous outflow regulation. Prog Retin Eye Res. 2021;82:100897.
Quigley HA, Cone FE. Development of diagnostic and treatment strategies for glaucoma through understanding and modification of scleral and lamina cribrosa connective tissue. Cell Tissue Res. 2013;353:231-244.
