MEDIZINREPORT

Augenheilkunde: Stammzellen regenerieren Cornea

Dtsch Arztebl 2010; 107(4): A-132 / B-114 / C-114

Gerste, Ronald D.

Tissue engineering ist zukunftsträchtig, auch in der Ophthalmologie. Eine zerstörte Hornhaut lässt sich mit Stammzellen aus dem Limbus wiederherstellen. Die stellt eine Perspektive dar, um den hohen Bedarf an Gewebespenden zu mindern.

Augenhornhäute sind dringend benötigte Spendergewebe: In Deutschland stehe den jährlich 5 000 zur Transplantation freigegebenen Corneae ein Bedarf von rund 10 000 Transplantaten gegenüber, erklärte Prof. Dr. med. Klaus-Peter Steuhl (Essen) auf der 107. Tagung der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft (DOG) in Leipzig. Nicht nur dieser Mangel, sondern auch die Komplikationen einer Keratoplastik sind Motiv der Erforschung einer künstlichen Hornhaut.

Die Beschaffenheit der Augenhornhaut wird vor einem operativen Eingriff vermessen, um sicherzustellen, dass sie nach der Intervention auch dem Augeninnendruck standhält. Foto: Centro Klinik Oberhausen
Die Komplikationen einer Keratoplastik sind vielfältig

Vielfältig sind die Mechanismen, die den Erfolg einer Keratoplastik gefährden. Intraoperativ kann es zu Blutungen, einer uvealen Effusion oder Verletzungen von Iris und Linse kommen. Postoperativ drohen Infektionen, Wunddehiszenzen, Fistulationen und Epithelregenerationsstörungen. Zu einem funktionellen Fehlschlag der Keratoplastik kann auch ein zu hoher und/oder irregulärer Astigmatismus beitragen. Unmittelbar nach dem Eingriff sind hierfür häufig die Symmetrie, Spannung und Tiefe der Fäden verantwortlich. Später – nach Fadenentfernung – kann die Wundgeometrie in Form einer Dezentrierung des Transplantats, seiner Verkippung oder einer inhomogenen Wundheilung gestört sein.

Mit adäquater Nahttechnik und Wundmodulation intra- und postoperativ ist es möglich, einen hohen Astigmatismus zu verhindern. Längerfristig bleibt nur die Intervention in Form einer Keratotomie oder der refraktiven Laserchirurgie; alternativ kann dem Patienten eine wulstformig geschliffene Intraokularlinse (torische IOL) implantiert oder eine ebensolche Kontaktlinse angepasst werden.

Ein weiteres Problem ist die Abstoßungsreaktion. Deren Rate schwankt zwischen 18 Prozent bei Normalrisikopatienten und 75 Prozent bei Hochrisikopatienten. Das Abgleichen der humanen Leukozytenantigene (HLA-Matching) von Organspender und -empfänger kann das Überleben des Transplantats signifikant verlängern. Auch eine (sich über Jahre erstreckende) Therapie mit Immunmodulatoren kann notwendig werden – und scheitert, wie viele dauerhafte Medikationen in medizinischen Disziplinen, oft an der Compliance. Letztlich muss der Patient mit einem Rezidiv der Grunderkrankung rechnen; dies ist nach einer Herpes-simplex-Infektion statistisch in mehr als 40 Prozent der Fall.

Angesichts dieser Probleme werden große Hoffnungen in eine künstliche Hornhaut gesetzt. Die Forschungsanstrengungen sind vielschichtig, die klinische Anwendung ist momentan indes nur bei der obersten Zellschicht der Hornhaut, dem Epithel gegeben. Und auch hier scheint „künstlich“ nicht der richtige Begriff, kommen die Zellen doch von der Peripherie der menschlichen Hornhaut, dem an Stammzellen so reichen Limbus.

Reich an Stammzellen sind sie aber nur dann, wenn nicht ein Grundleiden vorliegt, das zu einer Stammzellinsuffizienz geführt hat. Das Stevens-Johnson-Syndrom, das okuläre Narbenpemphigoid sowie Verbrennungen und Verätzungen können Ursachen dafür sein, aber auch eine kontaktlinseninduzierte Keratopathie.

Limbale Stammzellen würden, so Priv.-Doz. Dr. med. Daniel Meller (Universitätskklinikum Essen), einem Tissue engineering unterzogen, bei dem verschiedene Medien, vor allem eine Amnionmembran, als Carrier für die Ex-vivo-Expansion dieser Zellen genutzt werden. Die Amnion- und die Basalmembran der Hornhaut weisen eine Reihe von Ähnlichkeiten auf wie die Erleichterung der Migration von Epithelzellen, die Förderung der Differenzierung und die Verhinderung der Apoptose von Epithelzellen. In Essen wurden derart expandierte Stammzellen auf 44 Augen von 38 Patienten transplantiert, die Nachbeobachtungszeit lag im Schnitt bei 28 Monaten. Ätiologisch war die Verätzung (20 Augen) am häufigsten, neunmal lag ein Pterygium, zweimal eine Verbrennung vor.

Die meisten Transplantationen führten zum Visusanstieg
In 30 Fällen handelte es sich um eine autologe Transplantation (bei diffuser Stammzelleninsuffizienz von der kontralateralen Seite entnommen, bei partieller Insuffizienz ipsilateral, also von einem gesunden Abschnitt des Limbus am selben Auge gewonnen), in 14 Fällen um eine allogene Übertragung. Als erfolgreich (definiert als ein Befund ohne Hornhautvaskularisation, mit klarer Hornhaut und intaktem Epithel) konnten 30 der Augen eingestuft werden, als partiell erfolgreich (Vaskularisation über nicht mehr als einen Quadranten, zentrales Hornhautepithel intakt) sieben und als nicht erfolgreich (Vaskularisation über mehr als einen Quadranten, zentrales Epithel nicht intakt) ebenfalls sieben Augen.

Bei der Mehrheit der Patienten kam es zu einem Visusanstieg, im Schnitt von log(MAR) 1,7 auf 0,9. Die Einheit log(MAR) ist eine in jüngster Zeit bei manchen Referenten an Beliebtheit gewinnende Klassifikation des Visus, bei welcher der „minimum angle of resolution“ (MAR) logarithmisch angegeben wird. Die Protagonisten dieser Skalierung halten sie für „realistischer“ als die klassische Visusangabe, bei der „1,0“ ein volles Sehvermögen, „0,1“ jedoch nur einen Visus von zehn Prozent ausdrückt. Einige Kritiker bezeichnen das MAR-System, bei dem ein Absinken des Werts eine Verbesserung des Sehvermögens signalisiert, als unanschaulich.

Ein vollständiger Stromaersatz steht für die klinische Anwendung nicht zur Verfügung. Auch die Bemühung, ein Endothel zu schaffen, ist noch im Stadium des Experiments. Das grundlegende Problem dabei ist Prof. Dr. med. Katrin Engelmann (Klinikum Chemnitz) zufolge, dass diese Zellen sich nicht mehr teilen. Es gelte zu entschlüsseln, ob es – dem Epithel vergleichbar – auch für das Endothel Stammzellen gebe. Dabei ist Endothel nicht gleich Endothel: Die Zellen aus dem Zentrum der Hornhaut verhalten sich anders als jene aus der Peripherie. Zentrale Zellen wachsen in der Kultur kaum, periphere hingegen deutlich besser – diese Zelltypen haben ganz offensichtlich differente Informationen, doch ist noch unbekannt, woher diese Informationen kommen.
Diese unterschiedliche Kapazität zur Zellproliferation, die man in der Kultur nachgewiesen hat, könnte künftig klinisch relevant werden: Peripher von der menschlichen Spenderhornhaut entnommene und auf eine Cornea des Schweins transplantierte Endothelzellen haben die Fähigkeit zur Teilung bewiesen. Ob diese Fähigkeit von etwaigen Stammzellen, von stromalen Faktoren oder anderen Mechanismen determiniert wird, ist momentan noch unbekannt. Für Engelmann ist die genetische Manipulation von Endothelzellen nach heutigem Kenntnisstand der vielversprechendste Weg, um diese Zellen transplantationsfähig zu machen.

In Chemnitz ist diese Methode gerade etabliert worden; in ersten Versuchen wurde evaluiert, ob die sensiblen Zellen dies überhaupt vertragen – was der Fall ist. Die Überlebensfähigkeit der genetisch manipulierten Endothelzellen kann offenbar mit Hilfe des Fibroblastenwachstumsfaktors FGF-2 verbessert werden. Engelmann zufolge ist derartiges Endothelgewebe „vielleicht schon in fünf Jahren für Operationen verfügbar“. Die Entwicklung von Endothel aus Stammzellen werde jedoch noch etwas länger dauern.
Dr. med. Ronald D. Gerste

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jessmax2726
am Mittwoch, 17. Dezember 2014, 00:20

Weiter so!!

Sehr gut, Frau Prof. Dr.Engelmann; viele Menschen warten auf ein Endothelgewebe für ihre Augen. Vielleicht ist es ja irgendwann einmal möglich, aus Stammzellen neue Endothelzellen zu züchten und diese zu transplantieren? Oder gleich die Ursachen der Erkrankungen herausfinden und diese aufzuhalten, so dass die natürliche Sehfähigkeit des Patienten erhalten bleibt! Bitte weiter forschen!!!! Viele Grüße

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