Anatomie und Physiologie des Auges
Aufbau des Auges, Kammerwasserdynamik und vegetative Steuerung von Pupille und Ziliarmuskel als Grundlage der Augenpharmakologie. Im Kern geht es darum, wo der Augeninnendruck entsteht, wie Arzneistoffe die Hornhaut überwinden und warum Augentropfen auch systemisch wirken.
Dein roter Faden
- Aufbau: Der vordere Augenabschnitt mit Hornhaut, Iris, Ziliarkörper und Linse enthält mit Ziliarepithel und Kammerwinkel die Orte, an denen der Augeninnendruck entsteht und reguliert wird.
- Kammerwasserbildung: Das Ziliarepithel sezerniert aktiv über Carboanhydrase II und Na⁺/K⁺-ATPase, Wasser folgt osmotisch; β₂-Rezeptoren steigern, α₂-Rezeptoren senken die Bildung über cAMP.
- Abfluss und Druck: Trabekulär über Trabekelwerk und Schlemm-Kanal (druckabhängiger Hauptweg) und uveoskleral über den Ziliarmuskel; das Gleichgewicht ergibt einen Normdruck von etwa 10 bis 21 mmHg, hoher Druck schädigt die Papille.
- Vegetative Steuerung: M₃ am Sphinkter macht Miosis, α₁ am Dilatator Mydriasis; die M₃-vermittelte Ziliarmuskelkontraktion bewirkt Nahakkommodation und öffnet das Trabekelwerk, Muscarinrezeptor-Antagonisten verursachen Zykloplegie.
- Applikation: Die Hornhaut lässt Stoffe mittlerer Lipophilie passieren, Tropfen verweilen nur Minuten, der Rest wird über die Nasenschleimhaut ohne First-Pass systemisch resorbiert; der Tränenpunktverschluss mindert das.
- Angriffspunkte: Bildung senken (Betablocker, Carboanhydrasehemmer, α₂-Agonisten) oder Abfluss steigern (Prostaglandin-Analoga, Pilocarpin); Anticholinergika bei engem Kammerwinkel und Glucocorticoide können den Druck erhöhen.
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Aufbau des Auges
Pharmakologisch ist das Auge vor allem ein abgeschlossenes Kompartiment. Arzneistoffe müssen die Hornhaut überwinden, und der Augeninnendruck hängt an einem fein geregelten Flüssigkeitskreislauf, an dem die Antiglaukomatosa ansetzen. Der vordere Augenabschnitt reicht von der Hornhaut bis zur Linse (Vorder- und Hinterkammer), der hintere umfasst Glaskörper, Aderhaut, Netzhaut und Sehnerv.
- Hornhaut (Cornea): gefäßfrei, mit lipophilem Epithel, hydrophilem Stroma und Endothel; Hauptbarriere für Augentropfen.
- Iris: Blende mit zwei glatten Muskeln, trennt Vorder- und Hinterkammer.
- Ziliarkörper: Ziliarfortsätze bilden das Kammerwasser, der Ziliarmuskel steuert über die Zonulafasern die Linse.
- Linse: elastisch, ändert ihre Brechkraft durch Verformung.
- Kammerwinkel: Winkel zwischen Hornhautrückfläche und Irisbasis. Hier liegt das Trabekelwerk, ein schwammartiges Gewebe, durch das das Kammerwasser in den Schlemm-Kanal filtriert.
- Netzhaut und Papille: Die Axone der retinalen Ganglienzellen verlassen das Auge an der Papille (Sehnervenkopf), dem druckempfindlichen Schwachpunkt.
- Tränenfilm: Lipidschicht (Meibom-Drüsen) gegen Verdunstung, wässrige Schicht (Tränendrüse), Muzinschicht (Becherzellen) zur Haftung.
- Tränenabfluss: Tränenpunkte → Tränenkanälchen → Tränensack → Tränennasengang → unterer Nasengang.
Kammerwasser und Augeninnendruck
Das Kammerwasser ist eine klare, eiweißarme Flüssigkeit, die Linse und Hornhaut ernährt und den Augapfel formstabil hält. Es wird aktiv sezerniert und passiv über zwei Wege abgeführt:
- Sekretion: Im nicht pigmentierten Ziliarepithel bildet die Carboanhydrase II aus CO₂ und H₂O Hydrogencarbonat. Die Na⁺/K⁺-ATPase transportiert Na⁺ in die Hinterkammer, HCO₃⁻ und Cl⁻ folgen, Wasser folgt osmotisch.
- Steuerung: β₂-Rezeptoren steigern die Sekretion über Gs → cAMP ↑, α₂-Rezeptoren senken sie über Gi → cAMP ↓.
- Fluss: Hinterkammer → Pupille → Vorderkammer → Kammerwinkel.
- Trabekulärer Abfluss: Trabekelwerk → Schlemm-Kanal → episklerale Venen; druckabhängig, der Hauptweg, den Widerstand bildet das juxtakanalikuläre Trabekelwerk.
- Uveoskleraler Abfluss: durch die Interstitien des Ziliarmuskels in den suprachoroidalen Raum und die Sklera; weitgehend druckunabhängig, der kleinere Anteil.
Der Augeninnendruck ergibt sich aus dem Gleichgewicht von Bildung und Abfluss, normal sind etwa 10 bis 21 mmHg. Hohe Werte entstehen meist durch einen erhöhten Abflusswiderstand im Trabekelwerk, nicht durch Überproduktion. Chronisch erhöhter Druck schädigt die Axone an der Papille und ist der wichtigste beeinflussbare Risikofaktor des Glaukoms.
Vegetative Steuerung von Pupille und Akkommodation
Iris und Ziliarmuskel sind glatte Muskeln unter vegetativer Kontrolle; die Rezeptorphysiologie steht beim vegetativen Nervensystem.
- M. sphincter pupillae: parasympathisch (N. oculomotorius, Ganglion ciliare), M₃ → Kontraktion → Miosis (Pupillenverengung).
- M. dilatator pupillae: sympathisch, α₁ → Kontraktion → Mydriasis (Pupillenerweiterung).
- Ziliarmuskel: parasympathisch, M₃. Kontraktion entspannt die Zonulafasern, die Linse rundet sich → Akkommodation auf die Nähe.
- Zykloplegie: Lähmung des Ziliarmuskels durch Muscarinrezeptor-Antagonisten → keine Nahakkommodation, verschwommenes Nahsehen.
Am Kammerwinkel hängen Muskeltonus und Abfluss zusammen. Kontrahiert der Ziliarmuskel, zieht er über den Skleralsporn am Trabekelwerk und weitet dessen Maschen: Der trabekuläre Abfluss steigt. Bei Mydriasis staucht sich die Iris peripher und kann einen engen Kammerwinkel verlegen, Miosis zieht sie aus dem Winkel heraus.
Arzneistoffe am Auge: Applikation und Kinetik
Topisch applizierte Arzneistoffe erreichen das Augeninnere fast nur über die Hornhaut, und nur ein kleiner Bruchteil der getropften Menge kommt dort an.
- Hornhautpassage: Epithel und Endothel sind lipophil, das Stroma hydrophil → am besten passieren Stoffe mittlerer Lipophilie in nicht ionisierter Form. Lipophile Ester-Prodrugs (z. B. Latanoprost als Isopropylester) werden in der Hornhaut von Esterasen zur Säure gespalten.
- Kurze Verweildauer: Ein Tropfen ist größer, als der Bindehautsack fassen kann; Überlauf, Lidschlag und Tränenabfluss entfernen ihn binnen Minuten. Daher mehrere Präparate mit einigen Minuten Abstand tropfen; Gele verlängern den Kontakt.
- Systemische Resorption: Der Großteil gelangt über den Tränennasengang auf die gut durchblutete Nasenschleimhaut und wird ohne hepatischen First-Pass-Effekt resorbiert.
- Tränenpunktverschluss: Nach dem Tropfen Augen schließen und ein bis zwei Minuten auf den inneren Lidwinkel drücken → weniger Abfluss in die Nase, längere Kontaktzeit, geringere systemische Exposition.
- Konservierungsmittel: Mehrdosenbehältnisse enthalten oft Benzalkoniumchlorid, ein kationisches Tensid (quartäre Ammoniumverbindung). Es destabilisiert den Tränenfilm und schädigt das Hornhautepithel → trockenes, gereiztes Auge bei Dauertherapie; weiche Kontaktlinsen reichern es an. Alternativen sind konservierungsmittelfreie Einzeldosen oder Mehrdosenbehälter mit Filtersystem.
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Der größte Teil des Tropfens fließt über den Tränennasengang ab und wird von der Nasenschleimhaut resorbiert. Dabei entfällt der First-Pass-Effekt, der bei oraler Gabe einen Großteil abfangen würde. Die Plasmaspiegel reichen deshalb für eine Blockade kardialer β₁- und, da Timolol nicht selektiv ist, bronchialer β₂-Rezeptoren (Betablocker). Ein Tränenpunktverschluss senkt diese Exposition deutlich.
Pharmakologische Angriffspunkte
Jedes drucksenkende Prinzip setzt an einer Seite der Bilanz an: Bildung im Ziliarepithel oder Abfluss im Kammerwinkel. Wirkmechanismen und UAW im Detail stehen beim Glaukom.
| Angriffspunkt | Prinzip | Klasse (Beispiel) |
|---|---|---|
| Bildung ↓ | β-Blockade → cAMP ↓ im Ziliarepithel | Betablocker (Timolol) |
| Bildung ↓ | Carboanhydrase-Hemmung → HCO₃⁻ ↓, weniger Wasser folgt | Carboanhydrasehemmer (Dorzolamid, Acetazolamid) |
| Bildung ↓, uveoskleral ↑ | α₂-Agonismus → cAMP ↓ | Alpha-Sympathomimetika (Brimonidin) |
| uveoskleraler Abfluss ↑ | FP-Rezeptor → Matrixumbau im Ziliarmuskel | Prostaglandin-Analoga (Latanoprost) |
| trabekulärer Abfluss ↑, Miosis | M₃ → Ziliarmuskel und Sphinkter kontrahieren | Muscarinrezeptor-Agonisten (Pilocarpin) |
| Mydriasis mit Zykloplegie | M-Blockade an Sphinkter und Ziliarmuskel | Parasympatholytika (Tropicamid, Atropin) |
| Mydriasis ohne Zykloplegie | α₁ am Dilatator | Phenylephrin |
Betablocker, Carboanhydrasehemmer und α₂-Agonisten drosseln den Zufluss, Prostaglandin-Analoga und Pilocarpin öffnen den Abfluss.
Umgekehrt können Arzneistoffe den Augeninnendruck auf zwei Wegen erhöhen:
- Winkelblock bei engem Kammerwinkel: Mydriasis durch Anticholinergika (z. B. trizyklische Antidepressiva, Spasmolytika, H₁-Antihistaminika der 1. Generation) oder Sympathomimetika verlegt den Abfluss; Topiramat durch Schwellung des Ziliarkörpers.
- Drucksteigerung bei offenem Winkel: Glucocorticoide (am Auge, auch inhalativ oder systemisch) vermehren die extrazelluläre Matrix im Trabekelwerk → Abflusswiderstand ↑, vor allem bei sogenannten Steroid-Respondern.
Teste dich
Aussage 1
Ein α₁-Agonist wie Phenylephrin erweitert die Pupille, ohne eine Zykloplegie zu verursachen.
Phenylephrin kontrahiert den sympathisch innervierten M. dilatator pupillae. Der Ziliarmuskel ist parasympathisch gesteuert und bleibt unbeeinflusst.
Lückentext
Reihenfolge
Aussage 4
Die Carboanhydrase II im Ziliarepithel liefert Hydrogencarbonat, mit dem Wasser osmotisch in die Hinterkammer folgt.
Hydrogencarbonat wird zusammen mit Na⁺ und Cl⁻ sezerniert, Wasser folgt osmotisch. Deshalb senken Carboanhydrasehemmer die Kammerwasserbildung.
Zuordnen
Aussage 6
Der uveosklerale Abfluss ist der druckabhängige Hauptabflussweg des Kammerwassers.
Der druckabhängige Hauptweg ist der trabekuläre Abfluss über Trabekelwerk und Schlemm-Kanal. Der uveosklerale Abfluss ist kleiner und weitgehend druckunabhängig.
Aussage 7
Glucocorticoide können den Augeninnendruck auch bei offenem Kammerwinkel erhöhen.
Sie vermehren die extrazelluläre Matrix im Trabekelwerk und erhöhen so den Abflusswiderstand, vor allem bei Steroid-Respondern.
Aussage 8
Die Kontraktion des Ziliarmuskels stellt das Auge auf die Ferne ein.
Die Kontraktion entspannt die Zonulafasern, die Linse rundet sich und bricht stärker: Das ist die Nahakkommodation.
Warum?
Aussage 10
Über den Tränennasengang resorbierte Arzneistoffe unterliegen einem ausgeprägten hepatischen First-Pass-Effekt.
Die Resorption über die Nasenschleimhaut umgeht die Leber. Gerade deshalb können Augentropfen relevante systemische Wirkungen haben.
Prüferin fragt
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