Graefe's Arch Clin Exp Ophthalmol (1982) 219:295-297 Graefe's Archive for Clinical and Experimental

Ophthalmology © Springer-Verlag 1982

Die Doppelbrechung von Kristallen in der Linse (Sph irolithen, ,,Christbaumschmuck") und im Glaskiirper (scintillatio nivea) H. Pau 1 und H. F6rster 2 UniversitS.ts-Augenklinik Diisseldorf 1 und Institut fiir Mineralogie und Lagerst/ittenlehre der Rhein. Westf. Technischen Hochschule Aachen z, Bundesrepublik Deutschland

The Double Refraction of Crystals in the Lens (Spheroliths, Christmas tree ornaments) and in the Vitreous Body (scintillatio nivea)

Abstract. 1. The round, oval, or kidney-shaped, radially built spheroliths of the brown or morgagnian cataract show a double refraction in polarized light of about 0.160 opti- cally positive. This is in accordance with Whewellite (cal- cium oxalate mouohydrate).

2. In crystalline cataracts 1, there are crystals in polarized light with a mean double refraction of 0.046, which is in accordance with cholesterol (C27H480).

3. In asteroid hyalinosis of the vitreous, the small bodies consisting of needle-shaped crystals arranged in a radial fashion show a small double refraction of 0.012. Therefore the crystal may be brushite (Ca HPO4 x 2 H20).

Zusammeufassung. 1. Die rundlichen, ovalen oder nieren- f6rmigen radialstrahligen Sphiirolithen der braunen oder der Morgagni'schen Katarakte zeigen polarisationsoptisch eine Doppelbrechung yon etwa 0,160 optisch positiv, was dem Whewellit (Kalzium-Oxalat-Monohydrat) entspricht.

2. In ,,Christbaumschmuck-Katarakten" finden sich po- larisationsoptisch Kristalle mit einer mittleren Doppelbre- chung von 0,046, was mit den Werten des Cholesterins (C=H48 O)/ibereinstimmt.

3. Bei der Asteroiden Hyalose- der Scintillatio nivea des Glask6rpers zeigen die aus nadeligen, radial angeordne- ten Kristallen zusammengesetzten K6rperchen eine geringe Doppelbrechung von 0,012. Es kommt damit hier Brushit (Ca HPO4 x 2 H20 ) als Kristall in Betracht.

In der Linse (1. Sph~irolithen, 2. Christbaumschmuckkri- stalle) und dem Glask6rper (3. scintillatio nivea) treten Kristalle auf, die mit Hilfe ihrer Doppelbrechung genauer bestimmt werden sollten:

Im Durchlicht kann man kristalline Einschliisse auf- grund ihrer Morphologie, Farbe, Spaltbarkeit und mittleren Lichtbrechung n/iher eingrenzen. Farblose durchsichtige Kristalle werden mit linear polarisiertem Licht (der Lichtvektor schwingt nur in einer Ebene) weiter unterschie- den. Man erkennt die optische Orientierung (Obereinstim- mung bzw. Abweichung der kristalloptischen Richtungen

I (Christmas tree ornaments)

yon den morphologisch-kristallographischen Achsen), die optische Ein- oder Zweiachsigkeit, die Doppelbrechung, den Charakter der L/ingsrichtung (bei nadeligen oder pl/itt- chenf6rmigen Kristallen) und den optischen Charakter (po- sitiv oder negativ). Im allgemeinen gelingt es mit diesen Parametern, eine Kristallart einwandfrei zu bestimmen (z.B. mit dem sehr iibersichtlichen Tabellenwerk von W.E. Tr6- ger ,,Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Mine- rale", Teil 1, 4. neu bearbeitete Auflage yon H.U. Barn- bauer etal., 188 S., E. Schweizerbart'sche Verlagsbuch- handlung, Stuttgart 1971).

Die Doppelbrechung ergibt sich aus dem anisotropen Kristallaufbau: die Lichtbrechung ist in senkrecht aufeinan- derstehenden Richtungen verschieden groB. Die Differenz zwischen gr613ter und kleinster Lichtbrechung im Kristall (Doppelbrechung) ist bei bekannter Dicke des Kristalls an- hand der Interferenzfarbe leicht zu bestimmen. Minerale mit niedriger Doppelbrechung zeigen graue bis weiBe T6ne (z.B. Fluorapatit=negativ einachsig 0,003), Minerale mit mittlerer Doppelbrechung ergeben deutlich unterscheidbare gelbe, rote, blaue und griine T6ne erster bis vierter Ordnung (z.B. Sucrose = 0,031) und Minerale mit groBer Doppelbre- chung erscheinen im ,,Weig h6herer Ordnung" (z.B. Calcit (Kalziumkarbonat)=negativ einachsig 0,172; Whewellit= positiv zweiachsig 0,160). Der optische Charakter wird posi- tiv genannt, wenn die Lichtbrechung in Richtung der op- tischen Achse bzw. bei zweiachsigen Kristallen im spitzen Winkel zwischen den beiden optischen Achsen gr6Ber ist als senkrecht dazu. Im umgekehrten Falle liegt ein optisch negativer Kristall vor.

1. Sphiirolithen in der Linse

In braunen Katarakten sah Wessely 1922 in 7 F/illen Sph/i- rolithen. Es soll sich dabei um organisches Material mit kristallinem Anteil handeln (Boente 1930). Chemisch wurde zun/ichst an phosphorsauren Kalk (Wessely 1922) gedacht. Flocks u.Mitarb. (1955) fanden demgegen/iber in den Sph/i- rolithen Kalziumoxalatkristalle. Auch Zimmerman u. John- son (1958) beschreiben in Morgagni'schen Linsen in etwa 18% Kalziumoxalatkristalle, die nach Goldberg (I 967) sehr gleichm/iBig erscheinen. Sie sind sternf6rmig angeordnet (Bron u. Habgood 1976), 16sen sich nicht in 2 N Essigs/iure, wohl dagegen unter Gasbildung in Schwefels~iure (Goldberg 1967). Mit Hilfe von Lamma-Spektren positiver und negati- ver Ionen konnten wir (Pau u. Kaufmann 1982) zeigen,

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dab diese Sph/irolithen menschlicher Linsen neben Kal- ziumoxalat wesentlich auch Kalz iumkarbonat enthalten.

Wir fanden polarisationsoptisch (Abb. 1) bei den rund- lichen oder ovalen oder mehr nierenf6rmigen radialstrahli- gen K6rperchen eine sehr hohe Doppelbrechung von etwa 0,160 optisch positiv. Es handelt sich danach bei den dop- pelbrechenden Kristallen um Whewellit, d.h. um Kalzium- Oxala t -Monohydrat .

Abb. 1. Runde Sphfirolithen des Linsenkerns aus radi/ir liegenden Kristallen zusammengesetzt. Polarisationsoptisch, Vergr. 1:350

2. Christbaumschmuck-Katarakt

In /ilteren Linsen werden relativ h/iufig bunt-glitzernde Kristalleinlagerungen beobachtet. Dieser , ,Christbaum- schmuck" setzt sich aus feinen evtl. gebogenen Nadeln zu-

Abb. 2. ,,Christbaumschmuck"- Katarakt. Cholesterinkristalle relativ unregelmfiBig im Linsenkern (artifizielle Spalten). Formalinfixation. Polarisationsoptisch, Vergr. 1:200

Abb. 3. Scintillatio nivea des Glask6rpers. St/irker doppelbrechende (jiingere = rechts und links) und geringer doppelbrechende (iiltere = in der Mitte) K6rperchen. Polarisationsoptisch, Vergr. 1:250

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sammen (Vogt 1931, Sautter 1975, Donaldson 1976). In der Linse wurden evtl. doppelbrechende Lipoide bzw. Chol- esterin gefunden (Kranz 1927, Metzger 1931). Purtscher (1941) hat bei einer Cataracta coronaria mit gleichzeitigem ,,Christbaumschmuck" unter dem Polarisationsmikroskop und durch Digitoninf/illung der isolierten Kristalle Chol- esterin nachgewiesen.

Murawski und Koch (1979) konnten bei einer Christ- baumschmuck-Katarakt diinnschicht-chromatographisch eine relative Cholesterinvermehrung feststellen.

Wir fanden polarisationsoptisch in Linsen mit ,,Christ- baumschmuck" l~ingliche dfinne, oder etwas dickere Kristalle (Abb. 2) mit mittlerer Doppelbrechung von etwa 0,046. Das stimmt mit den Werten yon Cholesterin (C27 H4sO) fiberein.

3. Scintillatio nivea

Bei der Asteroiden Hyalose - der Scintillatio nivea - des Glask6rpers, treten im Glask6rper K6rperchen unter- schiedlicher Gr613e mit Durchmessern um 0,1 mm auf.

Da die K6rperchen z.T. von Zellen umgeben sind, wurde an Fremdk6rper-Reaktionen mit Riesenzellen (Rod- man et al. 1961) gedacht. Pau (1957, 1959) konnte zeigen, dab die K6rperchen (fihnlich den Drusen des Netzhaut- pigmentepithels) von in den Glask6rper ausgewanderten Pigmentepithelien der Netzhaut bzw. der Pars plana ge- bildet werden.

Die K6rperchen sind unl6slich in fettl6senden, abet 16s- lich in fettl6senden Flfissigkeiten plus Salzs~iure. Sic sind sudanophil, metachromatisch und f/irben sich mit Alcian- blau und kolloidalem Eisen. Es bestehen damit positive Reaktionen auf Lipide und saute Mukopolysaccharide (Verhoeff 1921, Rodman et al. 1961). Da die K6rperchen Kalzium und auch Lipide enthalten, die in Standard-fettl6- senden Substanzen unl6slich sind, nahm Verhoeff eine Kalk-Seifenbindung (Kalkfett) an. Negative Reaktion mit Kupferacetat (Verhoeff 1921, Rodman et al. 1961) spricht allerdings gegen diese Seifentheorie. Nach Manschot (1942) soll es sich (neben Kalkseifen) um Kalziumkarbonat und Kalziumphosphat handeln.

March u.Mitarb. (1974) fanden rnit R6ntgenstrahlen- spektroskopie das Vorhandensein von Kalzium und Phos- phor (gering auch Schwefel). Sie glauben an ein Ausfallen aus iibers/ittigtem Glask6rper. Die K6rperchen sind dop- pelbrechend (Inouye 1939, Manchot 1942, Pau 1957, 1959).

Wir fanden (Abb. 3) rundliche K6rperchen aus nadeli- gen, radial angeordneten Kristallen mit geringer Doppel- brechung von etwa 0,012. Der Verdacht auf Apatit konnte nicht best/itigt werden, da die Doppelbrechung zu hoch ist. In erster Linie ist daher aufgrund der Doppelbrechung zu denken an Brushit = Ca HPO 4 x 2 H20.

Alle drei Kristalle sind innerhalb des Gewebes gewach- sen. Kalzium-Oxalat-Monohydrat (Whewellit) tritt dabei faktisch nur in pathologisch ver/inderten Linsenkernen (Kat.-brunescens, Morgagni'sche Katarakt) auf.

Cholesterinkristalle werden dagegen auBer bei typi- schem grauen Altersstar auch in sonst ganz klaren Linsen (meist im Kern, selten auch in der Rinde) gefunden.

Brushit ist in den Kristallen der scintillatio nivea primfir offenbar yon Pigmentepithelien umgeben, die spfiter zu- grunde gehen.

Literatur

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Eingegangen am 30. August, 1982