Molekülspektroskopische Untersuchungen zur Kollagenvernetzung in der Cornea (Hornhaut)

Krankheitsbild Keratokonus — Unterschied zwischen einer normalen und einer vom Keratokonus betroffenen Cornea.

Die Kollagenvernetzung mit Riboflavin und UVA-Licht ist ein Therapieverfahren, welches am Universitätsklinikum der TU Dresden entwickelt wurde, um die mechanische Stabilität des Hornhautgewebes im Auge wiederherzustellen. Die Behandlungsmethode findet Anwendung bei Erkrankungen, die mit pathologischen Veränderungen von Form und Dicke der Hornhaut Cornea einhergehen. Am häufigsten wird die Vernetzungsbehandlung beim Keratokonus, einer kegelförmigen Verwölbung der Cornea eingesetzt. Durch das Verfahren werden photochemisch neue Quervernetzungen innerhalb des Kollagens erzeugt, durch die das Fortschreiten des Keratokonus gestoppt und eine mögliche Hornhauttransplantation vermieden werden kann. Bislang wenig verstanden sind jedoch die Art und Prozesse die zur Entstehung der Quervernetzungen führen.

Vernetzung Hornhaut — Prinzip der Kollagenvernetzung.

IR Spektren Hornhaut — IR Spektren von Dünnschnitten der Schweinecorena. Das blau dargestellte Spektrum zeigt die Cornea ohne Behandlung zur Vernetzung. Das grün dargestellte Spektrum wurde von einer mit Riboflavin und UV-Licht behandelten, d. h. verstärkt vernetzten, Cornea aufgenommen. Deutliche Unterschiede zeigen sich vor allem im Bereich der Carbonyl- und Amid -II Banden sowie im Bereich zwischen 1050 und 1300 cm-1.

Im Projekt werden die molekularen Mechanismen der Vernetzung untersucht. Vorzugsweise wird das Fourier Transform Infrarot (FT-IR) spektroskopische Imaging für die Untersuchungen eingesetzt. Für Grundlagenuntersuchungen werden speziell präparierte Dünnschnitte von Schweineaugen verwendet, wobei mittels Imaging mehrere tausend Spektren je Schnitt registriert werden. Um die vergleichsweise kleinen Signale sicher zu extrahieren, werden die Daten multivariaten Auswerteverfahren unterzogen. Weiterhin werden mittels der Methode der abgeschwächten Totalreflexion (ATR) in-situ Untersuchungen zur Vernetzung während der Behandlung mit Riboflavin und UV-Licht durchgeführt. Die molekülspektroskopischen Ergebnisse zeigen, dass die Vernetzung sehr wahrscheinlich über Seitenketten von Kollagen abläuft.