In der Sehbahn können nach einer Schädigung von Nervenfasern zwei Arten von Degeneration auftreten.
Waller-Degeneration (anterograde Degeneration) ist der Prozess, bei dem der Axon distal (peripher) der Schädigungsstelle nach einer Axonverletzung degeneriert. Das Axonskelett und die Myelinscheide zerfallen, und Makrophagen entfernen die degenerierten Trümmer. Der Name stammt von Augustus Waller, der dies erstmals 1850 bei Durchtrennungsexperimenten des Glossopharyngeus- und Hypoglossusnervs beim Frosch beschrieb.
Retrograde Degeneration ist der Prozess, bei dem der Axon proximal (zellkörperseitig) der Schädigungsstelle degeneriert. Sie führt zur Zerstörung des Zellkörpers und zum Zelltod, eine Regeneration ist unmöglich.
Der Sehnerv stammt entwicklungsgeschichtlich vom Zwischenhirn ab und ist Teil des zentralen Nervensystems (ZNS). Die Axone der retinalen Ganglienzellen (RGC) vor der Lamina cribrosa sind unmyelinisiert, werden aber retrobulbär von Oligodendrozyten myelinisiert. Im peripheren Nerv versorgt eine Schwann-Zelle ein Axon, während im ZNS ein Oligodendrozyt mehrere Axone versorgt.
Im peripheren Nerv fördern Schwann-Zellen die Regeneration über Wachstumsfaktoren. Im ZNS hingegen ist die regenerationsfördernde Wirkung der Oligodendrozyten schwach, und die Axonregeneration im reifen ZNS ist äußerst schlecht.
Demyelinisierung bezeichnet den Zustand, in dem die Myelinscheide primär degeneriert und verloren geht. Eine schnelle Demyelinisierung geht oft mit einer Axondegeneration einher. Zu den repräsentativen demyelinisierenden Erkrankungen gehören Multiple Sklerose, Neuromyelitis optica und Leukodystrophien.
Die Waller-Degeneration ist eine Degeneration, die auf der distalen (peripheren) Seite einer Axonschädigung auftritt, während die retrograde Degeneration auf der proximalen (zellkörpernahen) Seite der Schädigung auftritt. Die retrograde Degeneration führt zum Zelltod und macht eine Regeneration unmöglich, während bei der Waller-Degeneration peripherer Nerven manchmal Raum für Regeneration bleibt. Beide treten oft gemeinsam nach derselben Verletzung auf.
Die Symptommuster variieren je nach Ort der Schädigung.
Der zeitliche Verlauf der Optikusatrophie und -degeneration ist ein wichtiger Befund.
Waller-Degeneration
Verlauf nach der Verletzung : Die Degeneration beginnt innerhalb von 24 Stunden nach der Nervenschädigung. Es dauert etwa 7 Tage, bis der Abbau des axonalen Zytoskeletts und der Myelinscheide abgeschlossen ist.
Verschonung des proximalen Sehnervs: Axone proximal der Läsion können 3–4 Wochen lang normal erscheinen und funktionieren.
Fundusbefund: Die distale Papille zur Läsion hin wird über Wochen bis Monate atrophisch und blass.
Retrograde Degeneration
Zeitpunkt des RGC-Todes: Der Tod retinaler Ganglienzellen (RGC) kann 6–8 Wochen nach der Verletzung eintreten.
Muster nach Sehbahnläsion: Temporale Papillenblässe mit bogenförmigen Nervenfaserschichtdefekten oben und unten am betroffenen Auge. Bandförmige Atrophie am kontralateralen Auge. Tritt innerhalb von etwa 1 Monat auf.
Transsynaptische Degeneration: Läsionen des CGL (Corpus geniculatum laterale) oder des visuellen Kortex können eine Optikusatrophie verursachen. Tritt typischerweise nach okzipitalen Läsionen im fetalen oder frühen Säuglingsalter auf1).
Der Fundusbefund bei Optikusatrophie variiert je nach Ursache.
RAPD (relative afferente Pupillenstörung) : Bei Läsionen des Tractus opticus kann ein RAPD am kontralateralen Auge auftreten. Läsionen nach dem Corpus geniculatum laterale beeinträchtigen den Lichtreflex nicht.
MRT-Befund: Die Waller-Degeneration zeigt sich in T2-gewichteten Aufnahmen als T2-Hyperintensität (Hinweis auf Gliose). In der Akutphase ist in der diffusionsgewichteten Bildgebung (DWI) eine Diffusionsrestriktion nachweisbar1)2).
Kihira et al. (2021) berichteten über den Fall einer 47-jährigen Frau mit progredienter Sehverschlechterung des linken Auges über fünf Jahre1). Die optische Kohärenztomographie (OCT) bestätigte eine linksseitige Optikusatrophie, und in der T2-gewichteten MRT zeigte sich eine T2-Hyperintensität entlang der linken Sehstrahlung. Dieser Fall ist bemerkenswert als Bericht einer transsynaptischen Degeneration ausgehend von einer Optikusatrophie ohne begleitenden Infarkt oder entzündliche Erkrankung.
Die Waller-Degeneration beginnt innerhalb von 24 Stunden nach der Schädigung, aber der proximale Axonabschnitt kann 3–4 Wochen lang normal erscheinen. Der retinale Ganglienzelltod (RGC) durch retrograde Degeneration kann innerhalb von 6–8 Wochen eintreten. Die Abblassung der Papille im Fundus wird oft erst nach Wochen bis Monaten deutlich.
Die wichtigsten Ursachen für Waller-Degeneration und retrograde Degeneration der Sehbahn sind im Folgenden aufgeführt.
| Krankheitskategorie | Repräsentative Erkrankungen | Hauptrichtung der Degeneration |
|---|---|---|
| Glaukom | Primäres Offenwinkelglaukom usw. | Retrograd und anterograd |
| Demyelinisierende Erkrankungen | Multiple Sklerose, Neuromyelitis optica | Antegrad |
| Ischämische Erkrankungen | Anteriore ischämische Optikusneuropathie (AION), PION, Schlaganfall | Antegrad und retrograd |
| Kompressive Läsion | Hypophysenadenom, Kraniopharyngeom, Aneurysma | Retrograd |
| Trauma | Schädel-Hirn-Trauma | Antegrad |
| Hereditäre Optikusneuropathie | LHON, ADOA, Wolfram-Syndrom | Retrograd |
| Hirntumor | Glioblastom usw. | Antegrad |
| Neurodegenerative Erkrankungen | Alzheimer-Krankheit | Retrograd |
Die Merkmale der einzelnen ursächlichen Erkrankungen werden im Folgenden ergänzt.
Die Bestätigung der Optikusatrophie (blasse Papille) ist grundlegend. Es gibt einen Weg über eine Papillenschwellung zur Atrophie und einen direkten Weg von einer normalen Papille zur Atrophie.
Die OCT spielt eine zentrale Rolle bei der quantitativen Beurteilung der Optikusatrophie.
OCT-Angiographie (OCTA) : Stellt nicht-invasiv die Mikrogefäße der Netzhaut und Aderhaut dar. Eine Abnahme der Gefäßdichte der radialen peripapillären Kapillaren (RPCs) wurde in Übereinstimmung mit Nervenfaserdefekten berichtet.
| Bildgebungsmodalität | Hauptbefunde und Anwendungen |
|---|---|
| T2-gewichtete Bildgebung | T2-Hyperintensität der Waller-Degeneration (Gliose), ipsilaterale Hirnschenkelatrophie 1)2) |
| DWI (diffusionsgewichtete Bildgebung) | Nachweis der akuten Waller-Degeneration (Abgrenzung zum Sekundärinfarkt erforderlich) 2) |
| DTI (Diffusions-Tensor-Bildgebung) FA-Wert | Quantifizierung der Degeneration, Prädiktor für funktionelle Erholung (subakute ischämische Phase) 2) |
Das T2-Hyperintensitätssignal der Sehstrahlung muss von Leukomalazie, vorausgegangenem Infarkt und demyelinisierenden Erkrankungen (Multiple Sklerose) abgegrenzt werden1).
Die Messung der cpRNFL-Dicke und der makulären GCC-Dicke steht im Mittelpunkt. Bei akuter Papillenschwellung hat die GCC-Analyse den Vorteil, eine Ausdünnung früher zu erkennen als das cpRNFL. Die Normalwerte variieren stark zwischen Individuen, daher sind die Verlaufsbeobachtung der Messwerte und der Vergleich mit dem Partnerauge wichtig. Die Überprüfung der Übereinstimmung mit Gesichtsfeld, Fundusbefunden und anderen Sehfunktionstests ist ebenfalls unerlässlich.
Derzeit gibt es keine nachgewiesene regenerative Therapie für die wallerische und retrograde Degeneration der Sehbahn. Die Behandlung konzentriert sich hauptsächlich auf die Grunderkrankung.
Nach einer Axonschädigung zerfallen das axonale Zytoskelett und das Myelin distal, und Makrophagen entfernen die Trümmer (Waller-Degeneration). In peripheren Nerven fördern Schwann-Zellen die Regeneration über Wachstumsfaktoren. Im ZNS ist die regenerationsfördernde Wirkung von Oligodendrozyten schwach, und die axonale Regeneration im reifen ZNS ist schlecht oder unmöglich.
Bei der retrograden Degeneration degeneriert das Axon proximal der Läsion, was zur Zerstörung des Zellkörpers und zum Zelltod führt. Die retrograde Atrophie der retinalen Ganglienzellen nach einer Sehbahnenläsion ist unvermeidlich, und der Tod der retinalen Ganglienzellen kann innerhalb von 6 bis 8 Wochen eintreten.
RGC zeigen wie CNS-Neuronen axonale Degeneration, Myelinzerstörung, Narbenbildung und sekundäre Degeneration, mit begrenzter Regenerationsfähigkeit nach Verletzung 5).
Der Transport im Axon (axonaler Fluss) wird nach Richtung und Geschwindigkeit klassifiziert.
Antegrader Transport
Schneller Transport: 400–1.000 mm/Tag. Beteiligt am Transport von synaptischen Vesikeln und Membrankomponenten.
Mittelschneller Transport: 5–400 mm/Tag.
Langsamer Transport: 0,5–5 mm/Tag. Beteiligt am Transport von Proteinen, die für die Aufrechterhaltung des Axons notwendig sind.
Retrograder Transport
Geschwindigkeit: 50–300 mm/Tag.
Funktion: Beteiligt an der Informationsübertragung von der Peripherie zum Zellkörper und der Wiederverwertung von Abfallstoffen.
Mitochondrien : Geschädigte oder gealterte Mitochondrien werden durch retrograden Transport zum RGC-Zellkörper zurückgebracht und dort „wieder aufgeladen“. Beim Glaukom ist der axonale Fluss an der Lamina cribrosa gestört, was zu einer fortschreitenden Optikusatrophie führt.
Beim Glaukom sind die Axone der retinalen Ganglienzellen (RGC) am anfälligsten für Schäden an der Lamina cribrosa des Sehnervenkopfes (ONH)4).
Pitha et al. (2024) berichteten über den detaillierten Mechanismus der RGC-Axonschädigung beim Glaukom 4). Der mechanische Stress durch den Augeninnendruck ist am ONH (Lamina cribrosa) deutlich größer als an der Netzhaut, und die zirkumferentielle Reifenspannung sowie der translamellare Druckgradient wirken auf die RGC-Axone. Große αRGC (insbesondere vom OFF-Typ) sind selektiv anfälliger, und große RGC-Axone, die durch den oberen und unteren Pol des ONH verlaufen, werden bevorzugt geschädigt.
Der Weg, über den mechanischer Stress an der Lamina cribrosa den axonalen Transport blockiert, ist wie folgt.
Die Degeneration eines Neurons auf einer Seite der Synapse, die die andere Seite beeinflusst, wird als „transsynaptische Degeneration“ bezeichnet. Es wurden Fälle berichtet, in denen sich die Optikusatrophie auf die Sehstrahlung ausbreitete1), und eine retrograde transsynaptische Degeneration nach einem Hinterhauptschlaganfall (Jindahra et al., 2012) ist ebenfalls bekannt1). Sie tritt in der Regel häufiger nach Hinterhauptläsionen im fetalen oder frühen Säuglingsalter auf.
Bei der Alzheimer-Krankheit (AD) können Hirnläsionen, die die Nervenverbindungen der Sehbahn beeinträchtigen, zu einer Ausdünnung der RNFL und des GC-IPL führen 5). Allerdings wurde berichtet, dass bei der AD mit posteriorer kortikaler Atrophie der Unterschied in der peripapillären RNFL zur Kontrollgruppe schwer zu erkennen sein kann 5).
Die mechanische Belastung durch den Augeninnendruck ist am ONH (Lamina cribrosa) deutlich größer als an der Netzhaut. Die zirkumferentielle Reifenspannung und der translaminare Druckgradient wirken auf die Axone und blockieren sowohl den anterograden als auch den retrograden axonalen Transport 4). Diese mechanische Belastung fördert die Apoptose der retinalen Ganglienzellen (RGC) durch komplexe Mechanismen wie Neurotrophinmangel, mitochondriale Dysfunktion und Kalziumeinstrom.
Die Forschung schreitet voran, um die Waller-Degeneration nach einem Schlaganfall in der subakuten Phase mithilfe der fraktionalen Anisotropie (FA)-Werte der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) zu quantifizieren und die funktionelle Erholung vorherzusagen2). Es wurde gezeigt, dass das Ausmaß der Atrophie des Hirnschenkels mit dem Ausmaß der Hirnschädigung korreliert, und eine klinische Anwendung als Bildgebungs-Biomarker wird erwartet2).
Hustings & Lemmerling (2021) berichteten systematisch über MRT-Befunde der Waller-Degeneration aufgrund verschiedener Ursachen, darunter ischämischer Schlaganfall, hämorrhagischer Schlaganfall, Hirntumore, Trauma, Arachnoidalzysten und zerebrale kortikale Hypoplasie2). Es wird betont, dass in der akuten Phase eine sorgfältige Interpretation auf der Grundlage des klinischen Kontexts erforderlich ist, um eine Verwechslung mit einem sekundären Infarkt zu vermeiden.
In einem experimentellen Modell von Ratten, die das Gen für langsame Waller-Degeneration (WLDS) tragen, wurde ein primärer axonaler Schutzeffekt gezeigt. Es trat jedoch immer noch eine retrograde Degeneration auf, die schließlich zum Zelltod führte. Dieses Modell wird als grundlegendes Werkzeug verwendet, um die axonale Schutztherapie und die Zellkörperschutztherapie getrennt zu bewerten.
Weber et al. (2025) veröffentlichten die erste Korrelation zwischen SD-OCT und histopathologischen Befunden der Schnabel-Kavitäts-Sehnervenatrophie (SCONA)3). SCONA war zuvor nur histologisch diagnostizierbar, aber sie zeigten, dass sie in vivo als echoarme Pseudozyste in der Lamina cribrosa mittels ONH-RC-Scan im BMO-MRW-Modus nachweisbar ist. Die Prävalenz in histologischen Studien bei älteren Menschen beträgt etwa 1,7–2,1 %3), und dieses Verfahren ist vielversprechend als neues Diagnosetool zur Abgrenzung von glaukomatöser Sehnervenatrophie.
