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Universitäts-Augenklinik
Geschäftsführender Ärztl. Direktor
Prof. Dr. med. Th. Reinhard

Mitteilungen aus der Klinik
Bericht über den 237. Freiburger Augenärzteabend am 25.07.2008

Neue Methoden der zellbiologischen Grundlagenforschung in der Augenheilkunde

G. Schlunck, Universitäts-Augenklinik Würzburg

Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Entwicklung und Funktion von Organen und Geweben. Ein zunehmendes Verständnis dieser Faktoren und ihrer Wirkungen eröffnet neue Möglichkeiten zum Nachweis und zur Behandlung von Erkrankungen. Gegenwärtig konzentriert sich die Forschung besonders auf die Einflüsse von genetischen Veränderungen und von Wachstumsfaktoren. Aus diesen Untersuchungen sind erfolgreiche Behandlungsstrategien, wie die Anwendung von VEGF-Inhibitoren bei neovaskulären Erkrankungen, oder pathophysiologische Erkenntnisse wie die Bedeutung des Complement-Faktors H bei AMD hervorgegangen. Zugleich aber zeigt sich, dass weitere, bislang wenig untersuchte Faktoren für biologische Funktionen bestimmend sind.

Biomechanische Reize üben einen grossen Einfluss auf Zellen aus und prägen deren Form und Differenzierung. Die Entwicklung mesenchymaler Stammzellen zu Knorpel-, Muskel- oder Nervenzellen kann z.B. allein durch die Elastizität der Zellumgebung gesteuert werden (Discher et al. 2006). Es wird auch deutlich, dass Zellen durch strukturelle Informationen aus der Gewebsgrundsubstanz (extrazellulärer Matrix) geprägt werden, was für die Verwirklichung neuer Konzepte der regenerativen Medizin von grosser Bedeutung ist. Zahlreiche Erkrankungen gehen mit strukturellen Veränderungen der extrazellulären Matrix einher, weshalb selbst ein Ersatz "kranker" Zellen durch regenerativ erzeugtes "gesundes" Zellmaterial z.B. aus Stammzellen scheitern kann, wenn die Strukturstörung der extrazellulären Matrix nicht gleichzeitig behoben wird.

Biomechanische Faktoren am Auge spielen eine wichtige Rolle. So konnten wir zeigen, dass Trabekelmaschenwerkszellen deutlich auf Veränderungen der Gewebsrigidität reagieren und das Muster der Proteinexpression und die Gestalt des Zellskeletts von biomechanischen Einflüssen bestimmt werden (Schlunck et al. 2008). Damit könnten Änderungen der Gewebsrigidität auch bei Glaukomerkrankungen von Bedeutung sein.

Auch bei der Regeneration der Hornhautoberfläche kommt dem Zusammenspiel von Zellen und extrazellulärer Matrix eine wichtige Rolle zu. Hornhautepithelzellen bilden spezialisierte Haftstrukturen (Podosomen) aus, die zugleich Orte der Matrix-Verdauung sind und so eine eng umschriebene Umgestaltung der Zellumgebung und des Zellskeletts möglich machen.

Untersuchung biomechanischer Faktoren. Die genannten Phänomene können durch die Entwicklung neuer Zellkulturverfahren mit Substraten gewebsähnlicher Elastizität und durch spezielle Mikroskopiertechniken wie der Total Internal Reflection Microscopy (TIRFM) neuerdings erforscht werden. Damit kann es künftig gelingen, genetische, biochemische und biomechanische Einflüsse gemeinsam zu untersuchen und ein umfassenderes Verständnis pathophysiologischer Zusammenhänge zu erreichen.

Literatur:

Engler, A.J., S. Sen, H.L. Sweeney, and D.E. Discher. 2006. Matrix elasticity directs stem cell lineage specification. Cell. 126:677-89.
Schlunck, G., H. Han, T. Wecker, D. Kampik, T. Meyer-Ter-Vehn, and F. Grehn. 2008. Substrate rigidity modulates cell matrix interactions and protein expression in human trabecular meshwork cells. Invest Ophthalmol Vis Sci. 49:262-9.

Einsatzmöglichkeiten des Femtosekundenlasers in der Hornhautchirurgie

P. Maier

Technik des Femtosekundenlasers. Der Femtosekundenlaser hat eine Wellenlänge von 1053nm und funktioniert nach dem Prinzip der Photodisruption. Durch die sehr kurze Pulszeit von wenigen hundert Femtosekunden (10-15 Sekunden) kommt es jedoch zu keinerlei „Kollateralschäden“ im umgebenden Gewebe. Nach Applanation der Hornhaut kann der Fokus des Lasers in jeder beliebigen Tiefe der Hornhaut platziert werden. Hierbei entsteht zunächst ein Mikroplasma, das zu einer Kavitationsblase aus Kohlendoxid, Stickstoff und Wasser wird. Diese Blase hat einen Durchmesser von etwa 1µm und drängt bei ihrer Entstehung die Hornhautlamellen auseinander. Indem eine solche Blase an die andere gesetzt wird, wobei sich die Blasen eben gerade eben überlappen, entsteht ein durchgängiger Schnitt in der Hornhaut. Dieser kann gerade oder schräg in allen Ebenen der Hornhaut erzeugt werden. Allerdings können nur verhältnismäßig klare Hornhäute mit dem Femtosekundenlaser geschnitten werden, so dass diese Technik nicht bei peripher vernarbten Hornhäuten oder für Re-Keratoplastiken eingesetzt werden kann.

Refraktive Chirurgie

Femto-Lasik. Bei der sogenannten Femto-Lasik wird der Femtosekundenlaser für den Schnitt des kornealen Flaps eingesetzt und ersetzt so das bisher verwendete Mikrokeratom. Hierbei können zum einen etwas dünnere Flaps geschnitten werden und zum anderen ist auch die Flapdicke im Vergleich zum Mikrokeratom konstanter. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Flapkante mit einem Schnittwinkel versehen werden kann, so dass die Flap-Readaptation einfacher und präziser gelingt. Das Anheben des Flaps kann auf Grund der Schnitttechnik des Femtosekundenlasers, wo kleine Gewebebrücken bestehen bleiben können, etwas schwieriger sein. Auch klagen vereinzelt Patienten über eine erhöhte Blendempfindlichkeit nach Femto-Lasik, die so genannte „Transient light sensitivity“, deren Ursache noch nicht endgültig geklärt ist.

Femtosecond Lenticular Extraction (FLeX). Die auch „All-Femto-Lasik“ genannte Methode zur laserchirurgischen Refraktionskorrektur befindet sich noch im experimentellen Anfangsstadium. Hierbei wird nach dem Flap-Schnitt eine stromaler Lentikel unterhalb des Flaps ebenfalls mit dem Femtosekundenlaser ausgeschnitten und nach dem Flaplift einfach mit einer Pinzette entfernt werden. Ob diese Methode ähnliche Ergebnisse wie die klassische Lasik liefern kann, muss durch klinische Studien bestätigt werden.

Intrakorneale Ringsegmente. Die Tunnel für intrakorneale Ringsegmente, die möglicherweise zur Behandlung des frühen Keratokonus eingesetzt werden können, wurden bisher manuell mit speziellen Messern präpariert, was eine genaue Vorhersage der Schnitttiefe schwierig machte. Diese Tunnel können mit dem Femtosekundenlaser sehr exakt geschnitten werden, so dass die Resultate dieser Technik hierdurch besser berechenbar werden könnten. Für den Einsatz der intrakornealen Ringsegmente generell gibt es bisher jedoch nur unbefriedigende Studiendaten, so dass auch hier in Zukunft die Ergebnisse weiterer klinischer Studien abgewartet werden müssen.

Lamelläre Keratoplastik

Anteriore lamelläre Keratoplastik. Die Tiefe der transplantierten anteriore Hornhautlamelle kann zwar mit dem Femtosekundenlaser sehr exakt bei Patient und Spender berechnet und geschnitten werden, allerdings ist das bei dieser Technik entstehende Interface stets visuslimitierend, so dass die perforierende Keratoplastik auch der femtosekundenlasergesteuerten anterioren lamellären Keratoplastik in der Regel vorzuziehen ist. Die tiefe anteriore lamelläre Keratoplastik (DALK), bei der am Patienten bis auf die Deszemetmembran präpariert werden muss, um ein Interfaceproblem zu vermeiden, kann auf Grund der Schnitttechnik nicht mit dem Femtosekundenlaser durchgeführt werden.

Deszemet Stripping automatisierte endotheliale Keratoplastik (DSAEK). Bei dieser Variante der posterioren lamellären Keratoplastik wird am Patienten zunächst die Deszemetmembran entfernt. Anschließend wird ein Spenderscheibchen, das aus einer 100-200µm dicken Stromalamelle mit Deszemet und Endothel besteht, in die Vorderkammer implantiert und durch eine Luftfüllung der Vorderkammer am Wirtsstroma fixiert. Diese Operation eignet sich für pseudophake Patienten mit einer Fuchsschen Endotheldystrophie bzw. einer bullösen Keratopathie. Vorteile im Vergleich zur perforierenden Keratoplastik sind möglicherweise eine kürzere Operationsdauer in Retrobulbäranästhesie, das Bestehenbleiben der präoperativen Refraktion, da keine Naht notwendig ist, sowie eine potentiell schnellere visuelle Rehabilitation. Die Präparation des Spenderscheibchens kann zum einen mit einem Mikrokeratom zum anderen aber auch mit dem Femtosekundenlaser durchgeführt werden. Die ersten publizierten klinischen Ergebnisse scheinen vielversprechend, allerdings sind auch für diese Operation weitere klinische Studien wichtig, um ihre Wertigkeit im Vergleich zur perforierenden Keratoplastik besser einschätzen zu können. Auch hier muss der Einsatz des Femtosekundenlasers gegenüber dem Mikrokeratom kritisch geprüft werden.

Perforierende Keratoplastik

Trepanationsprofile. Da die Hornhautschnitte mit dem Femtosekundenlaser in allen Richtungen durchgeführt werden können, liegt es nahe, bei der perforierenden Keratoplastik nicht nur gerade senkrecht durch die Hornhaut zu schneiden, sondern den Schnittrand mit einem Profil zu versehen. Hierbei wurden bisher vorwiegend drei verschiedene Profile klinisch eingesetzt. Beim sog. Mushroom-Profil ist der innere Trepanationsdurchmesser kleiner als der äußere, beim sog. Top-Hat-Profil ist es umgekehrt, d.h. hier ist der äußere Trepanationsdurchmesser kleiner als der innere. Und beim sog. Zick-zack-Profil wechseln sich kleinere und größere Durchmesser ab (siehe Abblidung 1). Alle Profile weisen im Vergleich zur konventionellen perforierenden Keratoplastik ein deutlich größere Wundfläche auf, was zu einem rascheren und besseren Einheilen der Transplantate führen könnte. Dies wiederum könnte eine frühere Fadenentfernung als bisher erlauben.

Beim Mushroom-Profil wird auf Grund des kleineren Innendurchmessers verhältnismäßig wenig Endothel jedoch umgekehrt mehr Stroma transplantiert. Dies führte zu der Theorie, dass sich dieses Profil vor allem für Patienten mit Keratokonus eignet, da auf Grund des kleinen Innendurchmessers mehr des bei diesen Patienten an sich gesunden Endothels geschont werden kann. Ob die Verlagerung der Nähte nach außen zu geringeren postoperativen Astigmatismen oder eher zu mehr Vaskularisationen führt, ist bisher nicht geklärt.
Beim Top-Hat-Profil hat man eine größere innere Lamelle, so wird verhältnismäßig viel Endothel transplantiert. Daher könnte sich dieses Profil eher für Patienten mit Endothelinsuffizienz eignen. Zusätzlich kommt es bei diesem Profil durch die innere Lamelle zu einer Abdichtung des Wundspaltes durch den Druck des Kammerwassers von innen, so dass möglicherweise weniger Nähte ausreichend sein könnten.

Zusammenfassung
Der Femtosekundenlaser hat bereits jetzt seinen festen Stellenwert in der klinischen Anwendung bei der Femto-Lasik. Bei der perforierenden Keratoplastik mit dem Einsatz verschiedener Trepanationsprofile für Patienten mit mäßigem Keratokonus, mit Fuchsscher Dystrophie oder bullöser Keratopathie sind die Ergebnisse ermutigend. Daneben kann diese Technik auch für zahlreiche weitere Eingriffe eingesetzt werden, allerdings gilt für nahezu alle Einsatzbereiche, dass zunächst in klinischen Studien überprüft werden muss, welche Vorteile diese Technik im Vergleich zu den konventionellen Methoden bietet.

Isolierte intraepitheliale Dysplasie der Kornea

P. Eberwein

Fallbericht. Bei einem 83jährigen Patienten wurde ein isoliertes Carcinoma in situ der Cornea festgestellt. Nach Abrasio eines umschriebenen Epithelbereichs, zeigte sich nach 14 Tagen ein Rezidiv an gleicher Stelle. Daraufhin wurde die Abrasio auf das gesamte Hornhautepithel ausgedehnt. Zusätzlich wurden Bereiche der angrenzenden Limbusregion und Bindehaut biopsiert. Diese zeigten keine dysplastischen Veränderungen, während das Hornhautepithel bei der 1. wie bei der 2. Abrasio eine Dysplasie 3. Grades zeigte. Die molekularbiologische Untersuchung des Abradates ergab Humanes Papillomavirus Typ 6. Dabei handelt es sich um einen lowrisk Typ und wahrscheinlich einen Zufallsbefund, da bislang nur die Typen 16 und 18 mit einem erhöhten Risiko einer malignen Entartung assoziiert sind.
Nach dem Rezidiv wurde mit Mitomycin AT 0,02% (4 Zyklen für jeweils 14 Tage) nachbehandelt. 9 Monate nach dem Zweiteingriff war der Patient rezidivfrei bei guter Sehschärfe.
Differenzialdiagnose. Die isolierte intraepitheliale Dysplasie der Kornea ist im Vergleich zur konjunktivalen CIN eine seltene Veränderung des Hornhautepithels. Sie ist pathogenetisch interessant, da eine „Entartung“ des differenzierten Hornhautepithels zu erwägen ist. Zur Diagnosestellung einer isolierten cornealen Dysplasie ist es von essentieller Bedeutung, eine Beteiligung des Limbus und der Konjunktiva mittels Biopsien auszuschließen.
Behandlung. Die Therapie der Wahl stellen eine großzügige Hornhautabrasio unter Aussparung der Limbusregion und eine postoperative Mitomycin C -Behandlung dar, wenn es sich um eine große Läsion oder um ein Rezidiv handelt. Dabei erfolgt die Therapie in mehreren Zyklen (4x/d für jeweils 14 Tage) mit 7tägiger Pause dazwischen.
Neue Therapieverfahren beinhalten die intraläsionale oder topische Applikation von Interferon alpha 2b ohne oder nach chirurgischer Exzision. Die Validierung dieses Verfahrens im Vergleich zur Therapie mit lokalen Antimetaboliten muss noch erfolgen. Die Anwendung von Interferon hat gegenüber der Anwendung von Antimetaboliten den entscheidenden Vorteil der Schonung der empfindlichen Limbusregion und so Vermeidung von Folgeschäden an der Augenoberfläche.