11 Oberflächenstörungen des Auges

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1 Oberflächenstörungen des Auges F. E. Kruse, B. Seitz, C. Cursiefen Der Begriff ¹Augenoberflächeª fasst die anatomischen Strukturen Bindehaut, Hornhaut, Lider und Tränendrüse mit den Nervenstrukturen zu einer funktionellen Einheit zusammen. Die Integrität dieses Systems ist eine wichtige Voraussetzung für die visuelle Funktion des Auges. Grundlage für eine adäquate Therapie von Augenoberflächenstörungen ist deren differenzialdiagnostische Einordnung (Kruse et al. 2003). Aufgrund ihrer besonderen klinischen Bedeutung werden in diesem Kapitel insbesondere Rehabilitationsmaûnahmen bei Wundheilungsstörungen geschildert. Voraussetzung für die adäquate Behandlung derartiger Erkrankungen ist die Identifikation der zugrunde liegenden Ursachen. Die wichtigsten Gründe für Wundheilungsstörungen sind Abb beschrieben. Abb.11.1 Die häufigsten Ursachen von Wundheilungsstörungen der Augenoberfläche.

2 Konservative Therapie von Wundheilungsstörungen 103 Konservative Therapie von Wundheilungsstörungen Tränensubstitution Eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Funktion der Augenoberfläche ist deren Benetzung. Daher müssen zur Planung der Therapie zunächst die einzelnen Komponenten des Tränensystems, d. h. die Verteilung des Tränenfilmes sowie dessen Stabilität (Lipidphase), Menge (wässrige Phase) und Muzingehalt analysiert und die jeweils fehlenden Komponenten ergänzt werden. Zur Substitution des Tränenfilmes stehen verschiedene Tränenersatzmittel zur Verfügung. In ihnen kommen die in der Tab aufgeführten Hilfsstoffe zum Einsatz. Wundheilungsstörungen sind häufig mit einem ¹Trockenen Augeª, in der Regel einem Mangel der wässrigen Phase assoziiert. In diesem Kontext ist zunächst zu prüfen, ob die Lidfunktion in Ordnung ist und ob die Tränenpünktchen verschlossen werden müssen. Ist dies nicht der Fall, sollten Tränenersatzmittel hochfrequent angewendet werden. Insbesondere bei Wundheilungsstörungen kann eine topische Behandlung mit kommerziell erhältlichen Tränenersatzmitteln mit erheblichen Nebenwirkungen einhergehen. Diese beziehen sich insbesondere auf die adversen Wirkungen von Konservierungsmitteln auf das Epithel. So führen beispielsweise Benzalkoniumchlorid oder Chlorbutanol zu einer Exfoliation von Epithelzellen und somit zu einem Verlust mikroskopisch sichtbarer Tabelle 11.1 Übersicht über die in Tränenersatzmitteln vorkommenden Hilfsstoffe Synthetische Polymere ± Polyvinylalkohol ± Polyvinylpyrolidon ± Polyacrylat (Carbomer) Cellulosederivate ± Methylcellulose ± Hydroxypropylmethylcellulose ± Hydroxyethylcellulose ± Carboxymethylcellulose Pantothensäure Hyaluronsäure Mikrovilli (Doughty 1992). Zusätzlich erhöhen viele Konservierungsstoffe die Apoptoserate in Bindehaut und Hornhautepithelzellen (Debasch et al. 1999). Daher sollten bei Wundheilungsstörungen nur unkonservierte Tränenersatzmittel verwendet werden. Dexpanthenol Bei Dexpanthenol handelt es sich um den Alkohol der Pantothensäure, die zu den Vitaminen des Vitamin-B-Komplexes gehört. Dexpanthenol wird im Körper zu Pantothensäure umgebaut. Im Gegensatz zu den meisten anderen Inhaltsstoffen von Benetzungsmitteln handelt es sich bei der Pantothensäure um eine für die Funktion des Zellstoffwechsels wichtige Substanz. Sie kann intrazellulär zur Synthese von Coenzym A genutzt werden, welches nach Umwandlung zu Acetyl- Coenzym-A, z. B. über den Zitronensäurezyklus, zur ATP-Synthese benötigt wird. In tierexperimentellen Untersuchungen aus den 50er-Jahren konnte gezeigt werden, dass Pantothensäure die Regeneration des Hornhautepithels im Tierexperiment fördert (Haselmann et al. 1952). Hyaluronsäure Hyaluronsäure (Natriumhyaluronat) ist ein natürlich vorkommendes Polymer, das als Bestandteil der extrazellulären Grundsubstanz in vielen Geweben enthalten ist, im Auge zum Beispiel im Glaskörper und in der Vorderkammer. Es besteht aus Disacchariden (b-d-glucuronyl-n-acetyl-b-dglucosamid) mit einem relativ hohen Molekulargewicht von kda. Groûe Verbreitung erfuhr die Hyaluronsäure in den letzten Jahren als Viskoelastikum für die Vorderabschnittschirurgie, insbesondere die Kataraktchirurgie. Hier bestätigte sich die sehr gute Verträglichkeit der Hyaluronsäure auch mit intraokularen Geweben. Hyaluronsäure besitzt mehrere Charakteristika, die ihre Anwendung bei Benetzungsstörungen der Augenoberfläche als sinnvoll erachten lassen. Hyaluronsäure kann Wasser binden und verfügt über mukoadhäsive Eigenschaften, die die Verteilung auf der Augenoberfläche fördern (Seattone et al. 1989). Daneben stimuliert Hyaluronsäure offensichtlich auch die epitheliale Wundheilung. In Zellkulturstudien konnte dazu gezeigt werden,

3 Oberflächenstörungen des Auges dass Hyaluronsäure mit einem Molekulargewicht von mehr als 86 kda die Wanderung von Epithelzellen signifikant beschleunigt (Miyauchi et al. 1990). Darüber hinaus konnten Nishida und Mitarbeiter zeigen, dass Hyaluronsäure den Effekt von Fibronektin auf die Zellwanderung verstärkt (Nishida et al. 1991). Biologische Faktoren Wachstumsfaktoren Wachstumsfaktoren dienen der Kommunikation zwischen den einzelnen Zellen und sie regulieren sowohl die Zellwanderung als auch die Zellteilung. Deutliche Fortschritte in der Herstellungstechnologie von Wachstumsfaktoren haben es inzwischen möglich gemacht, dass gentechnisch produziertes Material seinen Eingang in die klinischtherapeutische Medizin gefunden hat. Die Augenoberfläche ist wegen ihrer guten Erreichbarkeit ein besonders gutes Modellsystem für die Anwendung biologischer Wirkprinzipien und daher sind in der Vergangenheit viele Versuche mit Wachstumsfaktoren durchgeführt worden, die bisher jedoch nur begrenzten Erfolg gezeigt haben. Der am besten untersuchte Wachstumsfaktor ist der epidermale Wachstumsfaktor (EGF), ein aus 53 Aminosäuren bestehendes Polypeptid. Dieses Protein ist in der Zellkultur auch für Hornhautepithelzellen eines der wirksamsten Mitogene. Lokal applizierter, rekombinanter, menschlicher EGF zeigte in einer Konzentration von 500 g/ml im Tierexperiment eine deutliche Stimulation der Wundheilung (Kitazwa et al. 1990). Jedoch waren die Ergebnisse beim Menschen weniger überzeugend: In einer groûen Untersuchung an 104 Patienten kam es nicht zu einer statistisch signifikanten Verbesserung der Wundheilung (Daniele et al. 1979). Ermutigender sind die Ergebnisse mit dem Nervenwachstumsfaktor (NGF). Dieses Polypeptid gehört zu den am frühesten entdeckten Wachstumsfaktoren und hat in der Zellkultur nur eine verhältnismäûig schwache Wirkung auf Migration und Proliferation von Epithelzellen (Kruse et al. 1993). Demgegenüber hat die topische Applikation von murinem NGF einen erstaunlichen Effekt auf die Wundheilung beim neurotrophen Hornhautulkus, wie Lambiase und Mitarbeiter zeigen konnten (Lambiase et al. 1998). In dieser Studie konnte eindrücklich demonstriert werden, dass die wiederholte Applikation von Nervenwachstumsfaktoren die Heilung therapieresistenter Hornhautulzera stimuliert und bei diesem normalerweise ungünstig verlaufenden Krankheitsbild zur kompletten Remission führt. Leider verzögert sich die Einführung eines entsprechenden medizinischen Präparates wegen Patentstreitigkeiten seit Jahren. Autologes Serum Die Therapie von Wundheilungsstörungen im Speziellen und von Augenoberflächenstörungen im Allgemeinen ist durch die Einführung von autologem Serum als Augentropfen signifikant verbessert worden. Diese Therapie geht auf eine Idee von Robert Fox zurück, der im Jahre 1984 über die Behandlung von Patienten mit Sjögren-Syndrom mit autologem Serum berichtete (Fox et al. 1984). Zur Therapie von Epitheldefekten wurde autologes Serum zunächst von Tsubota und Mitarbeitern eingesetzt, die 1999 über 16 Augen berichteten, die mit 20%igem autologem Serum erfolgreich behandelt wurden (Tsubota 1999). Wir konnten diese Ergebnisse an 70Patienten bestätigen, wobei bei 81% ein kompletter Epithelschluss nach 14 Tagen erzielt werden konnte (Ferreira de Souza et al. 2001). Unsere Untersuchung unterschied sich von denen von Tsubota oder Fox darin, dass wir 100%iges autologes Serum anwendeten (Abb. 11.2au.b). Mit dieser Methode haben wir auch bei Wundheilungsstörungen nach Keratoplastik (und dort auch bei Patienten, bei denen die Keratoplastik wegen eines Hornhautulkus durchgeführt wurde, exzellente Ergebnisse erzielt. Die Wirkungsweise von autologen Serumtropfen ist bisher nicht bekannt. Verschiedene Autoren haben auf Wachstumsfaktoren, Vitamin A oder Fibronektin als physiologisch relevante Inhaltsstoffe des Serums verwiesen (Tsubota et al. 1999, Herminghaus et al. 2004). In der Literatur finden sich verschiedene Vorschläge zur Zubereitung von Serumaugentropfen, die bisher bezüglich der Wirksamkeit der jeweiligen Präparation nicht miteinander verglichen wurden. Wichtig erscheint, dass bei der Zubereitung der Serumaugentropfen die Röhrchen nach der Blutabnahme einige Zeit bei Raumtemperatur stehen gelassen werden, um die Blutgerinnung abzuwarten. Anschlieûend muss eine Zentrifugation durchgeführt werden, wobei die Angaben in der Li-

4 Konservative Therapie von Wundheilungsstörungen 105 Abb.11.2a,b a Therapieresistenter Epitheldefekt (Fluoreszein + Blaulicht) nach phototherapeutischer Excimer-Laser-Keratektomie bei gittriger Dystrophie. b 3 Tage nach Ansetzen von autologen Serumaugentropfen ist das Epithel komplett geschlossen. teratur zwischen 500 und 6000 Umdrehungen/ min schwanken. In einer experimentellen Studie haben Herminghaus und Mitarbeiter zeigen können, dass Zellkulturen in Serum, das bei höheren Umdrehungen zentrifugiert wurde, besser proliferierten als in Serum, welches bei niedrigeren Umdrehungen zentrifugiert wurde (Herminghaus et al. 2004). Gleichfalls umstritten ist, ob und wie das Serum verdünnt werden soll. Auch hierzu zeigen die Zellkulturversuche von Herminghaus und Mitarbeiter, das bei einer Verdünnung auf 25% die besten Wachstumsraten resultieren. Demgegenüber bestätigen unsere klinischen Erfahrungen, dass eine Anwendung unverdünnter Serumaugentropfen die Wundheilung ebenfalls zuverlässig fördert (Abb. 11.2au. b). Dabei ist unseres Erachtens zu bedenken, dass die Serumaugentropfen auf der Augenoberfläche durch die Tränenflüssigkeit verdünnt werden und wie alle topischen Medikamente nur eine relativ kurze Verweildauer auf der Augenoberfläche haben. Vorschlag zur Herstellung von Serumaugentropfen Blutabnahme: Es werden 4 Serumröhrchen Blut vom Patienten abgenommen. Die Röhrchen werden ca. 30 min bei Raumtemperatur stehen gelassen, um eine Gerinnung zu erreichen. Zentrifugation: Die Zentrifugation kann wahlweise bei Umdrehungen zwischen 500 und 6000 U/min 14 min durchgeführt werden. Überführen des Serums. Das Serum wird aus dem Überstand im Zentrifugenröhrchen mit einer sterilen Transferpipette in sterile Tropfenflaschen überführt. Die abgenommene Menge Blut reicht für mehrere Flaschen. Lagerung: Die erste Serumflasche sollte kühl aufbewahrt werden (Kühlschrank bei 48). Die zweite Augentropfenflasche kann in einer handelsüblichen Gefriertruhe/Gefrierschrank bei ca. ± 168 eingefroren werden und ein halbes Jahr gelagert werden. Haltbarkeit: Eine Flasche sollte nicht länger als 2 Wochen verwendet werden. Tsubota und Mitarbeiter (1999) haben die Haltbarkeit von Seruminhaltsstoffen untersucht und festgestellt, dass Serumaugentropfen bei Raumtemperatur mindestens 3 Wochen und bei Lagerung im Gefrierschrank mindestens 3 Monate haltbar sind. Prinzipiell besteht jedoch die Gefahr einer mikrobiellen Kontamination von Serumaugentropfen, da die Tropfen unkonserviert abgefüllt werden. Obwohl eine Zulassung der Herstellung von autolog verwendeten Serumaugentropfen nach 13 des Gesetzes über den Verkehr mit Arzneimitteln (AMG) zur Zeit der Drucklegung dieses Artikels nicht erforderlich war, sollte die Herstellung der Tropfen gut dokumentiert werden. Okuläre Infektionen sind trotz des in letzter Zeit sehr häufigen Gebrauches von autologem Serum für die Therapie von Wundheilungsstörungen bisher nicht beschrieben worden. Trotzdem müssen die Patienten vor Beginn der Therapie darüber aufgeklärt werden, dass es sich nicht um ein zugelassenes Medikament handelt und der Gebrauch muss sehr viel engmaschiger kontrolliert werden, als dies bei der Anwendung herkömmlicher Medikamente der Fall wäre.

5 Oberflächenstörungen des Auges Operative Therapie von Wundheilungsstörungen Grundlage der operativen Therapie von Wundheilungsstörungen ist ebenso wie die der konservativen Therapie eine adäquate differenzialdiagnostische Einordnung, wobei die wichtigsten Ursachen für eine Wundheilungsstörung in Abb beschrieben sind. Dabei richtet sich die operative Therapie nach der zugrunde liegenden Störung. Hierbei können vereinfacht 3 rekonstruktive Verfahren unterschieden werden: 1. Eine temporäre oder permanente laterale Tarsorrhaphie kann eine sehr wirksame Therapie für bisher therapierefraktäre persistierende Epitheldefekte sein. 2. Als weiterführende chirurgische Maûnahme bei Epitheldefekten und Wundheilungsstörungen sowie auch bei neurotrophischen Störungen bietet sich eine Amnionmembrantransplantation an. Das Krankheitsbild der Limbusinsuffizienz (s. u.) erfordert eine sehr viel aufwändigere operative Therapie. 3. Hierbei kommt entweder eine autologe oder eine homologe Limbustransplantation bzw. die Transplantation ex vivo expandierter Stammzellen infrage. Tarsorrhaphie Bei einer Tarsorrhaphie wird zwischen einer temporären und einer permanenten Tarsorrhaphie unterschieden. Insbesondere die temporäre Tarsorrhaphie, die mit einer durch die beiden Tarsusblätter gestochenen 4± 0Seidennaht durchgeführt werden kann, eignet sich sehr gut als zusätzliche Maûnahme für Wundheilungsstörungen, insbesondere im Kontext nach bereits durchgeführter Oberflächenrekonstruktion und nach Keratoplastikµchaud. Die permanente Tarsorrhaphie sollte, wie in der Literatur umfangreich beschrieben, durch Spaltung des Tarsus und Vernähung durchgeführt werden. Amnionmembrantransplantation Die Verwendung gefrierkonservierter humaner Amnionmembran hat die bisherigen Techniken zur Wiederherstellung der Augenoberfläche bereichert. Die erste dokumentierte Transplantation menschlicher Amnionmembran am Auge wurde 1940durch De Rötth beschrieben (De Rötth, 1940). Er verwendete Membranen, um konjunktivale Vernarbungen, insbesondere Symblephera, nach schweren Verätzungen zu therapieren. In ähnlicher Weise wurde chemisch-thermisch konservierte Amnionmembran von Sorsby und Mitarbeitern zur Rekonstruktion der Bindehaut verwendet (Sorsby et al. 1946, 1947). Grundlage der Wiederentdeckung der Amnionmembrantransplantation und insbesondere der Nutzbarmachung dieser Methode für die Oberflächenchirurgie ist die Bewahrung der biologischen Eigenschaften der Amnionmembran. Zu diesem Zweck muss die Membran in einem speziellen Prozess gefrierkonserviert werden. Präparation der Amnionmembran für die Transplantation Die Technik der Gefrierkonservierung wurde erstmalig von Kim und Tseng beschrieben (Kim u. Tseng 1995). Dabei handelt es sich um ein Verfahren, bei welchem durch Einfrieren in 50%igem Glycerin die biologischen Eigenschaften der Amnionmembran bewahrt werden. Gleichzeitig führt der Vorgang, wie wir gezeigt haben, dazu, dass sowohl die Epithelzellen auf der Oberfläche der Membran als auch die Stromazellen unter der Basalmembran devitalisiert werden und keine Proliferationsfähigkeit mehr besitzen (Kruse et al. 2000). Zunächst muss eine geeignete Spenderin für eine Amnionmembranspende ausgewählt werden. Dabei kann nur Gewebe von gesunden Spenderinnen nach Kaiserschnittgeburt verwendet werden, da die Membran nach Spontangeburt in der Regel kontaminiert ist. Mütter mit Fieber oder genitalen Infektionen und vorzeitigem Blasensprung sind ebenso auszuschlieûen wie Spenderinnen, bei denen einer der serologischen Tests, die in Analogie zur Auswahl von Hornhautgewebe für eine Keratoplastik durchgeführt werden müssen (HIV, Hepatitis, CMV, Lues), positiv ist. Für die Präparation wird nur sterile, aus dem gynäkologischen OP feucht transferierte Plazenta verwendet. Die Amnionmembran muss dann zunächst von der Plazenta getrennt und abpräpariert werden. Das entsprechende Vorgehen wurde an anderer Stelle ausführlich beschrieben (Kruse u. Ebner 2002). Die präparierten Amnionstücke wer-

6 Operative Therapie von Wundheilungsstörungen 107 Abb.11.3a,b a Therapieresistenter Epitheldefekt über konservativ therapiertem Hornhautinfiltrat bei pseudophaker bullöser Keratopathie bei Fuchs-Endotheldystrophie. b 1. Tag nach zweilagiger Amnionmembrantransplantation: Die tiefe Schicht wird als Transplantat in den Ulkusgrund eingenäht und dient als neue Basalmembran (Leitschiene), die oberflächliche Schlicht dient als natürliche Kontaktlinse mit Wachstumsfaktoren. den in einer Lösung, die 86%iges Glycerin und Zellkulturmedium im Verhältnis von 1: 1 enthält und der Antibiotika und Antimiotika zugesetzt sind, bis zur weiteren Verwendung eingefroren. Chirurgisches Vorgehen Die therapeutische Verwendung gefrierkonservierter Amnionmembran zur Rekonstruktion der Augenoberflächen lässt sich prinzipiell 2 verschiedenen Verfahren zuordnen. Dabei handelt es sich zum einen um die Transplantation von Amnionmembran, bei der das Epithel der Hornhautoberfläche über die Amnionmembran wächst (Abb. 11.3) und andererseits um die Verwendung der Amnionmembran als Verband, bei der die Amnionmembran auf das Epithel der Oberfläche genäht wird, um eine bessere Wundheilung zu erreichen. Die Mehrzahl der bisher beschriebenen Operationstechniken beruht auf der Transplantation von Amnionmembran, wobei diese als Leitschiene für das Epithel der Augenoberfläche dient. Diese Methode wurde zur Hornhautepithelrekonstruktion zunächst von Lee und Tseng bei Epitheldefekten und Hornhautulzera beschrieben (Lee u. Tseng 1997). Prinzipiell wird dabei der Epitheldefekt mit einer Membran abgedeckt, wobei bei der Operation darauf geachtet werden muss, dass das verbliebene Epithel am Rand des Ulkus auf die Membran wachsen kann und nicht unter die Membran wächst (Kruse et al. 1998). Wie wir mehrfach beschrieben haben, sollte daher intraoperativ darauf geachtet werden, dass eine freie Zone zwischen Epithelrand des Ulkus und der Amnionmembran verbleibt und dass die Membran nicht über dem Epithel befestigt wird. In den meisten Publikationen wird die Amnionmembran mit der Epithelseite nach oben, also mit der stromalen Seite, zur Augenoberfläche orientiert. In einer Modifikation des Verfahrens haben wir eine mehrschichtige Technik beschrieben, um tiefe Ulzera mit kleinen Membranstückchen zu füllen (Kruse et al a, 1999 b). Dabei wird, wie bei der einschichtigen Amnionmembrantransplantation, zunächst das Ulkus mit einem Instrument, wie beispielsweise mit einem Hockey-Messer oder einem stumpfen Tupfer, gereinigt und dann das Epithel auf der Bowman-Lamelle soweit zurückgeschoben, dass eine ca. 2±3 mm freie Zone ohne Epithel entsteht. Dann werden kleine Amnionmembranstückchen präpariert und das Ulkus so weit gefüllt, bis die Ebene der Bowman-Membran erreicht ist. Das gesamte mit Amnionmembranstückchen ausgefüllte Ulkus wird dann mit einer Deckmembran abgedeckt, die bis zum Epithel, aber nicht über das Epithel, reichen sollte. Diese Membran wird dann mit 10±0Einzelknopfnähten befestigt (Abb.11.3,11.4). Bei der Verwendung von Amnionmembran als Verband wird das Gewebe verwendet, um eine epitheliale Regeneration zu begünstigen (Kruse et al b). Dieses Verfahren eignet sich sowohl zur Beschleunigung der Wundheilung nach Keratoplastik als auch nach schweren Verätzungen und Verbrennungen sowie zur Akuttherapie des Stevens-Johnson-Syndroms und pathogenetisch ähn-

7 Oberflächenstörungen des Auges Abb.11.4a,b a Parazentraler therapieresistenter Epitheldefekt auf einem Hornhauttransplantat bei Goldenhar-Syndrom. b 6 Wochen postoperativ sind die Fäden des Amniontranplantates entfernt und das Epithel ist geschlossen. licher blasenbildender Erkrankungen (Meller et al. 2000). Intraoperativ wird die Membran im Gegensatz zur Transplantation über dem Hornhaut- oder Bindehautepithel am Limbus oder im Fornix verankert, wofür zweckmäûigerweise eine Mäandernaht oder mehrere U-Nähte verwendet werden. Diese können unseres Erachtens am besten mit 9 ±0Seide oder 8 ± 0Vicryl bzw. mit 10± 0Nylon durchgeführt werden. Im Gegensatz zur Amnionmembrantransplantation, bei der das Transplantat für eine lange Zeit (zwischen Wochen und Monaten) auf dem Auge bleibt, löst sich die Membran bei der Verbandsapplikation in der Regel nach wenigen Tagen, spätestens aber nach 2 Wochen von der Augenoberfläche ab. Um eine Stabilisierung der Membran zu erreichen und ein vorzeitiges Ablösen zu verhindern, sollte die Membran mit einer Verbandskontaktlinse abgedeckt werden. Zweckmäûig ist auch der Gebrauch einer Illig-Schale oder eine temporäre Tarsorrhaphie. Die Limbustransplantation zur Rekonstruktion der Augenoberfläche Die Limbustransplantation beruht auf einer zellbiologischen Modellvorstellung, nach der die Stammzellen des Hornhautepithels im basalen Epithel des Limbus corneae lokalisiert sind. Diese von Schermer, Galvin und Sun 1986 formulierte Hypothese stellt einen Meilenstein in der Entwicklung der rekonstruktiven Chirurgie der Augenoberfläche dar (Schermer et al. 1986). Sie beruhte ursprünglich auf der Beobachtung, dass basale Limbusepithelzellen hinsichtlich ihrer Keratinexpression weniger stark differenziert sind als Hornhautepithelzellen. Der Fortschritt in der Zellbiologie hat in den letzten Jahren zu einer schrittweisen Bestätigung dieses Modells geführt, insbesondere durch die Entwicklung neuerer molekularbiologischer Marker für die Zelldifferenzierung. Auf der Basis des Stammzellmodells wurde zunächst eine zum damaligen Zeitpunkt neue Krankheitsentität beschrieben, die Limbusinsuffizienz. Das Krankheitsbild der Limbusinsuffizienz Das Krankheitsbild der Limbusinsuffizienz ist durch die Abwesenheit oder Fehlfunktion von epithelialen Stammzellen auf der Hornhautoberfläche charakterisiert. Durch den Verlust der Stammzellen kommt es zum Einwachsen von Bindehautepithel, welches in seinem vaskularisierten Zustand Becherzellen enthält. Somit ist das Vorhandensein von Becherzellen, welches entweder histologisch oder durch eine Impressionszytologie nachgewiesen werden kann, das entscheidende Kriterium für eine Limbusinsuffizienz. Kriterien für eine Limbusinsuffizienz: histologisch, Anwesenheit von Becherzellen im Hornhautepithel (PAS-Färbung), Abwesenheit von hornhautepitheltypischen Strukturproteinen (Keratin K3 und K12), biomikroskopisch, verzögerte Anfärbbarkeit mit Fluoreszein, unregelmäûiges, glanzloses Hornhautepithel,

8 Operative Therapie von Wundheilungsstörungen 109 Tabelle 11.2 Primäre Limbusinsuffizienz kongenitale Aniridie Erythrokeratodermie Typ Burns Keratitis bei multipler endokriner Insuffizienz ¾tiologie der Limbusinsuffizienz Sekundäre Limbusinsuffizienz Verätzungen (Laugen oder Säuren) Verbrennungen Kontaktlinsenkeratopathie wiederholte limbuschirurgische Eingriffe Stevens-Johnson- Syndrom narbenbildendes Pemphigoid mikrobielle Keratitis Bestrahlung Chemotherapie Hornhautneovaskularisation, subepitheliale Hornhauttrübung, stromale Hornhauttrübung. Klinisch wichtigstes Kriterium ist die verzögerte Anfärbbarkeit mit Fluoreszein. Dies ist dadurch bedingt, dass die Epithelzellen der Bindehaut einen schlechteren interzellulären Zusammenhalt haben als das Hornhautepithel und somit eine Permeabilität für Fluoreszeinmoleküle besteht. Wichtigstes histologisches Kriterium ist wie beschrieben das Vorhandensein von Becherzellen. Vor einer limbuschirurgischen Maûnahme sollte dieses durch Impressionszytologie oder Biopsie bestätigt werden. Die verschiedenen Krankheitsbilder, die mit einer Limbusinsuffizienz einhergehen, können hinsichtlich ihrer ¾tiologie, wie in Tab beschrieben, unterteilt werden. Vorgehen bei partieller Limbusinsuffizienz Für die Wahl eines chirurgischen Verfahrens bei Limbusinsuffizienz ist der Unterschied zwischen partieller und totaler Limbusinsuffizienz wichtig. Bei einer partiellen Limbusinsuffizienz kommt es durch einen in der Regel exogenen Faktor zum Beispiel durch eine Verätzung zu einer segmentalen Stammzellproblematik, die mit einer ebenso segmentalen Einwanderung von Bindehautgewebe verbunden ist. Ist die optische Achse dabei frei von pathologischen Veränderungen und hat der Patient keine Beschwerden, besteht keine Indikation zur chirurgischen Intervention. Häufig schreitet die partielle Limbusinsuffizienz jedoch fort und die konjunktivalisierten Areale vergröûern sich. Dua und Mitarbeiter haben für diese Patienten eine mechanische Entfernung des eingewachsenen Bindehautepithels vorgeschlagen (Dua u. Forrester 1987, 1990, Dua 1998). Dabei wird das pathologische Epithel mit einem Hockey-Messer hinter dem Limbus zurückgeschoben. Das pathophysiologische Konzept dieser Intervention ist, dass ein Limbusdefekt durch eine Repopulation des Limbus mit Stammzellen (oder einer ähnlichen Art von Progenitorzellen) heilt. Durch das operative Zurückdrängen des sektoriell einwachsenden Bindehautepithels werden die limbale Wundheilung und damit die Wiederherstellung der proliferativen Barriere gegen das Bindehautepithel ermöglicht. Autologe Limbustransplantation Insbesondere bei einseitigen Limbusinsuffizienzen kann stammzellhaltiges Limbusgewebe von einem gesunden Partnerauge übertragen werden. Diese Methode wurde zuerst 1989 von Kenyon und Tseng erstmalig beschrieben (Kenyon u. Tseng 1989). Sie hat gegenüber der Transplantation von Fremdgewebe den unschätzbaren Vorteil, dass keine immunologischen Transplantatreaktionen auftreten und somit auch keine immunsuppressive Therapie erforderlich ist. Bei der Operation wird am limbusinsuffizienten Auge eine Peritomie durchgeführt und dann der fibrovaskuläre Pannus entfernt. Vor Aufbringen des Transplantates kann die Hornhautoberfläche noch geglättet werden, um die optische Abbildungsqualität zu verbessern. Bei der Transplantatentnahme vom unverletzten Auge sollten nicht mehr als 50% des Limbus entnommen werden. Zweckmäûigerweise werden von der oberen und unteren Limbuszirkumferenz 2 Transplantate mit einer Ausdehnung von jeweils 3 Uhrzeiten gewonnen. Bei der Präparation der Transplantate soll zusätzlich zu den Stammzellen auch das direkt darunter liegende Stroma mit transplantiert werden, da die Funktion der Stammzellen im wesentlich von den Fibroblasten im Limbusstroma abhängig zu sein scheint (Alpek u. Foster 1999; Li u. Tseng 1995).

9 Oberflächenstörungen des Auges Seit der Erstbeschreibung dieser Methode sind mehr als ein dutzend Verlaufsbeobachtungen erschienen, wobei die Nachbeobachtungszeit zwischen wenigen Monaten und 5 Jahren schwankt. In Anbetracht der heterogenen Zusammensetzung des Patientengutes bezüglich des Ausmaûes des Stammzellschadens, der ¾tiologie der Limbusinsuffizienz sowie des Operationszeitpunktes wurden zusammenfassend gute bis exzellente Ergebnisse erzielt. Gute Voraussetzungen für einen Operationserfolg bilden weitgehend reizfreie Augen mit einem auf die Oberfläche begrenzten Schaden. Schlechter ist die Prognose bei stark entzündeten Augen, z.b. in der Frühphase nach Verätzung. Eine kritische Würdigung der meisten zur Thematik der autologen Limbustransplantation erschienen Arbeiten bietet eine Übersichtsarbeit (Kruse u. Reinhard 2001). Homologe Limbustransplantation Die homologe Limbustransplantation dient zur Rekonstruktion bei primärer Limbusinsuffizienz oder bei bilateralem sekundären Stammzellschaden. In den letzten 10Jahren wurden verschiedene chirurgische Verfahren vorgeschlagen, bei denen stammzellhaltiges Gewebe von einem oder mehreren Spendern auf das limbusinsuffiziente Auge übertragen wird. Einen guten Überblick über die Nomenklatur der wichtigsten Techniken geben Holland und Schwartz (Holland u. Schwarz 1996, 2000). Bei dem ursprünglich von Tsai und Tseng beschriebenen Verfahren zur homologen Limbustransplantation wird das Spendergewebe mithilfe von 2 Trepanen von einem ganzen Spenderbulbus gewonnen, wobei der kleinere Trepan den zentralen Rand in der peripheren Hornhaut des ringförmigen Transplantates und der gröûere Trepan den peripheren Rand in der Sklera kennzeichnet (Tsai u. Tseng 1994). Dieses Verfahren kann unter Verwendung eines intakten Spenderbulbus durchgeführt werden und hat den Nachteil, dass das zwischen den Trepanen gelegene und dann lamellär präparierte Transplantat nur einen Teil der Limbuszirkumferenz bedeckt. Um diesen relativen Mangel an Stammzellen auszugleichen, haben Holland und Schwartz die Verwendung von 2 Korneoskleralscheiben, die bei einer konventionellen Keratoplastik übrig bleiben, vorgeschlagen (Holland u. Schwarz 1996, 2000, Crosdale et al. 1999). Diese Methode wurde von den Autoren als keratolimbale Transplantation bezeichnet und stellt die wohl am häufigsten durchgeführte chirurgische Variante dar. Je nach Ausgangsbefund und Dicke des Wirtsgewebes können die Korneoskleralringe in ganzer Dicke aufgenäht oder horizontal geteilt werden. Dieses Verfahren eignet sich auch für die Verwendung HLA-typisierter Transplantate, insbesondere wenn simultan eine perforierende Keratoplastik und eine Limbustransplantation durchgeführt werden muss. Ebenso wie zur autologen Limbustransplantation gibt es auch zur homologen Limbustransplantation inzwischen eine Menge von sehr heterogenen Studien (Kruse u. Reinhard 2001). Ihnen ist gemein, dass untypisierte Transplantate die Notwendigkeit zur systemischen Immunsuppression mit sich bringen. Diese kann mit Cyclosporin, Mycophenolatmophetil, FK506 oder anderen Substanzen durchgeführt werden. Bemerkenswert ist eine sehr hohe Rate von z. T. ernsthaften Nebenwirkungen, die das Grundproblem der Limbustransplantation ausmacht. Es muss im jeweiligen Fall ganz individuell entschieden und klar abgewogen werden, ob die Chance einer Sehverbesserung das Risiko einer systemischen Nebenwirkung durch die unter Umständen jahrelang notwendige Immunsuppression aufwiegt. Bei erfolgreicher Immunsuppression sind die Ergebnisse der homologen Limbustransplantation sehr heterogen. Eine Übersicht findet sich wiederum bei Kruse und Reinhard (Kruse u. Reinhard 2001). Die Erfolgsergebnisse schwanken zwischen den erstaunlich guten japanischen Ergebnissen mit mehr als 50% Transplantatüberlebensrate und den ernüchternden europäischen Ergebnissen mit z. T. unter 20% Transplantatüberlebensrate. Dabei ist die Prognose bei jahrelang zurückliegender, relativ ruhiger Verätzung erheblich besser als beispielsweise bei einem aktiven Stevens-Johnson-Syndrom. Als Grundregel kann dabei gelten, dass, je aktiver der Entzündungszustand und je schwieriger der Patient vor Operation medikamentös zu führen ist, desto ungünstiger ist auch das Ergebnis nach Limbustransplantation. Ex-vivo-Expansion kornealer Stammzellen Die oben skizzierten Probleme mit der homologen Limbustransplantation lassen den Wunsch nach dem Transfer isolierter Stammzellen entstehen. War ein dementsprechendes Verfahren noch vor

10 Operative Therapie von Wundheilungsstörungen 111 Abb.11.5 Fibrinmatrix als Träger für die Stammzellexpansion. 10Jahren eine Fiktion, so ist es mittlerweile Wirklichkeit und wird im klinischen Alltag eingesetzt. Grundlage dieser Entwicklung waren signifikante Fortschritte im Verständnis der Stammzellbiologie und die Applikation moderner zellbiologischer Verfahren im Rahmen des Tissue-Engineering. Die erste klinische Transplantation kornealer Stammzellen wurde von Pellegrini und Mitarbeitern beschrieben (Pellegrini et al. 1997). Die entsprechende Technik beruht auf einer Modellvorstellung, nach der der undifferenzierte Charakter von Stammzellen durch eine Parallelkultur mit embryonalen Fibroblasten, den sog. 3T3-Zellen gewährleistet werden kann. Demzufolge wurde zunächst eine ca. 1 ± 2 mm 2 groûe limbale Biopsie von einem gesunden Auge entnommen. Die Limbusepithelzellen wurden dann mittels Enzymbehandlung isoliert und in einer gemeinsamen Zellkultur mit 3T3-Fibroblasten wachsen gelassen. Am Ende der Kultur standen genügend Limbusepithelzellen für die Transplantation auf die Augenoberfläche zur Verfügung. Ein technisches Problem bei der Limbustransplantation stellt ein geeignetes Substrat dar, welches einerseits das Wachstum der Zellen in der Kultur ermöglicht, andererseits chirurgisch manipulierbar ist, und schlieûlich nach der Transplantation rückstandslos aufgelöst wird. Pellegrini und Mitarbeiter haben als Substrat Fibronektin gewählt, welches als Trägermaterial für die Stammzellkultur benutzt wird (Abb. 11.5). Die klinische Anwendung dieser Stammzellexpansionskulturen mithilfe von 3T3-Zellen auf Fibronektinmembran ist mit einer Beobachtungszeit von 2 Jahren bisher sehr Erfolg versprechend. Die zweite gegenwärtig evaluierte Gruppe von Transplantationsverfahren zur Ex-vivo-Expansion limbaler Stammzellen ist das von Tseng und Mitarbeitern beschriebene Verfahren unter Verwendung von Amnionmembran (Koizumi et al. 2000, 2001, Schwalb et al. 2000, Tsai et al. 2000). Dabei werden ebenfalls epitheliale Stammzellen im Rahmen einer Limbusbiopsie gewonnen. Diese kann dann entweder direkt auf die Amnionmembran verbracht werden, von wo aus die Zellen in einem mit Zellkulturmedium bedeckten Schälchen auswachsen oder die Zellen können nach enzymatischer Dissoziation auf die Amnionmembran ausgesät werden. Beiden Verfahren liegt die Hypothese zugrunde, dass die Amnionmembran ebenfalls den undifferenzierten Charakter der Stammzellen in der Kultur und nach Transplantation auf die Augenoberfläche erhalten kann. Meller und Kruse haben eine detaillierte Übersicht der zugrunde liegenden Arbeitshypothesen und der Durchführung dieser Technik zusammengestellt (Meller u. Kruse 2001). Eigene erste Ergebnisse zeigen, dass die Ex-vivo- Expansion kornealer Stammzellen für die Rekonstruktion von Augenoberflächenerkrankungen im Rahmen der Limbusinsuffizienz sehr gut geeignet ist. Diese Methodik bietet in Zukunft die Perspektive, dass transplantierte Zellen während der Kultur genetisch modifiziert und möglicherweise hinsichtlich ihrer immunologischen Charakteristika verändert werden können. Dementsprechend könnte die Ex-vivo-Expansion kornealer Stammzellen die bisherigen Probleme der homologen Limbustransplantation, die durch die Immunsuppression entstehen, umgehen. Fazit Wundheilungsstörungen der Augenoberfläche gehören zu den gröûten therapeutischen Herausforderungen in der Augenheilkunde. Bei der Beurteilung eines Patienten muss zunächst der Benetzungsstatus und die Lidfunktion analysiert werden und je nach Situation eine Tränensubstitution bzw. eine Lidkorrektur durchgeführt werden. Konservative Optionen beinhalten die Anwendung von Tränenersatzmitteln, insbesondere von Präparationen, die Hyaluron- und Pantothensäure enthalten, sowie die Applikation von aus Patientenserum gewonnenen

11 Oberflächenstörungen des Auges Tropfen. Eine interessante Perspektive bietet die Applikation rekombinanter Wachstumsfaktoren. Bei den operativen Maûnahmen ist eine Tarsorrhaphie zur Behandlung von Wundheilungsstörungen häufig eine sehr erfolgreiche Maûnahme. Je nach Ursache der Wundheilungsstörung kann dann eine Amnionmembrantransplantation entweder im Sinne einer Basalmembrantransplantation oder als Verband durchgeführt werden. Die wenigen Patienten mit einer Limbusinsuffizienz stellen eine besondere Herausforderung dar. Hier kann bei einer segmentalen Störung die sequentielle Keratektomie nach Dua angewandt werden. Bei einseitiger kompletter Limbusinsuffizienz bietet die autologe Limbustransplantation vom unverletzten Partnerauge eine Möglichkeit zur funktionellen und visuellen Rehabilitation. Die verschiedenen Verfahren der homologen Limbustransplantation haben den Nachteil, dass die Patienten immunsupprimiert werden müssen, was mit Nebenwirkungen einhergeht. Die verschiedenen Verfahren der homologen Limbustransplantation sind jedoch häufig die einzige Möglichkeit, insbesondere bei beidseitig erworbenen Zuständen, diese Funktion zu verbessern. Eine Methode, die momentan in die Klinik eingeführt wird, ist die Ex-vivo-Expansion kornealer Stammzellen, mit der möglicherweise einige der Nachteile der Gewebetransplantation ausgeglichen werden können. Die Weiterentwicklung zellbiologischer Methoden und des Tissue-Engineering lassen in der Zukunft eine Weiterentwicklung der Verfahren zur Therapie von Wundheilungsstörungen erwarten. Literatur Alpek FK, Foster CS. Limbal stem-cell transplantation. Int Ophthalmol Clin. 1999; 39: 71±82. Crosdale CR, Schwartz GS, Malling JV, Holland EJ. Keratolimbal allograft: recommendation for tissue procurement and preparation by eye banks, and standard technique. Cornea. 1999; 18: 52±58. Daniele S, Gilbard JP, Schepens CL. Treatment of persistent epithelial defects in neurotrophic keratitis with epidermal growth factor: a preliminary open study. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1992; 230: 314± 317. Debbasch C, de Saint Jean M, Pisella P et al. Quaternary ammonium cytotoxicity in a human conjunctival cell line. J Fr Ophthalmol. 1999; 22: 950±958. De Rötth A. Plastic repair of conjunctival defects with fetal membrane. Arch Ophthalmol. 1940; 23: 522±525. Doughty MJ. Effect of the use of artificial tears on the size of squamous cells of the rabbit corneal epithelium evaluated by scanning electron microscopy. Optom Vis Sci. 1992; 69: 451±457. Dua HS, Forrester JV. Clinical patterns of corneal epithelial wound healing. Am J Ophthalmol. 1987; 104: 481±489. Dua HS, Forrester JV. The corneoscleral limbus in human corneal epithelial wound healing. Am J Ophthalmol. 1990; 110: 646 ±656. Dua HS. The conjunctiva in corneal epithelial wound healing. Br J Ophthalmol. 1998; 82: 1407± Ferreira de Souza S, Seitz B, Kruse FE, Naumann GOH. Autologes Serum bei sonst therapieresistenten Hornhautepitheldefekten ± Prospektive Studie an den ersten 70Augen. Klin Mbl Augenheilk. 2001; 218: 720± 726. Fox RI, Chan R, Michelson JB, Belmont JB, Michelson PE. Beneficial effect of artificial tears made with autologous serum in patients with keratoconjunctivitis sicca. Arthritis Rheum. 1984; 27 (4): 459±461. Haselmann G, Pulfrick K, Haselmann H. Zur Behandlung von Epithelschäden der Kornea. Ophthalmologica. 1952; 123: 357±364. Herminghaus P, Gerling G, Hartwig D, Wedel T, Dibbelt L. Epitheliotrophe Kapzität von Serum-und Plasma- Augentropfen. Einfluû der Zentrifugation. Der Ophthalmologe. 2004; 101: 998±1005. Holland EJ, Schwarz GS. The evolution of epithelial transplantation for severe ocular surface disease and a proposed classification system. Cornea. 1996; 15: 549 ±556. Holland EJ, Schwartz GS. Changing concepts in the management of severe ocular surface disease over twenty-five years. Cornea. 2000; 19: 688±698. Kenyon KR, Tseng SCG. Limbal autograft transplantation for ocular surface disorders. Ophthalmology. 1989; 96: 709± 722. Kim JC, Tseng SCG. Transplantation of preserved human amniotic membrane for surface reconstruction in severely damaged rabbit corneas. Cornea. 1995; 14: 473± 484. Kitazwa T, Kinoshita S, Fukita K et al. The mechanism of accelerated corneal epithelial healing by human epidermal growth factor. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1990; 31: 1773 ±1778. Koizumi N, Inatomi T, Quantock AJ, Fullwood NJ, Dota A, Kinoshita S. Amniotic membrane as a substrate for cultivating limbal corneal epithelial cells for autologous transplantation in rabbits. Cornea. 2000; 19: 65±71. Koizumi N, Inatomi T, Suzuki T, Sotozono C, Kinoshita S. Cultivated corneal epithelial transplantation for ocular surface reconstruction in acute phase of Stevens- Johnson syndrome. Arch Ophthalmol. 2001; 119: 298±300.

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