Visualizing Retinal Pigment Epithelium Phenotypes in the Transition to Atrophy in Neovascular Age-Related Macular Degeneration

Abstract

Purpose To enable future studies of retinal pigment epithelium (RPE) fate in the macular atrophy occurring in eyes with neovascular AMD (nvAMD), we determined how RPE morphology changes across the transition from health to atrophy in donor eyes with nvAMD. Method In RPE-Bruch’s membrane flat mounts of 5 nvAMD eyes the terminations of organized RPE cytoskeleton and autofluorescent material were compared. In high-resolution histological sections of 27 nvAMD eyes, RPE phenotypes were assessed at ±500 and ±100 µm from the descent of the external limiting membrane (ELM) towards Bruch’s membrane. Thicknesses of RPE, basal laminar deposit (BLamD), and RPE+BLamD were determined. Shapes of the ELM descent were recorded. Results Approaching the ELM descent, the percentage of different RPE phenotypes (Zanzottera, IOVS 2015) and the thickness of RPE, BLamD, and RPE + BLamD each stayed roughly constant. When compared to a separately described cohort of eyes with geographic atrophy, eyes with nvAMD were more likely to have RPE dysmorphia that did not worsen towards the atrophy border, thinner BLamD overall (3.25 ± 3.46 µm vs 7.99 ± 7.49 µm for geographic atrophy), and a higher proportion of oblique ELM descents (47.9% vs 31.9%). Conclusion The distribution of RPE phenotypes at the transition to macular atrophy in eyes with nvAMD differs from that in primary geographic atrophy, likely reflecting greater photoreceptor loss and the effects of exudation in nvAMD. This distribution, the shape of ELM descents, and thickness profiles may be useful metrics in clinical studies of macular atrophy utilizing optical coherence tomography and fundus autofluorescence.

Visualizing Retinal Pigment Epithelium Phenotypes in the Transition to Geographic Atrophy in Age-Related Macular Degeneration

“…48 ELM presence is linked to preserved visual function, 39 and ELM absence is considered a robust indicator of atrophy 4, 6, 38, 54, 55 . Separately 110 , and consistent with previous reports 18, 111 we will show that the proportion of ‘oblique’ ELM descents relative to ‘curved’ plus ‘reflected’ is significantly higher in donor eyes with neovascular AMD than in GA, likely due to exudation-related photoreceptor death. The ELM descent may thus have value as a biomarker in distinguishing between primary GA and atrophy secondary to neovascular AMD.…”

Systemic Treatment with Nicotinamide Riboside is Protective in Three Mouse Models of Retinal Degeneration

“…Autofluorescent spots similar to those observed here are postulated to be components of inflammatory responses, like activated microglial cells, lipofuscin in RPE cells, bisretinoids in the photoreceptors, 62–65 and RPE cells undergoing epithelial-mesenchymal transition (EMT) that are migrating into the neural retina. 66, 67 The present data indicate that NR treatment prevented the appearance of these autofluorescing entities (Fig 10), and thus, may be preventing retinal inflammation, possibly indirectly by partially preventing early rod photoreceptor injury, or more directly by some as-yet undefined action.…”

Autofluoreszenz des humanen retinalen Pigmentepithels in der normalen Alterung und bei altersbedingter Makuladegeneration: Histologie und Klinik

“…Bei der Spätform der exsudativen AMD können sich um choroidale Neovaskularisationen und -narben herum atrophische Areale bilden, die von einigen Autoren als "Makulaatrophie" bezeichnet werden. Der Begriff "Makulaatrophie" wird bisher in der Literatur nicht einheitlich verwendet [37,38] und bezieht sich in dieser Übersichtsarbeit auf Atrophieareale bei der exsudativen AMD und soll der sprachlichen Abgrenzung zur geografischen Atrophie bei der trockenen AMD dienen. Die Makulaatrophie zeigt sich, ähnlich der geografischen Atrophie, als hypoautofluoreszierendes Areal (im Vergleich zu umgebendem normalem RPE).…”

“…B. auch durch Emigration oder Transdifferenzierung von RPE-Zellen, entstehen können [39,40]. Umfangreiche histologische Untersuchungen haben hierzu detaillierte Einblicke in Umbauvorgänge und Transdifferenzierungen des RPE am Rand der Atrophiezonen und in atrophischen Arealen sowohl für die geografische Atrophie als auch die Makulaatrophie aufdecken können (siehe unten) [37,[41][42][43]. Durch diese komplexen Umbauvorgänge lassen sich die in der Klinik detektierbaren, variablen FAF-Signale am Rand der atrophischen Areale erklären.…”

“…Die Randzone der Makulaatrophie stellt sich histologisch anders dar als die Randzone der geografischen Atrophie. Bei der Makulaatrophie finden sich zwar auch irreguläre RPE-Zellen [37], die jedoch bei Annäherung zum Rand der Makulaatrophie nicht zwingend weiter an Veränderung zunehmen (im Gegensatz zur geografischen Atrophie, bei der in diesem Bereich vor allem aus dem Zellverband gelöste RPE-Zellen dominieren).…”