Die Stammzellen des Hornhautepithels befinden sich im Limbus, der Grenze zwischen Hornhaut und Bindehaut. Die Palisaden des Vogt (POV) des Limbus dienen als Nische (Mikroumgebung) für die Stammzellen und erhalten die Homöostase des Hornhautepithels.
Wenn diese Limbusstammzellen weitgehend geschädigt werden, kommt es zu einer Limbusstammzellinsuffizienz (LSCD). Bei LSCD ist die Regeneration des Hornhautepithels unmöglich, und das Bindehautepithel dringt in die Hornhautoberfläche ein (Konjunktivalisierung) 4). Infolgedessen schreiten Hornhauttrübung, oberflächliche Neovaskularisation und Sehbehinderung fort.
Die herkömmliche Hornhauttransplantation ist bei LSCD unwirksam, da die Oberfläche des Transplantats erneut konjunktivalisiert und versagt 3). Daher ist eine Rekonstruktion der Augenoberfläche erforderlich, um normale Hornhautepithel-Stammzellen zu ersetzen und die Augenoberfläche zu stabilisieren.
Das Ziel der Rekonstruktion ist nicht die Wiederherstellung des Sehvermögens, sondern die Stabilisierung der Augenoberfläche. Wenn eine Trübung des Hornhautstromas bestehen bleibt, werden nach Stabilisierung der Augenoberfläche in zwei Schritten eine perforierende Keratoplastik (PKP) oder eine tiefe lamelläre Keratoplastik (DALK) durchgeführt.
Patienten, bei denen die Stammzellen des Hornhautlimbus weitgehend geschädigt sind und das Bindehautepithel auf die Hornhaut eingewachsen ist, kommen in Frage. Typische Ursachen sind chemische Verätzungen, Stevens-Johnson-Syndrom, okuläres Pemphigoid und Aniridie. In leichten Fällen, bei denen die Bindehautinvasion auf die Peripherie beschränkt ist, wird zunächst eine Beobachtung durchgeführt.
Der Schweregrad der LSCD wird nach der internationalen Klassifikation von Deng 1) in die folgenden drei Stadien eingeteilt.
| Klassifikation | Ausmaß der Konjunktivalisierung | Zentrale Hornhaut |
|---|---|---|
| Stadium I | Weniger als 50 % des Limbus | Nicht invasiv |
| Stadium II | 50 % oder mehr des Limbus | Nicht invasiv |
| Stadium III | Zirkumferenziell | Zentrale Invasion |
Die wichtigsten klinischen Befunde sind:
Die Ursachen der LSCD sind vielfältig, aber chemische Verätzungen sind am häufigsten. In einer systematischen Übersicht über autologe Limbustransplantationen waren 88 % der betroffenen Augen chemisch verätzt3).
Die Hauptursachen sind im Folgenden aufgeführt.
Dies ist die grundlegendste Diagnosemethode. Beurteilt werden das Verschwinden der POV, das Ausmaß der Konjunktivalisierung und der Grad der oberflächlichen Neovaskularisation. Normalerweise ist die POV am oberen und unteren Limbus gut zu beobachten, kann jedoch bei Kindern unter 10 Jahren und Erwachsenen über 70 Jahren schwer zu erkennen sein.
Visualisiert das Ausmaß des Hornhautepitheldefekts. Konjunktivalisierte Bereiche zeigen ein punktuelles Färbemuster.
Entnahme von Zellen der Hornhautoberfläche zur Immunfärbung. Das Verschwinden der Hornhautepithelmarker Zytokeratin 3 (CK3)/CK12 und die Expression der Bindehautepithelmarker CK13/MUC5AC sind für die definitive Diagnose der LSCD nützlich1).
Ermöglicht die nicht-invasive Beurteilung der Dicke und struktureller Veränderungen des Hornhautepithels. Konjunktivalisierte Bereiche zeigen ein anderes Reflexionsmuster als normales Hornhautepithel.
Ermöglicht die Beobachtung von POV-Strukturen und der Morphologie von Basalzellen auf zellulärer Ebene. Auch zur Unterscheidung von Hornhaut- und Bindehautepithel nützlich, aber das Gerät ist nur in begrenzten Einrichtungen verfügbar.
Die Wahl der Behandlung unterscheidet sich erheblich, je nachdem, ob es sich um eine einseitige oder beidseitige Erkrankung handelt. Bei einseitiger LSCD kann autologes Gewebe vom Limbus des gesunden Auges entnommen werden, bei beidseitiger LSCD ist jedoch kein autologes Limbusgewebe verfügbar, sodass alternative Zellquellen wie orales Schleimhautepithel verwendet werden.
CLAu (konjunktivales Limbus-Autotransplantat)
Indikation: Einseitige LSCD
Methode: Entnahme von 2–4 Stunden Gewebe aus dem Limbuskonjunktiva des gesunden Auges und Transplantation auf den Limbus des erkrankten Auges
Vorteile: Einzeitiger Eingriff, keine Kultivierungseinrichtung erforderlich
SLET (Simplified Limbal Epithelial Transplantation)
Indikation : Einseitige LSCD
Methode : Entnahme eines kleinen Limbusgewebestücks vom gesunden Auge, das auf einer Amnionmembran verteilt und transplantiert wird
Vorteile : Geringe Entnahmemenge, geringe Belastung für das gesunde Auge
CLET (Cultivated Limbal Epithelial Transplantation)
Indikation : Einseitig (geringe Entnahme) oder Allotransplantation von einem Lebendspender
Methode : Ex-vivo-Kultur von Limbusepithelzellen und Transplantation als Zellblatt
Vorteile : Herstellung großflächiger Zellblätter aus winzigem Gewebe möglich
COMET (Cultivated Oral Mucosal Epithelial Transplantation)
Indikation : Beidseitige LSCD
Methode : Kultur der Mundschleimhaut-Epithelzellen des Patienten und Transplantation als Zellblatt
Vorteile : Autologe Transplantation, daher geringe Abstoßungsrate, auch bei beidseitigen Fällen anwendbar
In einer systematischen Übersichtsarbeit von Shanbhag et al.3) werden die drei Verfahren der autologen Limbusstammzelltransplantation wie folgt verglichen.
| Operationsverfahren | Anatomische Erfolgsrate | Funktionelle Erfolgsrate |
|---|---|---|
| CLAu | 69 % | 60 % |
| SLET | 78 % | 69 % |
| CLET | 61 % | 52 % |
Analyse von 22 Fallserien mit CLAu (1023 Augen), 4 Studien mit SLET (253 Augen), 8 Studien mit CLET (581 Augen). 88 % der CLAu-Fälle und über 90 % der CLET/SLET-Fälle waren chemische Verätzungen. SLET und CLAu zeigten eine signifikant höhere anatomische Erfolgsrate als CLET. 3)
Mazumdar et al. berichteten über einen Fall von einseitigem LSCD nach alkalischer Verätzung, der in einem einzeitigen Eingriff mit SLET und Bindehaut-Autotransplantat behandelt wurde. 2)
24-jähriger Mann, Stadium III LSCD nach alkalischer Verätzung. Die Hornhautepithelisierung war am 24. postoperativen Tag abgeschlossen, und die bestkorrigierte Sehschärfe (BCVA) von 6/12p wurde nach 24 Monaten Nachbeobachtung erreicht. Der Vorteil der gleichzeitigen Reparatur des Bindehautdefekts und der Limbusrekonstruktion in einem einzeitigen Eingriff wurde gezeigt. 2)
Wenn nach der Rekonstruktion der Augenoberfläche eine Trübung des Hornhautstromas verbleibt, wird eine perforierende Keratoplastik oder DALK hinzugefügt. DALK ist zur Vermeidung einer endothelialen Abstoßung vorzuziehen. Eine langfristige Gabe von Immunsuppressiva (Ciclosporin, Tacrolimus) kann erforderlich sein.
Bei einseitigen Fällen können aus dem Limbus des gesunden Gegenauges Hornhautepithel-Stammzellen entnommen werden. Bei beidseitigen Fällen ist der Limbus beider Augen geschädigt, sodass keine Hornhautepithel-Stammzellen entnommen werden können. Daher wird eine kultivierte Transplantation mit alternativen Zellquellen wie Mundschleimhautepithel (COMET) gewählt.
Das Hauptziel der Rekonstruktion der Augenoberfläche ist deren Stabilisierung und garantiert keine direkte Wiederherstellung des Sehvermögens. Bei Trübungen des Hornhautstromas ist eine zweistufige Behandlung mit einer Hornhauttransplantation nach der Rekonstruktion erforderlich. Die Verbesserung des Sehvermögens kann mehrere Monate bis über ein Jahr dauern.
Die Hornhautepithel-Stammzellen befinden sich in den POV der Basalschicht des Limbus. Die POV bestehen aus papillären Vorsprüngen des Stromas mit reichhaltiger Gefäß- und Nervenversorgung. Diese Mikroumgebung (Nische) reguliert die Selbsterneuerung und Differenzierung der Stammzellen.
Stammzellen erneuern sich durch asymmetrische Teilung und produzieren gleichzeitig transit amplifying cells (TAC). Die TAC wandern zur Mitte der Hornhaut, teilen und differenzieren sich und werden schließlich zu Hornhautepithelzellen, die von der Oberfläche abgestoßen werden.
Wenn die limbalen Stammzellen geschädigt werden, kommt es zu einer Kaskade folgender Ereignisse.
Die konjunktivalisierte Hornhautoberfläche hat eine verminderte Barrierefunktion, was zu wiederkehrenden persistierenden Epitheldefekten führt. Anhaltende Entzündung kann auch zu Stromaeinschmelzung oder Perforation führen.
Bei COMET (kultivierte orale Mukosa-Epitheltransplantation) ist die temperaturresponsive Kulturplatte die Kerntechnologie1). Die Beschichtung der Kulturplattenoberfläche mit Poly(N-Isopropylacrylamid) ist bei 37°C hydrophob und wird bei Temperatursenkung hydrophil. Dadurch kann das Zellblatt ohne Enzymbehandlung von der Platte abgelöst werden, was eine Transplantation unter Erhalt der Zell-Zell-Kontakte und der Matrix ermöglicht1).
Im COMET-Fall von PMC10219018 wurden das transplantierte Blatt und die Gewebe immunhistochemisch bewertet1).
In Japan wurde im Juni 2021 das weltweit erste COMET-Produkt Ocural® in die Krankenversicherung aufgenommen 1). Ocural® ist für bilaterale LSCD ohne Symblepharon (Lid-Augapfel-Verwachsung) indiziert. Bei Fällen mit Symblepharon wird Sakracy® gewählt 1).
Toshida et al. berichteten über die ersten Ergebnisse von zwei Ocural®-Fällen. Fall 1 war ein 79-jähriger Mann (bilaterale LSCD Stadium III), Fall 2 ebenfalls bilaterale LSCD, und in beiden Fällen wurde die Einheilung bestätigt. In den transplantierten Blättern wurde die Expression von p63, p75NTR und Ki-67 nachgewiesen, was auf die Erhaltung der Stammzelleigenschaften und Proliferationsfähigkeit hinweist. 1)
Für einseitige LSCD kann Nepic® (kultiviertes autologes Limbusepithelzellblatt) verwendet werden 1).
In Europa wurde Holoclar® als erstes EU-Arzneimittel für die Transplantation kultivierter autologer Limbusepithelzellen zugelassen 1). Es ist ein Pionier der regenerativen Medizin in der LSCD-Behandlung und verfolgt einen anderen Ansatz als das japanische Ocural® (Limbusepithel- vs. Mundschleimhautepithel-Ursprung).
Im Bericht von Mazumdar et al. wurde durch die gleichzeitige Durchführung von SLET und konjunktivaler Autotransplantation (CAG) in einem Schritt die Reparatur des Bindehautdefekts und die Limbusrekonstruktion gleichzeitig erreicht. Die vollständige Epithelisierung erfolgte am 24. postoperativen Tag, und der bestkorrigierte Visus verbesserte sich nach 24 Monaten auf 6/12p. 2)
Beim konventionellen SLET wurde der Bindehautdefekt als exponierte Sklera belassen oder mit Amnion bedeckt, aber die gleichzeitige Durchführung von CAG könnte eine frühe Bindehautbedeckung und eine stabile Augenoberfläche ermöglichen 2).
In einer systematischen Übersichtsarbeit von Shanbhag et al. (1857 Augen) betrug die anatomische Erfolgsrate der autologen Limbustransplantation insgesamt 69 % und die funktionelle Erfolgsrate 61 %. Nach Verfahren zeigten SLET und CLAu signifikant bessere Ergebnisse als CLET. Allerdings gab es signifikante Unterschiede in der Studienqualität und Stichprobengröße zwischen den Gruppen, was eine vorsichtige Interpretation erfordert. 3)
Zukünftig sind randomisierte kontrollierte Studien und die Sammlung von Langzeitergebnissen erforderlich. Zelltherapien der nächsten Generation, wie aus iPS-Zellen gewonnene Hornhautepithelzellblätter, befinden sich ebenfalls in der Forschungsphase.
Kultivierte Mundschleimhautepithelzellblätter (CAOMECS) wurden 2004 beschrieben und ihre Wirksamkeit als autologes Transplantat für bilaterale LSCD wurde bestätigt. Bei der Langzeitbeobachtung wurde jedoch in einigen Fällen eine erneute Trübung durch Gefäßeinsprossung von der Hornhautperipherie festgestellt. Der Unterschied in der Beschaffenheit zwischen Hornhautepithel und Mundschleimhautepithel wird als Ursache vermutet, und die Verwendung von Hornhautepithelzellen selbst wird für eine kurative Behandlung als wünschenswerter angesehen.
Die Forschung zur Hornhautregeneration unter Verwendung anderer Zellquellen als limbalen Stammzellen schreitet voran.
Auch im Hornhautstroma wurde das Vorhandensein von Vorläuferzellen nachgewiesen, und die Forschung zum Hornhautendothel als neue Behandlungsmethode für bullöse Keratopathie und andere Erkrankungen schreitet voran.
Ja, im Jahr 2021 wurde das COMET-Produkt Ocural® in die Krankenversicherung aufgenommen. Die Anwendung ist jedoch nur in Einrichtungen möglich, die einen Augenarzt haben, der Mitglied der Japanischen Hornhautgesellschaft und der Japanischen Hornhauttransplantationsgesellschaft ist und eine entsprechende Schulung absolviert hat. Die Indikation ist ein mittelschwerer bis schwerer Limbusstammzellmangel.
