Latentes TGF-β1-Bindungsprotein (LTBP-1): ein neuer Marker für intra- und extraokuläre PEX-Ablagerungen in histologischen Schnitten

Ursula Schlötzer-Schrehardt; Michael Küchle; Carmen Hofmann-Rummelt; Annette Kaiser; Thomas Kirchner

doi:10.1055/s-2000-10588

Klinische Monatsblätter für Augenheilkunde, Table of Contents

Klin Monbl Augenheilkd 2000; 216(6): 412-419
DOI: 10.1055/s-2000-10588

EXPERIMENTELLE STUDIE

Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Latentes TGF-β1-Bindungsprotein (LTBP-1): ein neuer Marker für intra- und extraokuläre PEX-Ablagerungen in histologischen Schnitten[1] [2]

Latent TGF-β1 binding protein (LTBP-1): a new marker for intra- and extraocular PEX depositsUrsula Schlötzer-Schrehardt¹ , Michael Küchle¹ , Carmen Hofmann-Rummelt¹ , Annette Kaiser² , Thomas Kirchner³

¹ Augenklinik mit Poliklinik, Universität Erlangen-Nürnberg, Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen (Direktor: Prof. Dr. G. O. H. Naumann)
² Institut für Pathologie, Klinikum Nürnberg, Prof.-Ernst-Nathan-Str. 1, 90340 Nürnberg (Direktor: Prof. Dr. P. H. Wünsch)
³ Institut für Pathologie, Universität Erlangen-Nürnberg, Krankenhausstr. 8 - 10, 91054 Erlangen, Deutschland (Direktor: Prof. Dr. Th. Kirchner)

Abstract

Zusammenfassung

Hintergrund Das Pseudoexfoliations (PEX)-Syndrom ist ein generalisierter Prozess der extrazellulären Matrix, der zu Ablagerungen eines abnormalen pathognomonischen Matrixprodukts in zahlreichen intra- und extraokulären Geweben führt. Während sich die intraokulären Veränderungen mit Hilfe der Biomikroskopie am Patienten erkennen lassen, beruht die Erfassung der extraokulären Manifestationen bislang noch ausschließlich auf elektronenmikroskopischer Methodik. Zur Beurteilung des Verteilungsmusters und der exakten Lokalisation der PEX-Ablagerungen in den verschiedenen Organsystemen suchten wir nach einem möglichst spezifischen immunhistochemischen Marker für PEX-Material auf lichtmikroskopischer Ebene.

Material und Methoden Augen und Gewebeproben verschiedener Organsysteme (Haut, Herz, Lunge, Leber, Niere, abdominelle Aorta, Arteria cerebri, Plexus choroideus, Meningen) von 4 Organspendern mit okulärem PEX-Syndrom und altersentsprechende Kontrollgewebe wurden elektronenmikroskopisch und immunhistochemisch mit Antikörpern gegen verschiedene Komponenten elastischer Mikrofibrillen untersucht.

Ergebnisse Von allen getesteten Antikörpern erwies sich insbesondere die Immunmarkierung intra- und extraokulärer PEX-Ablagerungen mit Antikörpern gegen latentes TGF-β1-Bindungsprotein (LTBP-1) als ausgesprochen prominent. Neben den bekannten intraokulären Lokalisationen konnten fokale, plaqueförmige, LTBP-1-positive Ablagerungen im konjunktivalen Stroma, in den Optikusmeningen, in der Haut, im Myokard, in der Lunge, in der Niere sowie in der Adventitia der Aorta und Zerbralarterie bei PEX-Syndrom, nicht jedoch in den Kontrollgeweben ohne PEX-Syndrom, nachgewiesen werden. Die Elektronenmikroskopie konnte das Vorkommen typischer fibrillärer PEX-Aggregate in den entsprechenden Geweben bestätigen.

Schlußfolgerungen Mit Antikörpern gegen LTBP-1 stehen uns nun neue, weitgehend spezifische Marker für intra- und extraokuläre PEX-Ablagerungen zur Verfügung. Systematische und gezielte Untersuchungen von PEX-Ablagerungen in verschiedenen Geweben von PEX-Patienten sollten in Zukunft auch Rückschlüsse auf systemische Funktionsbeeinträchtigungen ermöglichen.

Background Pseudoexfoliation (PEX) syndrome is a generalized process of the extracellular matrix characterized by the accumulation of an abnormal pathognomonic material in various intraocular and extraocular tissues. Whereas the intraocular manifestations can be directly diagnosed by biomicroscopic observations, the extraocular manifestations can presently only be diagnosed by electron microscopic methodology. In order to better evaluate the distribution and precise localization of PEX deposits in the various organ systems, we searched for a relatively specific immunohistochemical marker for PEX material on the light microscopic level.

Material and Methods Eyes and tissue specimens of various organ systems (skin, heart, lungs, liver, kidney, abdominal aorta, cerebral artery, plexus choroideus, meninges) obtained from 4 organ donors with ocular PEX syndrome and age-matched control tissues were investigated by electron microscopy and immunohistochemistry using antibodies against various elastic microfibrillar components.

Results Out of a panel of antibodies tested, the immunolabeling of both intra- and extraocular PEX deposits with antibodies against latent TGF-β1 binding protein (LTBP-1) was particularly prominent. In addition to the known intraocular sites of PEX material accumulations, focal plaque-like LTBP-1 positive deposits could be observed in the conjunctival stroma, optic nerve meninges, skin, heart muscle, lungs, kidney as well as in the adventitia of the aorta and cerebral artery from donors with PEX syndrome; such plaque-like deposits positive for LTBP-1 were not present in the control tissues. Transmission electron microscopy confirmed the presence of typical fibrillar PEX aggregates in the respective tissues.

Conclusions Antibodies against LTBP-1 provide a new and relatively specific marker for PEX deposits both in intraocular and extraocular locations. Systematic screening of PEX accumulations in a larger number of extraocular tissue specimens obtained from PEX patients may help to elucidate the functional implications and consequences of the systemic manifestations.

Schlüsselwörter

Pseudoexfoliations-Syndrom - LTBP-1 - Immunhistochemie - Elektronenmikroskopie

Key words

Pseudoexfoliation syndrome - LTBP-1 - immunohistochemistry - electron microscopy

Full Text

References

Literatur

1 Manuskript erstmalig eingereicht am 19. 2. 00 und in der vorliegenden Form angenommen.

2 Herrn Professor Dr. med. G. O. H. Naumann zum 65. Geburtstag gewidmet.

01 Ritch R. Exfoliation syndrome - the most common identifiable cause of open-angle glaucoma. J Glaucoma. 1996;; 3 176-178
02 Naumann G OH, „Erlanger Augenblätter-Group”. Exfoliation syndrome as a risk factor for vitreous loss in extracapsular cataract surgery (preliminary report). Acta Ophthalmol. 1988;; 66 Suppl 184 129-131
03 Naumann G OH, Küchle M, Schönherr U, „Erlanger Augenblätter-Gruppe”. Pseudoexfoliationssyndrom als Risikofaktor für Glaskörperverlust bei der extrakapsulären Kataraktextraktion. Fortschr Ophthalmol. 1989;; 86 543-545
04 Naumann G OH, Schlötzer-Schrehardt U, Küchle M. Pseudoexfoliation syndrome for the comprehensive ophthalmologist. Intraocular and systemic manifestations. Ophthalmology. 1998;; 105 951-968
05 Schlötzer-Schrehardt U, Naumann G OH. 15. Kapitel. Pseudoexfoliations-Syndrom: Morphologie und Komplikationen. In: Naumann GOH und Koautoren. Pathologie des Auges. Springer, Heidelberg; 1997;: 1373-1422
06 Schlötzer-Schrehardt U, von der Mark K, Sakai L Y, Naumann G OH. Increased extracellular deposition of fibrillin-containing fibrils in pseudoexfoliation syndrome. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1997;; 38 970-984
07 Küchle M, Schlötzer-Schrehardt U, Naumann G OH. Occurrence of pseudoexfoliative material in parabulbar structures in pseudoexfoliation syndrome. Acta Ophthalmol. 1991;; 69 124-130
08 Schlötzer-Schrehardt U, Küchle M, Naumann G OH. Electron microscopic identification of pseudoexfoliative material in extrabulbar tissue. Arch Ophthalmol. 1991;; 109 565-570
09 Schlötzer-Schrehardt U, Koca M, Naumann G OH, Volkholz H. Pseudoexfoliation syndrome: ocular manifestation of a systemic disorder?. Arch Ophthalmol. 1992;; 110 1752-1756
10 Streeten B W, Li Z-Y, Wallace R N, Eagle R C, Keshgegian A A. Pseudoexfoliative fibrillopathy in visceral organs of a patient with pseudoexfoliation syndrome. Arch Ophthalmol. 1992;; 110 1757-1762
11 Prince A M, Streeten B W, Ritch R, Dark A J, Sperling M. Preclinical diagnosis of pseudoexfoliation syndrome. Arch Ophthalmol. 1987;; 105 1076-1082
12 Schlötzer-Schrehardt U, Küchle M, Dörfler S, Naumann G OH. Pseudoexfoliative material in eyelid skin of pseudoexfoliation suspect patients: a clinico-histopathological correlation. Ger J Ophthalmol. 1993;; 2 51-60
13 Streeten B W, Dark A J. 19. Pseudoexfoliation Syndrome. In: Garner A, Klintworth GK, Eds. Pathobiology of Ocular Disease, Part A. Marcel Dekker, New York; 1994;: 591-629
14 Amari F, Umihira J, Nohara M, Nagata S, Usuda N, Segawa K, Yoshimura N. Electron microscopic immunohistochemistry of ocular and extraocular pseudoexfoliative material. Exp Eye Res. 1997;; 65 51-56
15 Li Z-Y, Streeten B W, Wallace R N. Association of elastin with pseudoexfoliative material. An immunoelectron microscopic study. Curr Eye Res. 1988;; 7 1163-1172
16 Streeten B W. Aberrant synthesis and aggregation of elastic tissue components in pseudoexfoliative fibrillopathy: a unifying concept. New Trends in Ophthalmology. 1993;; 8 187-196
17 Vogiatzis A, Marshall G E, Konstas A G, Lee W R. Immunogold study of non-collagenous matrix components in normal and exfoliative iris. Br J Ophthalmol. 1994;; 78 850-858
18 Taipale J, Saharinen J, Hedman K, Keskj-Oja J. Latent transforming growth factor-β1 and its binding protein are components of extracellular matrix microfibrils. J Histochem Cytochem. 1996;; 44 875-889
19 Schlötzer-Schrehardt U, Küchle M, Hofmann-Rummelt C, Naumann G OH. . Role of transforming growth factor-β1 and its latent form binding protein in pseudoexfoliation syndrome (submitted); :
20 Repo L P, Teräsvirta M E, Koivisto K J. Generalized transluminance of the iris and the frequency of the pseudoexfoliation syndrome in the eyes of transient ischemic attack patients. Ophthalmology. 1993;; 100 352-355
21 Repo L P, Suhonen M T, Teräsvirta M E, Koivisto K J. Color doppler imaging of the ophthalmic artery blood flow spectra of patients who have had a transient ischemic attack. Ophthalmology. 1995;; 102 1199-1205
22 Mitchell P, Wang J J, Smith W. Association of pseudoexfoliation syndrome with increased vascular risk. Am J Ophthalmol. 1997;; 124 685-687
23 Ringvold A, Blika S, Sandvik L. Pseudo-exfoliation and mortality. Acta Ophthalmol Scand. 1997;; 75 255-256
24 Helbig H, Schlötzer-Schrehardt U, Noske W, Kellner U, Foerster M H, Naumann G OH. Anterior chamber hypoxia and iris vasculopathy in pseudoexfoliation syndrome. Ger J Ophthalmol. 1994;; 3 148-153
25 Asano N, Schlötzer-Schrehardt U, Naumann G OH. A histopathologic study of iris changes in pseudoexfoliation syndrome. Ophthalmology. 1995;; 102 1279-1290
26 Cursiefen C, Händel A, Schönherr U, Naumann G OH. Das Pseudoexfoliationssyndrom bei Patienten mit retinalem Venenast- und Zentralvenenverschluß. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1997;; 211 17-21
27 Konstas A GP, Marshall G E, Cameron S A, Lee W R. Morphology of iris vasculopathy in exfoliation glaucoma. Acta Ophthalmol. 1993;; 71 751-759
28 Küchle M, Nguyen N, Hannappel E, Naumann G OH. The blood-aqueous barrier in eyes with pseudoexfoliation syndrome. Ophthalmic Res. 1995;; 27 Suppl 1 136-142
29 Laatikainen L. Fluorescein angiographic studies of the peripapillary and perilimbal regions in simple, capsular and low-tension glaucoma. Acta Ophthalmol (Suppl). 1971;; 111 9-78
30 Vannas A. Vascular changes in pseudoexfoliation of the lens capsule and capsular glaucoma. Graefes Arch Klin Exp Ophthalmol. 1972;; 184 248-253