Grenzen der durchgreifenden Hornhaut-Transplantation
Friedrich Otto Mueller
Aus der Augenabteilung
(Chefarzt: Professor Dr. med. Friedrich Otto Mueller) der Städtischen Krankenanstalten Winterberg, Saarbrücken
Von allen Transplantationen im Bereich von Auge und Lid wird die durchgreifende Hornhauttransplantation am häufigsten vorgenom- men. Dabei wird allogenes Spendermaterial verwendet, dessen En- dothel vor und nach der Übertragung funktionsfähig sein muß, um ein klares Transplantat zu gewährleisten. Endothelschädigungen sind Hauptursache eines Mißerfolges. Zusätzlich wird durch die An- tigen-Antikörperreaktion oft ein funktionsfähiges Transplantat zer- stört. Die gegenwärtigen Grenzen der durchgreifenden' Hornhaut- übertragung sind vorwiegend durch transplantationsbiologische Probleme bedingt.
KOMPENDIUM:
Grenzen
der durchgreifenden Hornhauttransplantation Neurologischer
Untersuchungskurs Ist die Behandlung der Ateminsuffizienz mit Sauerstoff
nützlich oder gefährlich?
Die Bedeutung der Rektoskopie in der Praxis Einteilung der Säuglings- Milchnahrungen
auf Kuhmilcheiweißbasis
AUSSPRACHE:
Desensibilisierung bei allergischen Krankheiten im Kindesalter
FÜR SIE GELESEN:
Galaktographie Indikation
und diagnostische Aussage
Aktuelle
Kleosiellen-Pneumonie Embolie
nach ölhaltigem Kontrastmittel
DIAGNOSTIK IN KÜRZE:
Insulinom
Die Frühdiagnose des Myokardinfarkts
THERAPIE IN KÜRZE:
Magen-Darm-Blutungen Tumoren der Harnblase
Unter einer Hornhauttransplanta- tion wird die Übertragung eigener (autogener) oder fremder (alloge- ner oder xenogener) Hornhaut ver- standen. Xenogenes, vom Tierauge entnommenes Hornhautgewebe wird selten in die menschliche Hornhaut transplantiert. Im allge- meinen wird allogenes, vom menschlichen Spender stammen- des Hornhautmaterial verwendet.
Hornhautübertragungen werden in optische, therapeutische und kos- metische Transplantationen unter- teilt. Sinn der optischen Hornhaut- übertragung ist es, die Trübung oder Trübungen aus der Hornhaut zu entfernen und das entnommene Gewebe durch eine klare, der nor- malen Hornhaut an Brechkraft
gleichwertige Hornhautscheibe zu ersetzen, um so ein gutes Sehver- mögen wiederzugewinnen (Abbil- dungen 1 und 2). Zweck der thera- peutischen Hornhautübertragung ist es, den Verlust eines sehenden Auges infolge Infektion oder Perfo- ration zu verhindern. Mit der kos- metischen Hornhautübertragung versucht man den Bulbus, ohne Aussicht auf Sehvermögen zu er- halten.
Wiedergewinnung und Erhaltung des Sehvermögens
durch ein allogenes Transplantat Grundsätzlich sind zwei verschie- dene Operationstechniken vonein- ander abzugrenzen:
Aktuelle Medizin
Hornhauttransplantation
die lamellare Hornhaut- transplantation.
~ die durchgreifende Hornhaut- transplantation.
Lamellare HornhaUttransplantation Liegt eine Narbe oder Entzündung in den oberflächlichen Schichten der Hornhaut (Abbildung 3 a), wird ihre Oberfläche allein entfernt (Ab-
Abbildung 1: Zentrale Hornhautnarbe
bildung 3 b) und durch eine klare Hornhautscheibe ersetzt (Abbil- dung 3 c). Die Übertragung einer Hornhautlamelle bedeutet Struktur- transplantation: Das aus der Spen- derhornhaut gewonnene struktur- reine Stroma wird nach der Trans- plantation klar, ohne lebensfähige Zellen besitzen zu müssen, denn die Zellen der Empfängerhornhaut wachsen über das und in das Transplantat ein. Die lamellare
Abbildung 2: Optisches Hornhauttransplantat
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Hornhauttransplantation stellt ein operationstechnisches Problem dar.
Durchgreifende
Hornhauttransplantation
Durchsetzt die Trübung alle Schichten oder nur die Tiefe (Ab- bildung 4 a}, muß die volle Dicke der Hornhaut in einem der Narbe entsprechenden, günstigen Durch- messer entfernt (Abbildung 4 b) und durch ein Transplantat ersetzt werden (Abbildung 4 c). Die Über- tragung einer Hornhautscheibe in voller Dicke bedeutet sowohl Strukturübertragung als auch Transplantation von funktionstüch- tigen Zellen, ohne die sich das Transplantat unweigerlich eintrübt.
Obwohl die durchgreifende Horn- hautübertragung die am häufigsten durchgeführte Operation ist, steht man bei ihr noch vor vielen ungelö- sten transplantationsbiologischen Aufgaben.
Aufbau der Hornhaut
Das anatomisch-histologische Bild der Hornhaut zeigt fünf Schichten.
Das mehrschichtige Oberflächen- epithel ist unverhornt. Vor Austrock- nung wird es von der Tränenflüs- sigkeit und dem Lidschluß bewahrt.
Das darunterliegende Stroma be- steht aus regelmäßig angeordne- ten, im rechten Winkel sich kreu- zenden Kollagenbündeln, Zwischen- substanz und Keratozyten. Zwi- schen Epithel und Stroma befindet sich die Bowmansche Pseudomem- bran, eine Kondensation des kolla- genen Stromas. Zwischen dem Stroma und dem Endothel breitet sich die Descemetsche Membran aus. Sie ist nicht wie die Bowman- sche Membran ein Teil des Stro- mas, sondern Produkt des Endo- thels.
Das einschichtige Endothel der Hornhaut bedeckt mit flachen Zel- len seine Descemetsche Membran und somit die Rückfläche der Hornhaut selbst (Abbildung 5). Sei- ne freie Oberfläche taucht in das
Abbildungen 3 a-c: Oberflächliche Hornhautnarbe (a), Wirtbett nach Entfernung der Narbe (b), Zustand nach lamellarem Transplantat (c) - Epithel: grün, Endothel:.
rot -
Abbildungen 4 a- c: Durchgreifende Hornhautnarbe (a), Hornhaut des Empfängers nach Entfernung der _Narbe · (b), Zustand nach durchgreifender Transplantation (c) - Epithel: grün, Endothel: rot -
Kammerwasser ein. Hauptfunktion des Endothels ist nach dem heuti- gen Stand unseres Wissens die Re- gulierung des Wassergehaltes der Hornhaut. Endothelzelltod bedeutet Wassereinbruch und Eintrübung der Hornhaut, also den vorüberge- henden oder dauernden Verlust ih- rer Durchsichtigkeit.
.,.. Dieses Endothel der Hornhaut- rückfläche ist hauptsächlich für das klare Einheilen des durchgrei- fenden Hornhauttransplantates ver- antwortlich.
.,.. Die gegenwärtigen Grenzen der durchgreifenden, allogenen, opti- schen Hornhauttransplantation lie- gen vorwiegend in endothelbiologi- schen Problemen.
Die Spenderhornhaut
Für ein durchgreifendes Transplan- tat soll frisches, vitales, allogenes Spendermaterial verwendet wer-
den. Praktisch muß die Hornhaut eines kürzlich verstorbenen Men- schen für eine durchgreifende Transplantation verwendet werden.
Der Spender soll nicht jünger als 15 und nicht älter als 60 Jahre sein.
Ein vitales Epithel über der Spen- derhornhaut ist für die endgültige Klarheit des Transplantates nicht notwendig (Abbildung 6 a). Es kann vor der Transplantation entfernt werden und wird vom Wirtepithel innerhalb von Tagen ersetzt. Ein Endothel auf der Hornhautrückflä- che ist Voraussetzung für das klare Einwachsen des Transplantates (Abbildung. 6a und 6b).
Die übertragenen Endothelzellen einer durchgreifenden klaren Horn- hautscheibe verbleiben über dem Transplantat und werden erst lang- sam über Jahre vom Rand aus durch das Endothel des Empfän- gers ersetzt. Bei Verlust aller En- dothelzellen vor oder nach der Operation bevölkern Fibroblasten
die Hornhautrückfläche, das Trans- plantat trübt sich ein. Ein auf die gesamte Transplantatrückfläche verteilter Endothelverlust von un- gefähr 20 Prozent aller Zellen ist noch mit einer endgültigen Klarheit des Transplantates zu vereinbaren.
Voraussetzung dafür ist aber, daß das Transplantat und der Empfän- ger über funktionsfähige Endothel- zellen verfügen, die die Vitalität be- sitzen, durch Multiplikation und Vergrößerung die verlor.engegan- genen Endothelzellen zu ersetzen.
Die Spenderkeratozyten des Stro- mas einer frischen Spenderhorn- haut verbleiben wie die Endothel- zellen über Jahre funktionsfähig.
Sie sind aber für das gesunde Einwachsen und die endgültige Klarheit des Transplantates wahr- scheinlich nicht verantwortlich.
Das Endothel der Spenderhornhaut bleibt für die Klarheit des Trans- plantates die entscheidende Zell-
art. I>
Aktuelle Medizin
Hornhauttransplantation
Dieses Endothel muß frei von de- generativen Veränderungen sein, sonst sind die reparativen Vorgän- ge erschwert. Bekannt ist, daß um das 60. Lebensjahr degenerative Veränderungen im Endothel und der Descemetschen Membran häu- figer auftreten. Ferner ist die Ge- samtendothelzahl der Spender- hornhaut eines alten Menschen ge- ringer als die eines jungen. Wird die Hornhautscheibe eines alten Menschen mit degenerativ verän- derten Endothelzellen und mit re- duzierter Zellzahl während der Operation zusätzlich noch trauma- tisiert, also die Zellzahl weiterhin reduziert, besteht durchaus die Möglichkeit einer Transplantatein- trübung infolge Endotheldysfunk- tion und Wassereinbruch mit an- schließender Vernarbung (Abbil- dung 6 c).
Die kindliche Hornhaut scheidet wegen ihrer unvollständigen Ent- wicklung und der verschiedenen Dicke für die Transplantation in das Auge des Erwachsenen aus.
Ob sie ein optimales Transplantat für das Kind selbst darstellt, ist un- bekannt.
Nur in wenigen Fällen kann ein Transplantat innerhalb von Stun- den nach dem Tode des Spenders
Abbildung 5: Endothel einer Hornhaut
übertragen werden. ln den meisten Fällen ist eine Konservierung des Spendermaterials notwendig. Vita- lität und Endotheldichte der Spen- derhornhaut aber sind für die Kon- servierung und für die spätere Transplantation entscheidend~
~ Das Wissen über das biologi- sche Verhalten der frischen Spen- derhornhaut aller Altersgruppen und besonders über das Endothel ist sehr lückenhaft. Entsprechend mangelhaft sind die Kenntnisse über die Reaktion der Zellen wäh- rend und nach einer Konservie- rung.
Die Empfängerhornhaut
Das durchgreifende Transplantat besitzt in einer klaren Wirtshorn- haut beste Aussicht klar zu blei- ben, denn hier liegt physiologische Struktur und Zellbiologie vor. Der Keratokonus und ihm verwandte Hornhaut-Formveränderungen sind die einzigen Hornhauterkrankun- gen des Menschen, die günstigste Voraussetzungen für eine durch- greifende Hornhauttransplantation von seiten des Empfängers schaf- fen. Abgesehen von der konusför- migen Vorwölbung der Hornhaut, die eine Visusherabsetzung mit
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sich bringt, bleibt das Hornhaut- stroma meistens klar, und das Endothel ist funktionstüchtig.
Bei allen anderen Hornhauterkran- kungen wird versucht, eine Horn- hauttrübung durch ein klares, funk- tionstüchtiges Transplantat voll- kommen zu ersetzen. Immer ist es dabei das Bestreben, die kranken Hornhautanteile zusammen mit dem erkrankten Endothel heraus- zuschneiden, so daß nach der Transplantation das gesunde En- dothel der Wirtshornhaut mit dem gesunden Endothel der Spender- hornhaut eine kontinuierliche En- dothelfläche bilden. Gelingt es nicht, das geschädigte Wirtsendo- thel in seiner ganzen Ausdehnung zu entfernen, besteht trotz vitaler Transplantatendothelzellen die Ge- fahr der Transplantateintrübung.
~ Es gibt noch keine sichere Mög- lichkeit, das zu übertragende Horn- hautgewebe und besonders das Endothel der Empfängerhornhaut vor einer Transplantation auf rever- sible oder irreversible Schäden zu untersuchen, um dadurch die opti- male Größe des Transplantats zu bestimmen und die Erfolgsrate zu erhöhen.
Die Immunreaktion
ln den letzten Jahren stellte sich heraus, daß in vielen Fällen die Transplantateintrübung nicht auf pnmarem Endothelversagen be- ruht, sondern auf einer Antigen-An- tikörperreaktion, durch die ein funktionstüchtiges Transplantaten- dothel sekundär geschädigt wurde.
Vom achten postoperativen Tag an ist diese Reaktion des Empfängers gegen fremdes, übertragenes Ge- webe möglich; sie kann selbst noch nach Jahren das klare Trans- plantat zur vollkommenen Eintrü- bung bringen.
Wegen ihrer Gefäßlosigkeit nimmt die Hornhaut in der Transplanta- tionschirurgie eine Sonderstellung ein; die Sensibilisierung des Emp- fängers gegen das fremde Gewebe und seine Zellen bleibt in den mei-
tigen Endothel- zelten (a), ge- sundes Trans- plantat mit funk- tionstüchtigen Zellen (b), kran- kes, ödematöses Transplantat in- folge Endothel- schaden (c), Endothelzerstö- rung als Folge der Antigen-An- tikörperreak- tion, die am Transplantat-
rand beginnt (c1) Epithel: grün, Endothel: rot
Abbildung 7: Graue Linie im Transplantat: Antigen-Antikörperreaktion gegen frem- des Endothel
In der gefäßlosen, trüben Wirts- hornhaut sind die bis an den Lim- bus heranreichenden, durchgrei- fenden, allogenen Hornhauttrans- plantate aus folgenden Gründen eintrübungsgefährdet: einerseits wegen ihres durch die hohe Zelt- zahl bedingten Antigenreichtums, andererseits wegen der unmittelba- ren Nähe des vaskularisierten Hornhautrandes. Durch das Ein- sprossen von Gefäßen in das nahe Transplantat wird die Gefahr der Immunreaktion und somit auch die der Eintrübung erhöht.
Die Abwehrreaktion des Empfän- gers richtet sich hauptsächlich ge- gen die fremden Zellen des Trans- plantats. Da seine drei Zellarten (Epithel, Endothel, Keratozyten) verschiedene Antigene enthalten, werden die Zellen in der transplan- tierten Hornhaut oft selektiv zer- stört.
Die Reaktion des Wirts gegen transplantiertes Epithel ist unbe- deutend, denn das zerstörte Epi- thel des Spenders wird durch das Wirtsepithel ersetzt, ohne daß das Transplantat deswegen seine Klar- heit verlieren muß.
Der Einschmelzung des Endothels der Spenderhornhaut infolge Anti- gen-Antikörperreaktion folgt die
Transplantateintrübung. Ohne funk- tionstüchtige Endothelzellen kommt es zum Wassereinbruch in das Hornhautstroma des Transplantats und später zu seiner Vernarbung (Abbildungen 6 d und 7).
Die Reaktion gegen Keratozyten führt oft zum Mißerfolg; wahr- scheinlich kommt es zur gleichen Zeit zu Funktionsstörungen im En- dothel und somit zur irreversiblen Schädigung dieser Zellart.
sten Fällen aus. Nur aus diesem Grunde ist es möglich, in einer ge- fäßlosen Empfängerhornhaut mit
kleinen, allogenen Hornhauttrans- plantaten eine Erfolgsrate von 95 Prozent zu erreichen.
Die trübe, vaskularisierte Empfän- gerkornea hat ihre Privilegien auf-
gegeben und gleicht weitgehend der Haut, in der fast alle allogenen Transplantate abgestoßen werden.
Lymphbahnen und Blutgefäße er- möglichen die Sensibilisierung und Reaktion des Wirts gegen das Hornhauttransplantat, dessen Zel- len zerstört werden; es trübt sich deshalb in 50 Prozent der Fälle ein.
Mit hohen Dosen von Kortikoste- roiden kann man oft die Eintrübung des Transplantats verhindern oder aufhalten; auch eine Rückbildung ist möglich. Dennoch gehen zu vie- le durchgreifende, allogene Trans- plantate an der Endothelzerstörung infolge der Antigen-Antikörperreak- tion zugrunde.
IN KÜRZE
Zur Überwindung der gegenwärtigen Grenzen
Eine weitere Verfeinerung der Ope- rationstechnik wird das Gesamter- gebnis der durchgreifenden Horn- hauttransplantationen kaum beein- flussen. Nicht die technischen, sondern die transplantationsbiolo- gischen Probleme sind heute Hauptursache der Mißerfolge. Es fehlt an Einsicht in die Funktion der Hornhautzellen und insbeson- dere in die des Endothels. Man weiß noch zu wenig über das Ver- halten von Hornhautendothelzellen nach Trauma, pH-Wechsel und Temperaturveränderungen sowie über die Wechselwirkung zwischen Endothel, Stroma und Epithel.
Auch die Kenntnisse über den Ein- fluß von Kammerwasseränderun- gen auf das Endothel einer norma- len oder transplantierten Hornhaut sind noch gering. Die Regeneration des geschädigten Endothels ist kaum zu beeinflussen, da es immer nach der Transplantation geschä- digt wird.
Vor allem aber muß man lernen, die Antigen-Antikörperreaktion, die für die Eintrübung vieler durchgrei- fender Hornhauttransplantate ver- antwortlich ist, zu beherrschen. Es ist deshalb naheliegend, Histokom- patibilitätsprüfungen an Empfänger und Spender durchzuführen, denn ein allogenes Transplantat hat be- ste Aussichten, klar zu bleiben, wenn der Empfänger viele lsoanti- gene des Spenders aufweist.
Die Langzeitkonservierung der Hornhaut bietet die Möglichkeit, Hornhautspendermaterial, dessen Antigene bekannt sind, in einer Au- genbank lange aufzubewah- ren. Nach Antigenbestimmung kann das optimale immunbiologi- sche Spendermaterial von der Bank angefordert und transplan- tiert werden. Mit dieser Möglichkeit besitzt die Hornhautchirurgie ge- genüber allen anderen transplan- tierenden Fachgebieten einen Vor- sprung, ohne ihn zu nutzen.
Die Konservierung von Spender- material bedeutet Hornhautfor-
schung und Zusammenarbeit zwi- schen Institut und Klinik. Nur wenn diese Zusammenarbeit verwirklicht wird, besteht die Hoffnung, gegen- wärtige transplantationsbiologi- sche Probleme zu überwinden.
Literatur beim Verfasser
Anschrift des Verfassers:
Professor Dr. med.
Friedrich Otto Mueller Städtische Krankenanstalten Winterberg
66 Saarbrücken
ECHO
Zu: „Frührehabilitation nach Herzinfarkt" von Prof. Dr.
med. Kurt König, in Heft 32/
1974, Seite 2365 ff.
„... Die Vorteile der Früh- mobilisation und Frührehabili- tation, did den Patienten phy- sisch und psychisch wieder auf ein normales Familien- und Arbeitsleben vorbereiten, zeigt Prof. Dr. Kurt König, Chefarzt der Herz- und Kreis- laufklinik Waldkirch bei Frei- burg, in einem Aufsatz im DEUTSCHEN ÄRZTEBLATT.
Er weist aber auch darauf hin, daß vorerst noch relativ weni- ge Patienten in den Genuß solcher Heilverfahren kom- men, weil noch nicht genü- gend speziell eingerichtete Rehabilitationszentren in der.
Bundesrepublik bestehen.
Auch verhielten sich viele Ärzte noch abwartend, oder sie seien unzureichend über die verfügbaren Möglichkei- ten informiert ..." (Ruhr- Nachrichten, Dortmund).
Diagnostik
Bei einem Insulinom kann es vor- kommen, daß nach provokativer Applikation von Leucin, Tolbutamid und Glukose nicht exzessiv Insulin ausgeschüttet wird. Diese soge- nannte Sekretionsstarre für Insulin nach einem Provokationstest kommt zwar selten vor, sollte aber als Charakteristikum eines autono- men Inselzelltumors ernst genom- men werden. In unklaren diagnosti- schen Fällen ist es ratsam, an die- ses atypische Reaktionsmuster zu denken. An der Medizinischen Hochschule Hannover konnte vor kurzem eine derartige Insulinsekre- tionsstarre bei einem Patienten be- obachtet werden. Ein halbes Jahr nach dem ersten vergeblichen Ver- such ließ sich das vermutete Insuli- nom diagnostizieren. Ein Hunger- test ergab pathognomonische Wer- te; bei reduziertem Blutzuckerspie- gel waren die basalen Insulinspie- gel erhöht. cb (Lucke, C. et al.: Med. Klin. 69 [1974] 1456-1459)
Die Frühdiagnose des Myokardin- farkts ist mit Hilfe der herkömmli- chen und oft zeitraubenden Appa- raturen nicht immer rasch genug zu stellen. Mit den einfacher zu handhabenden Kleinkardioskopen kann auf diesem Gebiet möglicher- weise Abhilfe geschaffen werden.
Die Dreibein-Elektrodenplatte die- ser Geräte kann auf jede beliebige Stelle der Thoraxwand aufgesetzt werden und visualisieren sekun- denschnell kardioelektrische Po- tentiale. Diese Kleinkardioskope wurden bislang in der Diagnostik kardialer Rhythmusanomalien, spe- ziell der Asystolien, eingesetzt. Es ergab sich aber, daß man mit ihnen auch von der Thoraxwand elektro- kardiographische Kurven ableiten kann, die den bislang umständ- licher zu gewinnenden und konven- tionellen aVF-, III- oder V2-Ableitun- gen in ihrer diagnostischen Wertig- keit gleichkommen. cb (Kawel, H. G.; Finkewitz, D.: Med.
Welt 25 [1974] 1365-1367)
DEUTSCHES ÄRZTEBLATT Heft 47 vom 21. November 1974 3391
